CN115415806A - 一种七轴自动换刀去毛刺数控机器人一体机及换刀工艺 - Google Patents

一种七轴自动换刀去毛刺数控机器人一体机及换刀工艺 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种七轴自动换刀去毛刺数控机器人一体机及换刀工艺涉及到数控机床的技术领域，包括主箱，主箱内设有可沿竖直方向移动的固定夹具以及可移动至固定夹具上方的六轴关节机器人；刀库，设置于主箱内：刀库包括：新刀座，其上放置有用于摆放刀具的刀盘；旧刀座，用于放置新刀具以及六轴关节机器人退下的旧刀具；爪刀夹具，安装于六轴关节机器人的输出轴上，用于将刀盘中的新刀具放置于旧刀座，以及将旧刀座上的旧刀具放置于刀盘；旋转主轴，设置于固定夹具底部，并贯穿主箱体底部，用于带动固定夹具在以旋转主轴为轴心转动。可快速切换工装夹具，实现多种规格型号的产品更换生产，从而降低成本。

Description

一种七轴自动换刀去毛刺数控机器人一体机及换刀工艺
技术领域
本发明涉及到数控机床的技术领域，尤其涉及到一种七轴自动换刀去毛刺数控机器人一体机及换刀工艺。
背景技术
去毛刺机床主要应用于有色金属和黑色金属铸件浇口、飞边、毛刺、合模线皮封等多余部分去除的机械加工和打磨加工。
目前国内大部分厂家的铸件去毛刺加工作业大多采用手工，或者使用手持气动和电动工具进打磨、研磨、锉等方式进行去毛刺加工作业，容易导致产品不良率上升、效率低下、加工后的产品表面粗糙不均匀、一致性不好等问题，生产现场粉尘严重环境恶劣，极容易产生“粉尘爆炸”事故，人长时间在该场合工作容易导致尘肺病等。
因此，也有一少部分厂家开始使用关节机器人安装电动或气动工具进行自动化打磨，但是该种方法换型麻烦、周期长、编程复杂、程序不通用、不能快速自动换刀、调试耗时、对调试人的要求非常高、通用性差、投入成本高，机器人机械臂刚性差，重复定位误差大，对不规则毛刺处理时容易出现断刀或者对工件造成损坏等情况发生或者加工不到的情况。
同时工件在生产中其尖角处存在一定的毛刺，为了提高其表面的光滑性，需要专用的去毛刺装置进行有效去毛，而毛刺装置一般都存在与其相匹配的自动换刀装置，以便于快速的换刀来提高去毛刺的工作效率。
传统去毛刺换刀装置是以人工为主导的换刀机构，只是起到承载刀具的作用，具有效率低、换刀不及时、易出错和换刀的种类单一的缺点。
发明内容
本发明的目的在于提供一种七轴自动换刀去毛刺数控机器人一体机及换刀工艺，用于解决上述技术问题。
本发明采用的技术方案如下：
一种七轴自动换刀去毛刺数控机器人一体机，包括：
主箱，所述主箱内设有可沿竖直方向移动的固定夹具以及可移动至所述固定夹具上方的六轴关节机器人；
刀库，设置于所述主箱内，所述刀库包括：新刀座，其上放置有用于摆放刀具的刀盘；旧刀座，用于放置新刀具以及所述六轴关节机器人退下的旧刀具；
爪刀夹具，安装于所述六轴关节机器人的输出轴上，用于将所述刀盘中的新刀具放置于所述旧刀座，以及将所述旧刀座上的旧刀具放置于所述刀盘；
旋转主轴，设置于所述固定夹具底部，并贯穿所述主箱体底部，用于带动所述固定夹具在以所述旋转主轴为轴心转动。
作为进一步的优选，所述六轴关节机器人的输出轴顶部设置有气动自动换刀主轴，所述爪刀夹具安装在所述气动自动换刀主轴的顶部。
作为进一步的优选，还包括刀盘输送机构，可移动地置于所述六轴关节机器人的一侧，用于更换所述新刀座上的刀盘，所述刀盘输送机构放置有所述六轴关节机器人所需的刀盘。
作为进一步的优选，所述主箱的一侧设有操作口，所述操作口设置有自动门，所述自动门用于遮蔽所述操作口，所述自动门设有观察窗。
作为进一步的优选，还包括控制面板，所述控制面板设置于所述主箱的所述操作口的一侧，所述控制面板内设置有控制器和人机界面。
作为进一步的优选，所述箱体部设有安全围栏，所述安全围栏上设置有传感器和报警装置；所述传感器和所述报警装置与控制面板电连接。
作为进一步的优选，所述刀库内包括浮动刀柄和倒角刮刀，所述浮动刀柄和倒角刮刀分别安装在新刀座，
所述浮动刀柄用于实现工件角边的倒角、曲线角边的均匀加工和去毛刺；所述倒角刮刀用于工件实际边角的倒角面加工。
作为进一步的优选，所述固定夹具包括顶柱和气缸，所述顶柱穿设在所述固定夹具的工作台，所述气缸设置在所述工作台的下端，所述气缸驱动所述顶柱做上下移动。
一种换刀工艺，应用在上述任意一项的七轴联动自动换刀去毛刺数控机器人一体机，包括：
S1，启动控制面板的开关，接通电源，通过控制面板录入程序；
S2，发送更换刀盘的信息至控制器，所述控制器控制六轴关节机器人移动至新刀座需要更换刀盘的位置；
S3，所述控制器控制所述六轴关节机器人上的爪刀夹具退下旧刀具；
S4，控制所述六轴关节机器人移动至所述新刀座的上方，控制所述爪刀夹具从刀盘内抓取新刀具。
作为进一步的优选所述S3还包括根据程序抓取浮动刀柄或倒角刮刀。
上述技术方案具有如下优点或有益效果：
相对于现有技术，数控旋转主轴可配合六轴机器人手臂完成七轴联动加工，六轴机器人带刀具运动，完成倒角、打磨、去毛刺等工序，多种工具灵活应对各种毛刺。
相对于现有技术，数控机器人去毛刺机的亮点是可以自动换刀，刀库可以配多把刀具，设备只配备一台自动换刀主轴，即可完成对复杂不规则压铸件的自动化打磨。
相对于现有技术，一次装夹轻松应对复杂工件，可快速切换工装夹具，实现多种规格型号的产品更换生产，从而降低成本。
相对于现有技术，浮动刀柄去毛刺可以根据程序实现角边倒角、曲线角边实现角均匀加工区毛刺，倒角刀可以根据工件实际边角、凸凹弹起或压下能均匀加工，不会出现大小不一的倒角面，对于较复杂的边和角的倒角去毛刺月用对刀和操作提高生产效率，产品长度的对刀换刀无需重新调整再对刀，从而提高了生产效率，降低人工成本
附图说明
图1是本发明所述的七轴联动自动换刀去毛刺数控机器人一体机结构示意图一；
图2是本发明所述的七轴联动自动换刀去毛刺数控机器人一体机结构示意图二；
图3是本发明所述的六轴关节机器人的结构示意图；
图4是本发明所述的刀库的结构示意图；
图5是本发明所述的旋转主轴的结构示意图。
附图中：1、主箱；2、固定夹具；3、六轴关节机器人；4、刀库；5、新刀座；6、旧刀座；7、爪刀夹具；8、旋转主轴；9、气动自动换刀主轴；10、刀盘输送机构；11、自动门；12、操作口；13、观察窗；14、安全围栏。
具体实施方式
为了更好地理解本申请，将参考附图对本申请的各个方面做出更详细的说明。应理解，这些详细说明只是对本申请的示例性实施方式的描述，而非以任何方式限制本申请的范围。在说明书全文中，相同的附图标号指代相同的元件。表述“和/或”包括相关联的所列项目中的一个或多个的任何和全部组合。
应注意，在本说明书中，第一、第二等的表述仅用于将一个特征与另一个特征区分开来，而不表示对特征的任何限制。因此，在不背离本申请的教导的情况下，下文中讨论的第一模式可被称作第二模式。
在附图中，为了便于说明，可能已稍微夸大了各部件的厚度、尺寸和形状。附图仅为示例而并非严格按比例绘制。
还应理解的是，用语“包括”、“包括有”、“具有”和/或“配置有”，当在本说明书中使用时表示存在所陈述的特征、元件和/或部件，但不排除还存在一个或多个其他特征、元件、部件和/或它们的组合。另外，用于“示例性地”旨在指代示例或举例说明。
除非另有限定，否则本申请中使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)均具有与本申请所属领域普通技术人员的通常理解相同的含义。还应理解的是，术语(例如在常用词典中定义的术语)应被理解为具有与它们在相关技术的上下文中的含义一致的含义，而不应以理想化或过于形式化的意义进行解释，除非本申请中明确如此限定。
需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施方式及实施方式中的特征可以相互组合。
为了解决上述的技术问题，发明人设计了一种新型的七轴联动自动换刀去毛刺数控机器人一体机，其可解决因现有技术中的上述问题，下面将参考附图并结合实施方式来详细说明本申请。
结合图卜5所示，本申请的一个方面提供了一种新型的七轴联动自动换刀去毛刺数控机器人一体机，包括主箱1，主箱1内设有可沿竖直方向移动的固定夹具2以及可移动至固定夹具2上方的六轴关节机器人3；
刀库4，设置于主箱1内，刀库4包括，新刀座5，其上放置有用于摆放刀具的刀盘；旧刀座6，用于放置新刀具以及六轴关节机器人3退下的旧刀具；
爪刀夹具7，安装于六轴关节机器人3的输出轴上，用于将刀盘中的新刀具放置于旧刀座6，以及将旧刀座6上的旧刀具放置于刀盘；
旋转主轴8，设置于固定夹具2底部，并贯穿主箱1体底部，用于带动固定夹具2在以旋转主轴8为轴心转动。
进一步，作为一种较佳的实施方式，六轴关节机器人3的输出轴顶部设置有气动自动换刀主轴9，爪刀夹具7安装在气动自动换刀主轴9的顶部。
进一步，作为一种较佳的实施方式，还包括刀盘输送机构10，可移动地置于六轴关节机器人3的一侧，用于更换新刀座5上的刀盘，刀盘输送机构10放置有每个六轴关节机器人3所需的刀盘。
进一步，作为一种较佳的实施方式，主箱1的一侧操作口12，操作口12设置有自动门11，自动门11用于遮蔽操作口12，自动门11设有观察窗13。
进一步，作为一种较佳的实施方式，箱体部设有安全围栏14，安全围栏14上设置有传感器和报警装置；传感器和报警装置与控制面板电连接。
进一步，作为一种较佳的实施方式，刀库4内包括浮动刀柄和倒角刮刀，浮动刀柄和倒角刮刀分别安装在新刀座5，
其中，浮动刀柄用于根实现工件角边倒角、曲线角边实现角均匀加工去毛刺；倒角刮刀用于工件实际边角、凸凹弹起或压下能均匀加工，不会出现大小不一的倒角面。
除此之外，还可以根据实际需求更换其他刀具，实现零件去毛刺不同面的加工。
一种换刀工艺，应用在任意一项的七轴联动自动换刀去毛刺数控机器人一体机包括：S1：通过启动控制面板的开关，接通电源，录入程序通过控制面板；
S2：在启动控制面板发送更换刀盘的信息至控制器，控制器控制六轴关节机器人3移动至新刀座5需要更换刀盘的位置；
S3：控制器控制六轴关节机器人3上的爪刀夹具7退下旧刀具
S4：控制六轴关节机器人3移动至新刀座5需的上方，控制爪刀夹具7从刀盘内抓取新刀具。
进一步，作为一种较佳的实施方式，S3还包括根据程序抓取浮动刀柄、或倒角刮刀。
其中，还包括检测机构，其中监测装置安装在六轴关节机器人3的爪刀夹具7上，监测装置包括内部形成供爪刀夹具7安装座的固定架、设置在固定架上的传感器，其中传感器对应设置在固定架相对两侧，且形成感应区间，换刀时，去毛刺刀c自感应区间中转过，其中由感应区间内所获取去毛刺刀头长短信息判定去毛刺刀头是否断刀。
其中，本发明提到七轴联动就是说7个轴向上的运动，其包括通过在三维坐标系内沿着X、Y、Z轴向的直线运动、绕着X轴向转动更换刀具、及驱使定位基座绕着Y轴的翻转。
其中，刀库4装置包括用于放置新刀具的新刀座5、用于放置旧刀具的旧刀座6和用于存放刀具的刀具架，新刀座5，和旧刀座6均包括底座和用于夹持刀具的刀座本体，刀座本体可绕沿第三方向Z延伸的轴线转动地安装在底座中。可以理解的，通过将刀座本体可绕沿第三方向Z延伸的轴线转动地安装在底座中，使得主轴上的刀具在没有完全停止转动的时候就可以将刀具放在刀座上，未完全停止转动的刀具带动刀座一同转动，节省了换刀时间，提升了换刀效率。
在一些实施例中，底座上设有安装孔，刀座本体设置于安装孔中，刀座本体的侧壁和安装孔的侧壁之间通过设置轴承以转动连接。示例性地，刀座本体的侧壁沿周向设置有卡槽，安装孔的侧壁沿周向设置有轴承，轴承套设在卡槽外周。或者，也可以是安装孔的侧壁沿周向设置有轴承，轴承直接套设于刀座本体上。轴承的设置使得刀座本体的转动更顺畅，同时也保证了在长期使用的过程中，刀具在刀座本体上的相对位置不会发生改变，减少压刀现象的出现。
相对于现有技术，浮动刀柄去毛刺可以根据程序实现角边倒角、曲线角边实现角均匀加工区毛刺，倒角刀可以根据工件实际边角、凸凹弹起或压下能均匀加工，不会出现大小不一的倒角面，对于较复杂的边和角的倒角去毛刺月用对刀和操作提高生产效率，产品长度的对刀换刀无需重新调整再对刀，从而提高了生产效率，降低人工成本
实施例一：气缸缩回使自动门11处于打开状态，然后气缸伸出使自动门11处于关闭状态，通过人工和机器人讲零件安放在机箱内的工作空间内，固定夹具2固定零件后，六轴关节机器带动气动自动换刀主轴9移动到浮动刀柄上，气动自动换刀主轴9内部的换刀液压缸动作使用与浮动刀柄固定住，然后六轴关节机器带动浮动刀柄进行缸体的去毛刺，这时旋转主轴8带动安装在固定夹具2上的工件旋转，是的工件能够整体360度被加工去毛刺，去毛刺完成后六轴关节机器将浮动刀柄放回旧刀座6上，气缸伸出使门板开打。接下来就是重复上面动作。
本发明的换刀工艺：一种换刀工艺，应用在任意一项的七轴联动自动换刀去毛刺数控机器人一体机包括：S1：通过启动控制面板的开关，接通电源，录入程序通过控制面板；
S2：在启动控制面板发送更换刀盘的信息至控制器，控制器控制六轴关节机器人3移动至新刀座5需要更换刀盘的位置；
S3：控制器控制六轴关节机器人3上的爪刀夹具7退下旧刀具
S4：控制六轴关节机器人3移动至新刀座5需的上方，控制爪刀夹具7从刀盘内抓取新刀具。
包括主箱1一主箱1的内测外壁均设有与其相匹配的保护板，六轴关节机器人3的顶端设有气动自动换刀主轴9和爪刀夹具7、其中，爪刀夹具7通过安装在主轴输出端的自动换刀气缸进行驱动，自动换刀气缸的顶端一侧设有与活动连接的连接板气缸，自动换刀门气缸的一侧设有与连接板气缸相连接的光杆一，连接板气缸的顶端设有爪刀夹具7，其中爪刀夹具7包括若干均匀分布的刀夹，连接板气缸的一侧设有自动换刀门。
爪刀夹具7上安装的浮动刀柄，其中，浮动刀柄包括与连接套相对固定连接的刀把、绕自身长度方向自转且浮动设置在刀座上的刀柄、固定在刀柄外端部的去毛刺刀头。本实施例中用到的是浮动刀柄。
申请人在此解释一下，所谓浮动刀柄，简单理解为能够在相应的角度可弹性的偏转，这样一来，能够保持一定的恒定接触力矩，使得去毛刺刀头与毛刺接触，同时，在不规则形状侧边去毛刺时，刀柄能够随着不规则形状侧边的变化对应调整角度偏转，如同人手滑过工件毛刺般进行柔性去除毛刺，这样才能完全可以克服由于不规则形状侧边的变形所造成的过度加工或加工不到的情况发生(也就是，去毛刺刀头过切或少切)，进而有效避免刀具和工件的损坏。
实施例二：气缸缩回使自动门11处于打开状态，然后气缸伸出使自动门11处于关闭状态，通过人工和机器人讲零件安放在机箱内的工作空间内，固定夹具2固定零件后，六轴关节机器带动气动自动换刀主轴9移动到倒角刮刀上，气动自动换刀主轴9内部的换刀液压缸动作使用与倒角刮刀固定住，然后六轴关节机器带动倒角刮刀进行缸体的去毛刺，这时旋转主轴8带动安装在固定夹具2上的工件旋转，是的工件能够整体360度被加工去毛刺，去毛刺完成后六轴关节机器将倒角刮刀放回旧刀座6上，气缸伸出使门板开打。接下来就是重复上面动作。
包括主箱1，主箱1的内测外壁均设有与其相匹配的保护板，六轴关节机器人3的顶端设有气动自动换刀主轴9和爪刀夹具7、其中，爪刀夹具7通过安装在主轴输出端的自动换刀气缸进行驱动，自动换刀气缸的顶端一侧设有与活动连接的连接板气缸，自动换刀门气缸的一侧设有与连接板气缸相连接的光杆一，连接板气缸的顶端设有爪刀夹具7，其中爪刀夹具7包括若干均匀分布的刀夹，连接板气缸的一侧设有自动换刀门。
爪刀夹具7上安装的倒角刮刀，其中，倒角刮刀包括与连接套相对固定连接的刀把、绕自身长度方向自转且浮动设置在刀座上的刀柄、固定在刀柄外端部的去毛刺刀头。本实施例中用到的是浮动刀柄。
实施例三，气缸缩回使自动门11处于打开状态，然后气缸伸出使自动门11处于关闭状态，通过人工和机器人讲零件安放在机箱内的工作空间内，固定夹具2固定零件后，六轴关节机器带动气动自动换刀主轴9移动到倒角刮刀上，气动自动换刀主轴9内部的换刀液压缸动作使用与倒角刮刀固定住，然后六轴关节机器带动倒角刮刀进行缸体的去毛刺，这时旋转主轴8带动安装在固定夹具2上的工件旋转，是的工件能够整体360度被加工去毛刺，去毛刺完成后六轴关节机器将倒角刮刀放回旧刀座6上，气缸伸出使门板开打。
接下来，六轴关节机器带动气动自动换刀主轴9移动到浮动刀柄，动自动换刀主轴内部的换刀液压缸动作使用与浮动刀柄固定住，然后六轴关节机器带动浮动刀柄进行缸体的去毛刺，这时旋转主轴8带动安装在固定夹具2上的工件旋转，是的工件能够整体360度被加工去毛刺，去毛刺完成后六轴关节机器将倒角刮刀放回旧刀座6上，气缸伸出使门板开打。
以上仅为本发明较佳的实施例，并非因此限制本发明的实施方式及保护范围，对于本领域技术人员而言，应当能够意识到凡运用本发明说明书及图示内容所作出的等同替换和显而易见的变化所得到的方案，均应当包含在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种七轴自动换刀去毛刺数控机器人一体机，其特征在于，包括：
主箱，所述主箱内设有可沿竖直方向移动的固定夹具以及可移动至所述固定夹具上方的六轴关节机器人；
刀库，设置于所述主箱内，所述刀库包括，
新刀座，其上放置有用于摆放刀具的刀盘；
旧刀座，用于放置新刀具以及所述六轴关节机器人退下的旧刀具；
爪刀夹具，安装于所述六轴关节机器人的输出轴上，用于将所述刀盘中的新刀具放置于所述旧刀座，以及将所述旧刀座上的旧刀具放置于所述刀盘；
旋转主轴，设置于所述固定夹具底部，并贯穿所述主箱体底部，用于带动所述固定夹具在以所述旋转主轴为轴心转动。
2.如权利要求1所述的七轴联动自动换刀去毛刺数控机器人一体机，其特征在于，所述六轴关节机器人的输出轴顶部设置有气动自动换刀主轴，所述爪刀夹具安装在所述气动自动换刀主轴的顶部。
3.如权利要求1所述的七轴联动自动换刀去毛刺数控机器人一体机，其特征在于，还包括刀盘输送机构，可移动地置于所述六轴关节机器人的一侧，用于更换所述新刀座上的刀盘，所述刀盘输送机构放置有所述六轴关节机器人所需的刀盘。
4.如权利要求1所述的七轴联动自动换刀去毛刺数控机器人一体机，其特征在于，所述主箱的一侧设有操作口，所述操作口设置有自动门，所述自动门用于遮蔽所述操作口，所述自动门设有观察窗。
5.如权利要求4所述的七轴联动自动换刀去毛刺数控机器人一体机，其特征在于，还包括控制面板，所述控制面板设置于所述主箱的所述操作口的一侧，所述控制面板内设置有控制器和显示界面。
6.如权利要求5所述的七轴联动自动换刀去毛刺数控机器人一体机，其特征在于，所述箱体部设有安全围栏，所述安全围栏上设置有传感器和报警装置；所述传感器和报警装置与所述控制面板电连接。
7.如权利要求1所述的七轴联动自动换刀去毛刺数控机器人一体机，其特征在于，所述刀库内包括浮动刀柄和倒角刮刀，所述浮动刀柄和倒角刮刀分别安装在所述新刀座，
所述浮动刀柄用于工件角边倒角、曲线角边风的均匀加工和去毛刺；
所述倒角刮刀用于工件实际边角的倒角面。
8.如权利要求1所述的七轴联动自动换刀去毛刺数控机器人一体机，其特征在于，所述固定夹具包括顶柱和气缸，所述顶柱穿设在所述固定夹具的工作台，所述气缸设置在所述工作台的下端，所述气缸驱动所述顶柱做上下移动。
9.一种换刀工艺，应用在上述权利要求1-8中任意一项的七轴联动自动换刀去毛刺数控机器人一体机，其特征在于，包括：
S1，启动控制面板的开关，接通电源，通过控制面板录入程序；
S2，发送更换刀盘的信息至控制器，所述控制器控制六轴关节机器人移动至新刀座需要更换刀盘的位置；
S3，所述控制器控制所述六轴关节机器人上的爪刀夹具退下旧刀具；
S4，控制所述六轴关节机器人移动至所述新刀座的上方，控制所述爪刀夹具从刀盘内抓取新刀具。
10.如权利要求9所述的换刀工艺，其特征在于，所述S3还包括抓取浮动刀柄，或抓取倒角刮刀。
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