CN117008533B - 一种用于数控机床的加工模式切换结构及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于数控机床的加工模式切换结构及方法，涉及数控机床技术领域；为了解决现有技术需要人工对工件工位以及刀具进行切换调整的问题；该加工模式切换结构，包括机体、设置于机体内部的执行机构和用于控制执行机构的控制系统，所述机体的一侧外壁设置有放料口，放料口的底部内壁滑动连接有隐藏门；所述控制系统包括用于人们输入指令的信息输入单元。该加工模式切换方法，包括以下步骤：将待处理工件固定于安装座上；经信息输入单元下达加工模式切换命令。本发明操作方便，可以保证工件位移时的稳定性和精度，以及刀具切换时的速度，无需人工手动操作，降低误差风险，同时提高了作业效率。

Description

一种用于数控机床的加工模式切换结构及方法

技术领域

本发明涉及数控机床技术领域，尤其涉及一种用于数控机床的加工模式切换结构及方法。

背景技术

数控机床即用计算机数字控制的车床，其是将编制好的加工程序输送到数控系统中，通过方位坐标驱动件去控制车床进给运动部件的动作顺序、移动量和进给速度，再配以主轴的转速和转向，便能加工出各种形状不同的轴类或片类回转体零件，与普通车床相比具有更强的通用性和灵活性，以及更高的加工效率和加工精度，因此，应用较为广泛。

现有的数控机床在加工时，需要使用到多种不同的刀具，因此，加工过程中需要对刀具进行更换，而且在加工期间需要不断根据加工需求，不断变换工件加工角度或位置。目前的数控机床虽能够满足一定的生产需求，但是多采用人工对工件工位以及刀具进行切换，不仅耗费了人力，且还有误操作的风险，生产效率也因此受到很大的制约。基于此，我们提出了一种用于数控机床的加工模式切换结构。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有技术中存在的缺点，而提出的一种用于数控机床的加工模式切换结构及方法。

为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：

一种用于数控机床的加工模式切换结构，包括机体、设置于机体内部的执行机构和用于控制执行机构的控制系统，所述机体的一侧外壁设置有放料口，放料口的底部内壁滑动连接有隐藏门；所述控制系统包括用于人们输入指令的信息输入单元、用于接收并转换指令信号的信息接收单元、用于根据指令信号操控执行机构实施的加工模式控制中心，信息接收单元与信息输入单元、加工模式控制中心通信连接，加工模式控制中心与执行机构通信连接；

所述执行机构由工位切换部和刀具切换部组成；所述工位切换部由加工方向调整结构和加工位置调整结构组成，加工位置调整结构包括驱动组、设置于调节盘顶部外壁的弧形槽、设置于转动盘顶部外壁的滑轨、通过滑块滑动连接于滑轨内壁的移动支柱、固定连接于移动支柱顶端的托座，且安装座的底端设置于托座的顶部面；

所述加工方向调整结构包括转动连接于机体底部内壁的转动盘、转动连接于转动盘顶部面上的调节盘、设置于调节盘顶部面上的安装座、固定于机体底部内壁的电机一、依次转动连接于机体底部内壁的传动定向轮和主动凸轮，且传动定向轮和主动凸轮的外壁相啮合，传动定向轮的输出端通过连接轴与转动盘的底部面相连接，主动凸轮的底端通过联轴器与电机一的输出端相连接；

所述驱动组包括固定连接于转动盘圆周外壁上的固定座、固定连接于固定座底部内壁的电机二、转动连接于固定座顶部内壁的齿轮，且齿轮的外壁和齿条的外壁相啮合，齿轮的底端通过同心轴与电机二的输出端相连接；

所述刀具切换部包括固定连接于机体顶部内壁的作业机头、依次固定连接于作业机头底端的顶撑件A和顶撑件B、固定连接于顶撑件A延伸端的刀具库、设置于刀具库内部的换刀定位结构，且刀具库的顶端通过连接结构与顶撑件B的延伸端相连接；

所述换刀定位结构包括设置于刀具库圆周内壁的电动滑轨、两个以上呈环形阵列式滑动连接于电动滑轨内壁的移动座、转动连接于移动座底部外壁的顶撑件C、固定连接于顶撑件C延伸端的使用刀具、固定连接于移动座一侧外壁上的电子标签、固定连接于刀具库圆周内壁上的读取器。

优选地：所述调节盘的圆周外壁固定连接有齿条。

优选地：所述转动盘的顶部外壁固定连接有定位板，安装座的一侧外壁固定连接有测距仪，且测距仪与定位板的水平方向相对。

优选地：所述连接结构包括设置于刀具库顶部外壁和底部外壁的插孔、固定连接于顶撑件B延伸端的接头、设置于移动座顶部外壁且与接头相适配的接槽，且读取器正对插孔的中心线。

优选地：所述安装座的顶部外壁设置有活动槽，活动槽的内壁设置有夹持板，夹持板的一侧外壁通过转轴转动连接有抵接盘；

正对夹持板的所述安装座一侧外壁转动连接有十字套筒，安装座的一侧内壁固定连接有电机三，电机三的输出端通过连接轴与十字套筒的一侧面相连接。

优选地：所述十字套筒的内壁设置有伸缩臂，伸缩臂的一侧面和伸缩臂的一侧面固定连接有同一个缓冲件，伸缩臂的一端固定连接有夹持块。

优选地：包括以下加工模式切换步骤：

S1：将待处理工件固定于安装座上；

S2：经信息输入单元下达加工模式切换命令；

S3：信息接收单元接收信号后并传递至加工模式控制中心；

S4：加工模式控制中心根据指令请求控制执行机构进行工件位移变换或刀具切换操作。

本发明的有益效果为：

本发明通过设置有用于控制工件位移变换的工位切换部和用于根据加工需求更换刀具的刀具切换部，操作方便，可以保证工件位移时的稳定性和精度，以及刀具切换时的速度，无需人工手动操作，降低误差风险，同时提高了作业效率。

本发明通过设置加工方向调整结构，控制转动盘及其上结构发生定向旋转，以此对安装座的使用方位进行切换调整，以便适应加工需求；通过设置加工位置调整结构，调节盘旋转时，移动支柱在弧形槽的推挤下在滑轨内前后运动，进而控制安装座进行加工位置的前后调整。

本发明根据待处理工件的长度调节夹持板在活动槽内的位置，使得工件两端分别抵接于抵接盘和十字套筒的一侧面，从而对工件进行相向夹持，同时，伸缩臂在缓冲件的拉伸下，带动夹持块对工件的外壁进行夹持包裹，进一步提高工件处理时的稳定性。

本发明通过设置换刀定位结构，当识别到所需使用刀具的电子标签后，经加工模式控制中心操控电动滑轨关闭，同时控制顶撑件B启动，带动接头穿过刀具库顶端的插孔后，下插入该使用刀具对应的接槽内，从而完成对作业机头与所需使用刀具的快速连接，同时控制顶撑件启动，顶撑该使用刀具穿过刀具库下方的插孔内后露出，以便对下方的工件进行加工处理。

本发明通过将多个刀具定距安装于刀具库内，通过连接结构可使得作业机头与所需使用刀具快速拆装，省略了现有技术中的现场安装刀具动作，缩短切换步骤，使用方便，提高了工作效率。

附图说明

图1为本发明提出的一种用于数控机床的加工模式切换结构的系统控制流程示意图；

图2为本发明提出的一种用于数控机床的加工模式切换结构的主视结构示意图；

图3为本发明提出的一种用于数控机床的加工模式切换结构的刀具库仰视结构示意图；

图4为本发明提出的一种用于数控机床的加工模式切换结构的刀具库剖面和接头爆炸结构示意图；

图5为本发明提出的一种用于数控机床的加工模式切换结构的机体局部底端侧视剖面结构示意图；

图6为本发明提出的一种用于数控机床的加工模式切换结构的工位切换部局部剖面结构示意图；

图7为本发明提出的一种用于数控机床的加工模式切换结构的工位切换部爆炸结构示意图；

图8为本发明提出的一种用于数控机床的加工模式切换结构的主动凸轮和传动定向轮连接状态结构示意图；

图9为本发明提出的一种用于数控机床的加工模式切换结构的A部分放大结构示意图。

图中：1机体、2隐藏门、3安装座、4定位板、5刀具库、6使用刀具、7夹持板、8调节盘、9顶撑件A、10作业机头、11顶撑件B、12接头、13电动滑轨、14顶撑件C、15移动座、16电子标签、17插孔、18齿轮、19转动盘、20电机一、21主动凸轮、22传动定向轮、23电机二、24电机三、25伸缩臂、26夹持块、27活动槽、28测距仪、29托座、30抵接盘、31滑轨、32弧形槽、33移动支柱、34缓冲件。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本专利的技术方案作进一步详细地说明。

下面详细描述本专利的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本专利，而不能理解为对本专利的限制。

在本专利的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本专利和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本专利的限制。

在本专利的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“设置”应做广义理解，例如，可以是固定相连、设置，也可以是可拆卸连接、设置，或一体地连接、设置。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本专利中的具体含义。

实施例1：

一种用于数控机床的加工模式切换结构，如图1-2所示，包括机体1、设置于机体1内部的执行机构和用于控制执行机构的控制系统，所述控制系统包括用于人们输入指令的信息输入单元、用于接收并转换指令信号的信息接收单元、用于根据指令信号操控执行机构实施的加工模式控制中心，信息接收单元与信息输入单元、加工模式控制中心通信连接，加工模式控制中心与执行机构通信连接；人们经信息输入单元下达加工模式切换命令，信息接收单元接收信号后并传递至加工模式控制中心，以便加工模式控制中心根据指令请求控制执行机构进行切换动作。

进一步的，所述机体1的一侧外壁开设有放料口，放料口的底部内壁滑动连接有隐藏门2；保持机体1加工期间的密封性，防止灰尘四溢。

所述执行机构由用于控制工件位移变换的工位切换部和用于根据加工需求更换刀具的刀具切换部组成。

为了保证工件加工位置的精准性；如图2和图5-8所示，所述工位切换部由加工方向调整结构和加工位置调整结构组成，加工方向调整结构包括转动连接于机体1底部内壁的转动盘19、转动连接于转动盘19顶部面上的调节盘8、设置于调节盘8顶部面上的安装座3、固定于机体1底部内壁的电机一20、依次转动连接于机体1底部内壁的传动定向轮22和主动凸轮21，且传动定向轮22和主动凸轮21的外壁相啮合，传动定向轮22的输出端通过连接轴与转动盘19的底部面相连接，主动凸轮21的底端通过联轴器与电机一20的输出端相连接，电机一20与加工模式控制中心通信连接；

优选的，所述传动定向轮22为90度分布，以便与四个正方位相对；启动电机一20经主动凸轮21和传动定向轮22的啮合传动，带动转动盘19及其上结构发生同步旋转，以此对安装座3的使用方位进行切换调整，以便适应加工需求。

优选的，调节盘8的圆周外壁通过螺栓固定有齿条；

进一步的，所述加工位置调整结构包括驱动组、开设于调节盘8顶部外壁的弧形槽32、开设于转动盘19顶部外壁的滑轨31、通过滑块滑动连接于滑轨31内壁的移动支柱33、通过螺栓固定于移动支柱33顶端的托座29，且安装座3的底端卡接于托座29的顶部面；启动驱动组带动调节盘8旋转时，移动支柱33在弧形槽32的推挤下在滑轨31内前后运动，进而控制安装座3进行加工位置的前后调整。

优选的，所述驱动组包括通过螺栓固定于转动盘19圆周外壁上的固定座、通过螺栓固定于固定座底部内壁的电机二23、转动连接于固定座顶部内壁的齿轮18，且齿轮18的外壁和齿条的外壁相啮合，齿轮18的底端通过同心轴与电机二23的输出端相连接；启动电机二23经齿轮18带动调节盘8旋转。

优选的，为了精准控制位移距离，所述转动盘19的顶部外壁通过螺栓固定有定位板4，安装座3的一侧外壁通过螺栓固定有测距仪28，且测距仪28与定位板4的水平方向相对，电机二23、测距仪28与加工模式控制中心通信连接；控制安装座3前后位移时，测距仪28实时检测其与定位板4的间距，当到达设定值后，经加工模式控制中心操控电机二23关闭，从而提高工件位移时的精度。

为了方便固定待处理工件；如图2和图6-7、图9所示，所述安装座3的顶部外壁开设有活动槽27，活动槽27的内壁插接有夹持板7，夹持板7的一侧外壁通过转轴转动连接有抵接盘30；正对夹持板7的所述安装座3一侧外壁转动连接有十字套筒，安装座3的一侧内壁通过螺栓固定有电机三24，电机三24的输出端通过连接轴与十字套筒的一侧面相连接；

优选的，所述十字套筒的内壁插接有伸缩臂25，伸缩臂25的一侧面和伸缩臂25的一侧面焊接有同一个缓冲件34，伸缩臂25的一端通过螺栓固定有夹持块26；打开隐藏门2，然后根据待处理工件的长度调节夹持板7在活动槽27内的位置，使得工件两端分别抵接于抵接盘30和十字套筒的一侧面，从而对工件进行相向夹持，同时，伸缩臂25在缓冲件34的拉伸下，带动夹持块26对工件的外壁进行夹持包裹，进一步提高工件处理时的稳定性。

为了快速更换所需使用刀具6；如图2-4所示，所述刀具切换部包括通过螺栓固定于机体1顶部内壁的作业机头10、依次通过螺栓固定于作业机头10底端的顶撑件A9和顶撑件B11、通过螺栓固定于顶撑件A9延伸端的刀具库5、设置于刀具库5内部的换刀定位结构，且刀具库5的顶端通过连接结构与顶撑件B11的延伸端相连接；

进一步的，所述换刀定位结构包括开设于刀具库5圆周内壁的电动滑轨13、多个呈环形阵列式滑动连接于电动滑轨13内壁的移动座15、转动连接于移动座15底部外壁的顶撑件C14、通过螺栓固定于顶撑件C14延伸端的使用刀具6、通过螺栓固定于移动座15一侧外壁上的电子标签16、通过螺栓固定于刀具库5圆周内壁上的读取器；优选的，电子标签16具有唯一性。

优选的，顶撑件A9、顶撑件B11、顶撑件C14可为气缸、电动伸缩柱等中的一种，读取器、顶撑件A9、顶撑件B11、顶撑件C14分别与加工模式控制中心通信连接。

当需要切换刀具时，首先启动顶撑件B11使其延伸端携带接头12上移，使得接头12与刀具库5上方的插孔17分离，然后操控电动滑轨13，使得携带各自标识电子标签16的移动座15周转运动，当读取器识别到所需使用刀具6的电子标签16后，经加工模式控制中心操控电动滑轨13关闭，同时控制顶撑件B11启动，带动接头12穿过刀具库5顶端的插孔17后，下插入该使用刀具6对应的接槽内，从而完成对作业机头10与所需使用刀具6的快速连接，同时控制顶撑件14启动，顶撑该使用刀具6穿过刀具库5下方的插孔17内后露出，以便对下方的工件进行加工处理。

进一步的，所述连接结构包括开设于刀具库5顶部外壁和底部外壁的插孔17、通过螺栓固定于顶撑件B11延伸端的接头12、开设于移动座15顶部外壁且与接头12相适配的接槽，且读取器正对插孔17的中心线，以便锁定当前需求刀具；该结构将多个刀具定距安装于刀具库5内，通过连接结构可使得作业机头10与所需使用刀具6快速拆装，使用方便，无需人工手动操作，降低误差风险，同时提高了作业效率。

优选的，上下两个插孔17的中心点垂直。

本实施例在使用前，打开隐藏门2，然后根据待处理工件的长度调节夹持板7在活动槽27内的位置，使得工件两端分别抵接于抵接盘30和十字套筒的一侧面，同时伸缩臂25在缓冲件34的拉伸下，带动夹持块26对工件的外壁进行夹持包裹，从而对工件进行相向夹持。

使用时，人们经信息输入单元下达加工模式切换命令，信息接收单元接收信号后并传递至加工模式控制中心，以便加工模式控制中心根据指令请求控制执行机构进行切换动作，具体为：

控制工件位移变换操作：启动电机一20经主动凸轮21和传动定向轮22的啮合传动，带动转动盘19及其上结构发生同步旋转，以此对安装座3的使用方位进行切换调整；启动电机二23经齿轮18带动调节盘8旋转，移动支柱33在弧形槽32的推挤下在滑轨31内前后运动，进而控制安装座3进行加工位置的前后调整，测距仪28实时检测其与定位板4的间距，当到达设定值后，经加工模式控制中心操控电机二23关闭即可。

根据加工需求更换刀具操作：首先启动顶撑件B11使其延伸端携带接头12上移，使得接头12与刀具库5上方的插孔17分离，然后操控电动滑轨13，使得携带各自标识电子标签16的移动座15周转运动，当读取器识别到所需使用刀具6的电子标签16后，经加工模式控制中心操控电动滑轨13关闭，同时控制顶撑件B11启动，带动接头12穿过刀具库5顶端的插孔17后，下插入该使用刀具6对应的接槽内，同时控制顶撑件14启动，顶撑该使用刀具6穿过刀具库5下方的插孔17内后露出，以便对安装座3上的工件进行加工处理。

实施例2：

一种用于数控机床的加工模式切换方法，如图1-9所示，包括以下步骤：

S1：将待处理工件固定于安装座3上；

S2：经信息输入单元下达加工模式切换命令；

S3：信息接收单元接收信号后并传递至加工模式控制中心；

S4：加工模式控制中心根据指令请求控制执行机构进行工件位移变换或刀具切换操作。

本实施例在使用时，操作方便，工位变换位移精准，刀具切换速度快。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种用于数控机床的加工模式切换结构，包括机体（1）、设置于机体（1）内部的执行机构和用于控制执行机构的控制系统，其特征在于，所述机体（1）的一侧外壁设置有放料口，放料口的底部内壁滑动连接有隐藏门（2）；所述控制系统包括用于人们输入指令的信息输入单元、用于接收并转换指令信号的信息接收单元、用于根据指令信号操控执行机构实施的加工模式控制中心，信息接收单元与信息输入单元、加工模式控制中心通信连接，加工模式控制中心与执行机构通信连接；

所述执行机构由工位切换部和刀具切换部组成；所述工位切换部由加工方向调整结构和加工位置调整结构组成，加工位置调整结构包括驱动组、设置于调节盘（8）顶部外壁的弧形槽（32）、设置于转动盘（19）顶部外壁的滑轨（31）、通过滑块滑动连接于滑轨（31）内壁的移动支柱（33）、固定连接于移动支柱（33）顶端的托座（29），且安装座（3）的底端设置于托座（29）的顶部面；

所述加工方向调整结构包括转动连接于机体（1）底部内壁的转动盘（19）、转动连接于转动盘（19）顶部面上的调节盘（8）、设置于调节盘（8）顶部面上的安装座（3）、固定于机体（1）底部内壁的电机一（20）、依次转动连接于机体（1）底部内壁的传动定向轮（22）和主动凸轮（21），且传动定向轮（22）和主动凸轮（21）的外壁相啮合，传动定向轮（22）的输出端通过连接轴与转动盘（19）的底部面相连接，主动凸轮（21）的底端通过联轴器与电机一（20）的输出端相连接；

所述驱动组包括固定连接于转动盘（19）圆周外壁上的固定座、固定连接于固定座底部内壁的电机二（23）、转动连接于固定座顶部内壁的齿轮（18），且齿轮（18）的外壁和齿条的外壁相啮合，齿轮（18）的底端通过同心轴与电机二（23）的输出端相连接；

所述刀具切换部包括固定连接于机体（1）顶部内壁的作业机头（10）、依次固定连接于作业机头（10）底端的顶撑件A（9）和顶撑件B（11）、固定连接于顶撑件A（9）延伸端的刀具库（5）、设置于刀具库（5）内部的换刀定位结构，且刀具库（5）的顶端通过连接结构与顶撑件B（11）的延伸端相连接；

所述换刀定位结构包括设置于刀具库（5）圆周内壁的电动滑轨（13）、两个以上呈环形阵列式滑动连接于电动滑轨（13）内壁的移动座（15）、转动连接于移动座（15）底部外壁的顶撑件C（14）、固定连接于顶撑件C（14）延伸端的使用刀具（6）、固定连接于移动座（15）一侧外壁上的电子标签（16）、固定连接于刀具库（5）圆周内壁上的读取器。

2.根据权利要求1所述的一种用于数控机床的加工模式切换结构，其特征在于，所述调节盘（8）的圆周外壁固定连接有齿条。

3.根据权利要求2所述的一种用于数控机床的加工模式切换结构，其特征在于，所述转动盘（19）的顶部外壁固定连接有定位板（4），安装座（3）的一侧外壁固定连接有测距仪（28），且测距仪（28）与定位板（4）的水平方向相对。

4.根据权利要求3所述的一种用于数控机床的加工模式切换结构，其特征在于，所述连接结构包括设置于刀具库（5）顶部外壁和底部外壁的插孔（17）、固定连接于顶撑件B（11）延伸端的接头（12）、设置于移动座（15）顶部外壁且与接头（12）相适配的接槽，且读取器正对插孔（17）的中心线。

5.根据权利要求1所述的一种用于数控机床的加工模式切换结构，其特征在于，所述安装座（3）的顶部外壁设置有活动槽（27），活动槽（27）的内壁设置有夹持板（7），夹持板（7）的一侧外壁通过转轴转动连接有抵接盘（30）；

正对夹持板（7）的所述安装座（3）一侧外壁转动连接有十字套筒，安装座（3）的一侧内壁固定连接有电机三（24），电机三（24）的输出端通过连接轴与十字套筒的一侧面相连接。

6.根据权利要求5所述的一种用于数控机床的加工模式切换结构，其特征在于，所述十字套筒的内壁设置有伸缩臂（25），伸缩臂（25）的一侧面和伸缩臂（25）的一侧面固定连接有同一个缓冲件（34），伸缩臂（25）的一端固定连接有夹持块（26）。

7.根据权利要求1所述的一种用于数控机床的加工模式切换结构，其特征在于，包括以下加工模式切换步骤：

S1：将待处理工件固定于安装座（3）上；

S2：经信息输入单元下达加工模式切换命令；

S3：信息接收单元接收信号后并传递至加工模式控制中心；

S4：加工模式控制中心根据指令请求控制执行机构进行工件位移变换或刀具切换操作。