CN117020737A - 一种数控机床主动防护系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种数控机床主动防护系统及方法，属于数控机床技术领域，包括机床本体，还包括：防护组件，所述防护组件设置在防护板上，防护组件用于阻挡撞刀时飞溅的刀具，在电主轴的移动期间会挤压气囊，由于单向阀的控制，气囊内的空气只能从出气口排出，而另一侧的气囊受力拉伸内部产生负压，在单向阀的控制下，外部的空气只能从进气口进入气囊内进行补充；当电主轴的移动速度过快时，气囊内的空气受到挤压且来不及排出会使气囊向两侧膨胀并触碰到槽盒内壁上的行程开关，对机床本体进行断电处理，降低撞刀概率，对装置起到防护效果。

Description

一种数控机床主动防护系统及方法

技术领域

本发明涉及数控机床技术领域，尤其涉及一种数控机床主动防护系统及方法。

背景技术

数控机床是一种装有程序控制系统的自动化机床，能够根据已编好的程序，使机床动作并加工零件，数控机床综合了机械、自动化、计算机、微电子等技术，解决了复杂、精密、小批量零件的加工问题，是一种柔性的、高效能的自动化机床。

设备通常具备手动或自动控制模式，在手动控制模式中需要操作人员手、脑、眼并用，并具有熟练操作机器的技能。当工作人员程序输入时出现误差，刀具进程过多，容易撞刀，撞刀事故不仅会损毁刀具，对机器的也有很大的危害，严重的可能会造成机器设备的报废，甚至会造成人身伤害事故。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有技术中当工作人员程序输入时出现误差，刀具进程过多，容易撞刀，撞刀事故不仅会损毁刀具，对机器的也有很大的危害，严重的可能会造成机器设备的报废，甚至会造成人身伤害事故的问题，而提出的一种数控机床主动防护系统及方法。

为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：

一种数控机床主动防护系统，包括机床本体，所述机床本体内固定安装有防护板，所述防护板底面的四角处均固定安装有L形支撑座，所述L形支撑座与机床本体内底部之间固定连接有支撑杆，所述机床本体内固定安装有移动平台，所述移动平台位于相邻L形支撑座之间，所述移动平台上滑动安装有电主轴，还包括：防护组件，所述防护组件设置在防护板上，防护组件用于阻挡撞刀时飞溅的刀具。

为了对机床本体进行断电处理，降低撞刀概率，对装置起到防护效果，优选地，所述防护组件包括：滑动安装在所述防护板上的槽盒，所述槽盒内固定安装有导杆，所述导杆上滑动安装有支撑架，所述支撑架与电主轴固定安装在一起；套设在所述导杆两端上的气囊，所述气囊的两端分别与支撑架和槽盒内壁固定连接，所述气囊上设置有进气口和出气口，所述进气口和出气口内均固定安装有单向阀；所述槽盒内壁上固定安装有能与气囊接触的行程开关，所述行程开关与移动平台之间通过信号连接。

为了对刀具的旋转进行制动，进一步降低撞刀概率，对装置起到防护效果，进一步地，还包括：固定安装在所述支撑架一侧的固定板，所述固定板沿圆周方向贯穿设置有直线槽，所述直线槽内滑动连接有第一滑动柱，所述第一滑动柱上固定安装有制动块；沿圆周方向固定安装在所述支撑架上的销套，所述销套之间转动安装有制动板，所述制动板上沿圆周方向贯穿设置有弧线槽，所述弧线槽内滑动连接有第二滑动柱，所述第二滑动柱与制动块固定连接；所述销套内固定安装有电磁铁，所述制动板上固定安装有能与电磁铁吸附的磁石，所述气囊远离行程开关的一侧与槽盒内壁之间固定安装能相互接触的电极片，所述电极片与电磁铁电性连接。

为了通过加强筋与刀具之间的摩擦使刀具快速停止转动，更进一步地，所述制动块对应与刀具的接触面上固定安装有加强筋。

为了实现对刀具的润滑保护，更进一步地，所述支撑架上固定安装有润滑盒，所述润滑盒与制动块之间固定连接有进油管，所述制动块对应与刀具的接触面上开设有出油口，所述进油管与出油口内均固定安装有单向阀。

为了实现润滑油的循环泵送，更进一步地，所述第一滑动柱和气囊的出气口之间固定连接有连通管，所述制动块内滑动安装有活塞板，所述活塞板与制动块内壁之间固定连接有弹簧。

为了可以对加工区域进行有效防护，阻挡撞刀时，刀具的飞溅，进一步地，还包括：滑动安装在所述L形支撑座上的拉杆，所述拉杆上转动安装有两个摆臂，两个所述摆臂之间固定连接有防护网，所述防护板上沿长度方向开设有安装槽，所述安装槽的槽内侧壁之间固定连接有转销，所述摆臂与转销固定连接；固定安装在所述L形支撑座上的L形支撑杆，所述L形支撑杆上转动安装有齿轮，所述拉杆上开设有与齿轮相适配的齿槽，所述移动平台上固定安装有与齿轮相适配的齿条。

为了小范围带动刀具靠近零件，以达到合适的切削距离，更进一步地，所述移动平台上固定安装有第一气缸，所述第一气缸的活动端与电主轴固定连接。

为了对飞溅的碎屑起到防护作用，优选地，所述机床本体上滑动安装有防护门，所述机床本体上固定安装有第二气缸，所述第二气缸的活动端与防护门固定连接。

一种数控机床主动防护方法，操作步骤如下：

步骤1：首先，在装置运行期间，通过防护组件对刀具的横移速度进行监测，若刀具的移动速度大于设定速度，装置自动断电；

步骤2：接着，通过防护组件对装置内部加工区域进行阻隔，形成有效拦截；

步骤3：最后，在装置自动断电后，对刀具进行强制制动。

与现有技术相比，本发明提供了一种数控机床主动防护系统及方法，具备以下有益效果：

1、该数控机床主动防护系统，在电主轴的移动期间会挤压气囊，由于单向阀的控制，气囊内的空气只能从出气口排出，而另一侧的气囊受力拉伸内部产生负压，在单向阀的控制下，外部的空气只能从进气口进入气囊内进行补充；当电主轴的移动速度过快时，气囊内的空气受到挤压且来不及排出会使气囊向两侧膨胀并触碰到槽盒内壁上的行程开关，对机床本体进行断电处理，降低撞刀概率，对装置起到防护效果；

2、该数控机床主动防护系统，气囊向两侧膨胀时与槽盒内壁上的电极片相互接触，导通了电磁铁的电路使电磁铁通电并产生磁力，电磁铁吸引制动板上的磁石使制动板发生旋转，旋转中制动板上的弧线槽约束第二滑动柱带动制动块在直线槽内移动并相互靠近，通过加强筋与刀具之间的摩擦使刀具快速停止转动，进一步降低撞刀概率，对装置起到防护效果；

3、该数控机床主动防护系统，气囊受力挤压时，内部的空气通过连通管进入制动块内并推动活塞板，由于受到单向阀的控制，活塞板只能将制动块内的润滑油从出油口挤向刀具上，实现对刀具的润滑保护。

附图说明

图1为本发明提出的一种数控机床主动防护系统的结构示意图；

图2为本发明提出的一种数控机床主动防护系统的第二视角结构示意图；

图3为本发明提出的一种数控机床主动防护系统的槽盒结构内部结构示意图；

图4为本发明提出的一种数控机床主动防护系统的支撑架结构示意图；

图5为本发明提出的一种数控机床主动防护系统的支撑架内部结构示意图；

图6为本发明提出的一种数控机床主动防护系统的图1中A部分结构放大示意图；

图7为本发明提出的一种数控机床主动防护系统的图2中B部分结构放大示意图；

图8为本发明提出的一种数控机床主动防护系统的图3中C部分结构放大示意图。

图中：1、机床本体；101、防护门；2、防护板；201、安装槽；202、转销；3、L形支撑座；301、L形支撑杆；4、支撑杆；5、移动平台；6、电主轴；7、槽盒；8、导杆；9、支撑架；901、销套；10、气囊；1001、进气口；1002、出气口；11、行程开关；12、固定板；1201、直线槽；1202、第一滑动柱；13、制动块；1301、加强筋；1302、出油口；1303、活塞板；1304、弹簧；14、制动板；1401、弧线槽；1402、第二滑动柱；1403、磁石；15、电磁铁；16、电极片；17、拉杆；1701、齿槽；18、摆臂；19、防护网；20、齿条；21、第一气缸；22、连通管；23、润滑盒；24、进油管；25、第二气缸；26、齿轮。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“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发明和简化描述，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发明的限制。

实施例1：

参照图1-图8，一种数控机床主动防护系统，包括机床本体1，机床本体1内固定安装有防护板2，防护板2底面的四角处均固定安装有L形支撑座3，L形支撑座3与机床本体1内底部之间固定连接有支撑杆4，机床本体1内固定安装有移动平台5，移动平台5位于相邻L形支撑座3之间，移动平台5上滑动安装有电主轴6，还包括：防护组件，防护组件设置在防护板2上，防护组件用于阻挡撞刀时飞溅的刀具。

参阅图1和图2，机床本体1上滑动安装有防护门101，防护门101内侧壁通过开槽固定安装有透明窗，机床本体1上固定安装有第二气缸25，第二气缸25的活动端与防护门101固定连接。

需要说明的是，在本实施例中，移动平台5为双轴十字滑台，是一种用于机械加工和精密定位的设备，电主轴6滑动安装在双轴十字滑台上，在电机驱动下，电主轴6可以在X或者Y轴上进行平移，其原理已是现有技术，在此不做赘述。

通过上述结构的设置，机床本体1在工作期间，通过第二气缸25推动防护门101使机床本体1内部形成一个较为封闭的工作环境，零件通过机床本体1内设有夹具固定，被电主轴6带动的刀具进行切削等处理操作，防护门101和防护组件对飞溅的碎屑起到防护作用。

参阅图3和图8，其中防护组件包括：滑动安装在防护板2上的槽盒7，槽盒7内固定安装有导杆8，导杆8上滑动安装有支撑架9，支撑架9与电主轴6固定安装在一起；套设在导杆8两端上的气囊10，气囊10的两端分别与支撑架9和槽盒7内壁固定连接，气囊10上设置有进气口1001和出气口1002，进气口1001和出气口1002内均固定安装有单向阀；槽盒7内壁上固定安装有能与气囊10接触的行程开关11，行程开关11与移动平台5之间通过信号连接。

通过上述结构的设置，在电主轴6的移动期间会挤压气囊10，由于单向阀的控制，气囊10内的空气只能从出气口1002排出，而另一侧的气囊10受力拉伸内部产生负压，在单向阀的控制下，外部的空气只能从进气口1001进入气囊10内进行补充；

当电主轴6的移动速度过快时，气囊10内的空气受到挤压且来不及排出会使气囊10向两侧膨胀并触碰到槽盒7内壁上的行程开关11，对机床本体1进行断电处理，降低撞刀概率，对装置起到防护效果。

实施例2：

参阅图1-图8，与实施例1基本相同，在实施例1的基础上，对整个技术方案，进一步进行了优化。

参阅图3和图4和图5，增加了对旋转中刀具制动的具体实施方案，还包括：固定安装在支撑架9一侧的固定板12，固定板12沿圆周方向贯穿设置有直线槽1201，直线槽1201内滑动连接有第一滑动柱1202，第一滑动柱1202上固定安装有制动块13；沿圆周方向固定安装在支撑架9上的销套901，销套901之间转动安装有制动板14，制动板14上沿圆周方向贯穿设置有弧线槽1401，弧线槽1401内滑动连接有第二滑动柱1402，第二滑动柱1402与制动块13固定连接；销套901内固定安装有电磁铁15，制动板14上固定安装有能与电磁铁15吸附的磁石1403，气囊10远离行程开关11的一侧与槽盒7内壁之间固定安装能相互接触的电极片16，电极片16与电磁铁15电性连接；

制动块13对应与刀具的接触面上固定安装有加强筋1301。

通过上述结构的设置，气囊10向两侧膨胀时与槽盒7内壁上的电极片16相互接触，导通了电磁铁15的电路使电磁铁15通电并产生磁力，电磁铁15吸引制动板14上的磁石1403使制动板14发生旋转，旋转中制动板14上的弧线槽1401约束第二滑动柱1402带动制动块13在直线槽1201内移动并相互靠近，通过加强筋1301与刀具之间的摩擦使刀具快速停止转动，进一步降低撞刀概率，对装置起到防护效果。

参阅图3，需要说明的是，相邻两个电磁铁15靠近磁石1403一端的极性相反，相邻两个磁石1403露出的部分极性也相反，这样当电磁铁15和磁石1403磁场方向相同时，同极相斥，制动板14就会旋转到电磁铁15和磁石1403相吸的位置，从而发生偏转。

在制动板14上开设有一圈环形槽口，销套901上固定安装有能够滑动在环形槽口内的凸缘，凸缘与环形槽口内底面之间固定连接有拉簧，当电磁铁15失去磁性时，制动板14可以靠拉簧复位。

实施例3：

参阅图1-图8，与实施例2基本相同，在实施例2的基础上，对整个技术方案，进一步进行了优化。

参阅图3和图5，增加了对刀具润滑的具体实施方案，支撑架9上固定安装有润滑盒23，润滑盒23与制动块13之间固定连接有进油管24，制动块13对应与刀具的接触面上开设有出油口1302，进油管24与出油口1302内均固定安装有单向阀。

第一滑动柱1202和气囊10的出气口1002之间固定连接有连通管22，制动块13内滑动安装有活塞板1303，活塞板1303与制动块13内壁之间固定连接有弹簧1304。

通过上述结构的设置，气囊10受力挤压时，内部的空气通过连通管22进入制动块13内并推动活塞板1303，由于受到单向阀的控制，活塞板1303只能将制动块13内的润滑油从出油口1302挤向刀具上，实现对刀具的润滑保护，出油口1302内单向阀为压力阀，这样可以避免制动块13内润滑油的漏液问题。

在制动块13上开设有出气孔，出气孔内安装的单向阀与进油管24内单向阀的工作方向相同，在弹簧1304拉动活塞板1303复位后，制动块13内的多余气体只能从出气孔排出，并在单向阀的控制下，内部产生的负压使润滑盒23内的润滑油只能从进油管24进入制动块13内部进行补充。

实施例4：

参阅图1-图8，与实施例3基本相同，在实施例3的基础上，对整个技术方案，进一步进行了优化。

参阅图2和图6，增加了进一步提高防护效果的具体实施方案，还包括：滑动安装在L形支撑座3上的拉杆17，拉杆17上转动安装有两个摆臂18，两个摆臂18之间固定连接有防护网19，防护板2上沿长度方向开设有安装槽201，安装槽201的槽内侧壁之间固定连接有转销202，摆臂18与转销202固定连接；固定安装在L形支撑座3上的L形支撑杆301，L形支撑杆301上转动安装有齿轮26，拉杆17上开设有与齿轮26相适配的齿槽1701，移动平台5上固定安装有与齿轮26相适配的齿条20。

移动平台5上固定安装有第一气缸21，第一气缸21的活动端与电主轴6固定连接。

通过上述结构的设置，移动平台5推动电主轴6大范围调节并带动刀具靠近零件，然后启动第一气缸21小范围带动刀具靠近零件，以达到合适的切削距离，安装在移动平台5上的齿条20在移动时带动齿轮26旋转，旋转的齿轮26带动啮合连接的拉杆17在L形支撑座3上滑动，两个摆臂18受力以转销202为轴心进行旋转，从而直立在安装槽201内，这样两侧的防护网19可以对加工区域进行有效防护，阻挡撞刀时，刀具的飞溅。

一种数控机床主动防护方法，操作步骤如下：

步骤1：首先，机床本体1在工作期间，零件通过机床本体1内设有夹具固定，移动平台5推动电主轴6大范围调节并带动刀具靠近零件，然后启动第一气缸21小范围带动刀具靠近零件，以达到合适的切削距离，安装在移动平台5上的齿条20在移动时带动齿轮26旋转，旋转的齿轮26带动啮合连接的拉杆17在L形支撑座3上滑动，两个摆臂18受力以转销202为轴心进行旋转，从而直立在安装槽201内，这样两侧的防护网19可以对加工区域进行有效防护，阻挡撞刀时，刀具的飞溅；

步骤2：接着，通过第二气缸25推动防护门101使机床本体1内部形成一个较为封闭的工作环境，零件被电主轴6带动的刀具进行切削等处理操作，防护门101和防护组件对飞溅的碎屑起到防护作用；

步骤3：然后，在电主轴6的移动期间会挤压气囊10，由于单向阀的控制，气囊10内的空气只能从出气口1002排出，而另一侧的气囊10受力拉伸内部产生负压，在单向阀的控制下，外部的空气只能从进气口1001进入气囊10内进行补充；当电主轴6的移动速度过快时，气囊10内的空气受到挤压且来不及排出会使气囊10向两侧膨胀并触碰到槽盒7内壁上的行程开关11，对机床本体1进行断电处理，降低撞刀概率，对装置起到防护效果；

步骤4：同时，气囊10向两侧膨胀时与槽盒7内壁上的电极片16相互接触，导通了电磁铁15的电路使电磁铁15通电并产生磁力，电磁铁15吸引制动板14上的磁石1403使制动板14发生旋转，旋转中制动板14上的弧线槽1401约束第二滑动柱1402带动制动块13在直线槽1201内移动并相互靠近，通过加强筋1301与刀具之间的摩擦使刀具快速停止转动，进一步降低撞刀概率，对装置起到防护效果；

步骤5：最后，气囊10受力挤压时，内部的空气通过连通管22进入制动块13内并推动活塞板1303，由于受到单向阀的控制，活塞板1303只能将制动块13内的润滑油从出油口1302挤向刀具上，实现对刀具的润滑保护。

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 (10)

1.一种数控机床主动防护系统，包括机床本体（1），其特征在于，所述机床本体（1）内固定安装有防护板（2），所述防护板（2）底面的四角处均固定安装有L形支撑座（3），所述L形支撑座（3）与机床本体（1）内底部之间固定连接有支撑杆（4），所述机床本体（1）内固定安装有移动平台（5），所述移动平台（5）位于相邻L形支撑座（3）之间，所述移动平台（5）上滑动安装有电主轴（6），还包括：

防护组件，所述防护组件设置在防护板（2）上，防护组件用于阻挡撞刀时飞溅的刀具。

2.根据权利要求1所述的一种数控机床主动防护系统，其特征在于，所述防护组件包括：

滑动安装在所述防护板（2）上的槽盒（7），所述槽盒（7）内固定安装有导杆（8），所述导杆（8）上滑动安装有支撑架（9），所述支撑架（9）与电主轴（6）固定安装在一起；

套设在所述导杆（8）两端上的气囊（10），所述气囊（10）的两端分别与支撑架（9）和槽盒（7）内壁固定连接，所述气囊（10）上设置有进气口（1001）和出气口（1002），所述进气口（1001）和出气口（1002）内均固定安装有单向阀；

所述槽盒（7）内壁上固定安装有能与气囊（10）接触的行程开关（11），所述行程开关（11）与移动平台（5）之间通过信号连接。

3.根据权利要求2所述的一种数控机床主动防护系统，其特征在于，还包括：

固定安装在所述支撑架（9）一侧的固定板（12），所述固定板（12）沿圆周方向贯穿设置有直线槽（1201），所述直线槽（1201）内滑动连接有第一滑动柱（1202），所述第一滑动柱（1202）上固定安装有制动块（13）；

沿圆周方向固定安装在所述支撑架（9）上的销套（901），所述销套（901）之间转动安装有制动板（14），所述制动板（14）上沿圆周方向贯穿设置有弧线槽（1401），所述弧线槽（1401）内滑动连接有第二滑动柱（1402），所述第二滑动柱（1402）与制动块（13）固定连接；

所述销套（901）内固定安装有电磁铁（15），所述制动板（14）上固定安装有能与电磁铁（15）吸附的磁石（1403），所述气囊（10）远离行程开关（11）的一侧与槽盒（7）内壁之间固定安装能相互接触的电极片（16），所述电极片（16）与电磁铁（15）电性连接。

4.根据权利要求3所述的一种数控机床主动防护系统，其特征在于，所述制动块（13）对应与刀具的接触面上固定安装有加强筋（1301）。

5.根据权利要求4所述的一种数控机床主动防护系统，其特征在于，所述支撑架（9）上固定安装有润滑盒（23），所述润滑盒（23）与制动块（13）之间固定连接有进油管（24），所述制动块（13）对应与刀具的接触面上开设有出油口（1302），所述进油管（24）与出油口（1302）内均固定安装有单向阀。

6.根据权利要求5所述的一种数控机床主动防护系统，其特征在于，所述第一滑动柱（1202）和气囊（10）的出气口（1002）之间固定连接有连通管（22），所述制动块（13）内滑动安装有活塞板（1303），所述活塞板（1303）与制动块（13）内壁之间固定连接有弹簧（1304）。

7.根据权利要求2所述的一种数控机床主动防护系统，其特征在于，还包括：

滑动安装在所述L形支撑座（3）上的拉杆（17），所述拉杆（17）上转动安装有两个摆臂（18），两个所述摆臂（18）之间固定连接有防护网（19），所述防护板（2）上沿长度方向开设有安装槽（201），所述安装槽（201）的槽内侧壁之间固定连接有转销（202），所述摆臂（18）与转销（202）固定连接；

固定安装在所述L形支撑座（3）上的L形支撑杆（301），所述L形支撑杆（301）上转动安装有齿轮（26），所述拉杆（17）上开设有与齿轮（26）相适配的齿槽（1701），所述移动平台（5）上固定安装有与齿轮（26）相适配的齿条（20）。

8.根据权利要求7所述的一种数控机床主动防护系统，其特征在于，所述移动平台（5）上固定安装有第一气缸（21），所述第一气缸（21）的活动端与电主轴（6）固定连接。

9.根据权利要求1所述的一种数控机床主动防护系统，其特征在于，所述机床本体（1）上滑动安装有防护门（101），所述机床本体（1）上固定安装有第二气缸（25），所述第二气缸（25）的活动端与防护门（101）固定连接。

10.一种数控机床主动防护方法，采用权利要求1-9任一项所述的一种数控机床主动防护系统，其特征在于，操作步骤如下：

步骤1：首先，在装置运行期间，通过防护组件对刀具的横移速度进行监测，若刀具的移动速度大于设定速度，装置自动断电；

步骤2：接着，通过防护组件对装置内部加工区域进行阻隔，形成有效拦截；

步骤3：最后，在装置自动断电后，对刀具进行强制制动。