本發(fā)明涉及桌面式加工中心的自動(dòng)刀換刀裝置，包括刀庫和對(duì)刀器。

 

背景

現(xiàn)有的加工中心的刀庫方式分為直線式，圓盤式，鏈?zhǔn)交蛘呦涫?。采用這些方式的 自動(dòng)換刀裝置通常擁有單獨(dú)的電機(jī)，電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)刀庫找到正確的刀具，在換刀時(shí)連同刀柄一 起換，造成使用了大量的刀柄增加了成本?，F(xiàn)有刀庫一般固定在主軸箱的上方或者側(cè)面，因 此機(jī)器的主軸箱必須設(shè)計(jì)成可以承受足夠重量及抗抖動(dòng)的結(jié)構(gòu)或者采用龍門式，在此情況 下增加了機(jī)器的重量和成本。由于刀庫沒有保護(hù)裝置裸露在空氣中，容易受到加工過程中 的飛溉的鐵屑或其他雜物的侵襲，影響換刀時(shí)的裝夾精度甚至損壞機(jī)器。刀具的長度和直 徑在程序中一旦輸入就不再檢測，造成刀具磨損時(shí)無法進(jìn)行實(shí)時(shí)的刀具補(bǔ)償，影響加工精 度。

 

內(nèi)容

本桌面式加工中心筒狀刀庫及自動(dòng)換刀裝置針對(duì)桌面式加工中心受限于空間位 置的局限無法固定在主軸箱上方或側(cè)面而設(shè)計(jì)成圓筒狀，固定在加工中心桌面的右側(cè)。為 了節(jié)約空間和成本每次換刀時(shí)只換刀具，不換刀柄。在需要換刀時(shí)筒狀蓋子開啟，刀具取出 并在對(duì)刀器上對(duì)刀并進(jìn)行實(shí)時(shí)刀具補(bǔ)償，刀具離開刀庫后蓋子自動(dòng)閉合。此結(jié)構(gòu)不需要占 用額外的位置，不需要額外的支撐，通過蓋子的閉合有效的解決了位于側(cè)面的刀庫在加工 期間被鐵屑和冷卻液污染的問題。

本筒狀刀庫式自動(dòng)換刀裝置的技術(shù)方案是：裝置由安放刀具的底座和可旋轉(zhuǎn)的蓋 子構(gòu)成，皆為黑色，底座通過支架和加工中心桌面的T型槽固定?？尚D(zhuǎn)蓋子安裝在底座的 中間，由一個(gè)步進(jìn)電機(jī)控制合攏或打開，每次打開時(shí)蓋子旋轉(zhuǎn)180度露出里面的刀庫。刀庫 可以存放8把刀，刀柄直徑從1mm到6mm，刀具編號(hào)從上至下從左到右變?yōu)?到8號(hào)。刀柄 直徑也可以根據(jù)工件需要自行選擇，此時(shí)只需在上位機(jī)數(shù)控軟件的程序里注明相應(yīng)編號(hào)的 刀柄直徑及名稱即可。刀具的數(shù)目也可根據(jù)需要適量增加，此時(shí)圓筒的直徑需要相應(yīng)增大， 以便所有刀具可以有序的排列在刀庫里。在初次取刀具時(shí)銑床頭根據(jù)程序設(shè)定移動(dòng)到指定 刀具上方，再向下移動(dòng)到刀柄完全進(jìn)入套筒，然后銑床頭上的氣動(dòng)裝置收緊將刀具緊緊夾 住，完成換刀過程。在換刀具時(shí)必須先將已使用刀具放回指定位置后銑頭才可以去取下一 刀具。對(duì)刀器位于刀庫中間，便于刀具取出后就近對(duì)刀。對(duì)刀器由一個(gè)數(shù)字位移測量傳感 器構(gòu)成。該傳感器非常靈敏可以測量到0.001mm范圍內(nèi)的高度變化。當(dāng)?shù)毒叩诌_(dá)傳感器時(shí) 傳感器受力后退，后退的距離被傳輸?shù)缴衔粰C(jī)的主控制單元，從而計(jì)算出該刀具的長度進(jìn) 行實(shí)時(shí)刀具補(bǔ)償。

本發(fā)明設(shè)計(jì)新穎，結(jié)構(gòu)簡單，解決了桌面式加工中心的刀庫受到空間位置影響無 法安裝在主軸箱上方的問題，其獨(dú)特的筒狀刀庫由于可以受控開啟和閉合保護(hù)了在加工中 心右側(cè)的刀庫不受鐵屑和冷卻液的污染，并由于換刀時(shí)不需更換刀柄節(jié)約了生產(chǎn)成本。同時(shí)刀庫帶有的對(duì)刀功能可以在短時(shí)間內(nèi)迅速測量刀具的長度反饋到上位機(jī)的主處理單元 進(jìn)行實(shí)時(shí)刀具補(bǔ)償。本發(fā)明無需額外的機(jī)械部件，易于制造，安全可靠。

 

實(shí)施

下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步說明。

本裝置的實(shí)施：刀庫由安放刀具的底座2和可旋轉(zhuǎn)的蓋子1構(gòu)成，刀庫利 用加工中心桌面自帶的寬為12mm的T型槽通過螺母固定在加工中心桌面8的右側(cè)。刀庫 內(nèi)的步進(jìn)電機(jī)3和數(shù)字位移傳感器5和上位機(jī)即電腦9連接并受到電腦里數(shù)控軟件程序的 控制。步進(jìn)電機(jī)3采用56式，該電機(jī)的法蘭盤為56x56mm，高度77mm,輸入電流為3A，步進(jìn) 角為1.8度，轉(zhuǎn)速15轉(zhuǎn)/分鐘，提供INm的扭矩來控制筒狀蓋子1的開啟6和閉合7。步 進(jìn)電機(jī)3通過軸上的4x10mm的鍵槽和蓋子1的相連，保證在電機(jī)旋轉(zhuǎn)時(shí)蓋子1同步運(yùn)動(dòng)。 8刀具刀庫4分兩列并排安裝在底座2。數(shù)字位移傳感器5由差動(dòng)變壓器和電測儀器組成。 差動(dòng)變壓器是把被測位移量變換成電信號(hào)的傳感器，可直接用于測量物體間的相對(duì)變位， 物體的長度變化。測量時(shí)把差動(dòng)變壓器殼體夾固在刀庫中間，把和鐵芯連接的測桿緊固在 作為被測點(diǎn)的圓片上，當(dāng)圓片受到刀具的擠壓位移時(shí)就帶動(dòng)鐵芯相對(duì)于線圈移動(dòng)，從而線 性地改變差動(dòng)變壓器的輸出電壓。這樣通過電測儀器測量差動(dòng)變壓器輸出電壓的大小，即 可測量出刀具的的位移量即刀具的長度傳回?cái)?shù)字信號(hào)給上位機(jī)9。數(shù)字位移傳感器5通過 RS232接口與上位機(jī)9相連。