[发明专利]一种数控机床自动换刀装置及方法

权利要求书

1.一种数控机床自动换刀装置，其特征在于：包括机架，设置在机架上的圆盘式刀库，和圆盘式刀库适配的刀库驱动马达，圆盘式刀库内设置有若干刀具，机架上设置和刀具相适配的倒刀气缸，机架上设置有机械手驱动马达，机械手驱动马达上设置有涡轮，涡轮上连接有可旋转和轴向运动的机械手旋转轴，机械手旋转轴上设置有用于换刀的机械手，涡轮上设置有一组原位定位凹槽、扣刀定位凹槽；机架上设置有和原位定位凹槽相适配的原位近接开关，和扣刀定位凹槽相适配的扣刀定位近接开关；机架上还设置有加工主轴，主轴上连接设置有主轴马达，主轴上设置有与刀具相适配的装配腔，还包括和刀库驱动马达、倒刀气缸、机械手驱动马达、原位近接开关、扣刀定位近接开关、主轴马达相接的数控系统。

2.根据权利要求1所述的数控机床自动换刀装置，其特征在于：涡轮上还设置有停止定位凹槽，机架上设置有和停止定位凹槽相适配的停止近接开关；停止近接开关和数控系统相连。

3.根据权利要求2所述的数控机床自动换刀装置，其特征在于：原位定位凹槽设置有一个；扣刀定位凹槽设置有两个，分别为第一扣刀定位凹槽和第二扣刀定位凹槽；停止定位凹槽设置有三个,分别为第一停止定位凹槽、第二停止定位凹槽和第三停止定位凹槽，它们设置的顺序按照360°划分依次为原位定位凹槽、第一停止定位凹槽、第一扣刀定位凹槽、第二停止定位凹槽、第二扣刀定位凹槽、第三停止定位凹槽；两个扣刀定位凹槽位于凸轮的同一圆周上，三个停止定位凹槽位于同一圆周上。

4.根据权利要求1至3任意一项所述的数控机床自动换刀装置，其特征在于：主轴马达包括控制主轴Z向上下运动的主轴Z向动作马达和控制主轴旋转的主轴旋转马达。

5.根据权利要求1所述的数控机床自动换刀装置，其特征在于：机架上设置有和刀具相适配用于松刀和紧刀的主轴刀具气缸，主轴刀具气缸和数控系统相适配。

6.根据权利要求1所述的数控机床自动换刀装置，其特征在于：机架上设置和刀具预选刀具位相适配的刀具定位近接开关，和刀具倒刀刀具位相适配的刀具倒刀近接开关。

7.一种数控机床自动换刀方法，其特征在于：包括如下步骤：

步骤(1)、数控系统根据指定的刀具号，控制刀盘转动，通过数控系统计数，指定的刀具转动到预选刀具位，此时，和预选刀具位相适配的刀具定位近接开关感应到指定刀具到达预选刀具位后给数控系统发送一个刀具到位信号；

步骤(2)、上一工序完成后，数控系统通过读取原位近接开关的信号判断机械手是否处在初始位置，机械手在初始位置时，数控系统控制位于预选刀具位的刀具执行倒刀动作，同时控制主轴Z向动作驱动马达工作，主轴Z向动作驱动马达带动主轴上升至换刀点后给数控系统一个主轴到位信号；主轴旋转马达带动主轴执行角度定位后给数控系统一个主轴定位到位信号；当刀具倒刀近接开关感应到刀具到位后，给数控系统一个刀具到位信号；如果机械手不在初始位置，数控系统给主轴Z向动作驱动马达一个锁死信号，使主轴无法进行Z向的操作；

步骤(3)、数控系统收到步骤(2)所述的刀具到位信号和主轴到位信号后，给机械手驱动马达一个工作信号，机械手离开初始位置，原位近接开关给数控系统一个机械手离开初始位置的信号，数控系统给主轴Z向动作驱动马达一个锁死信号；当机械手旋转至第一停止定位凹槽时，停止近接开关给数控机床发送一个停止信号，数控机床给机械手驱动马达一个停止工作信号，如果机械手停止后运动到扣刀位置，扣刀定位凹槽和扣刀定位近接开关相对，扣刀定位近接开关给数控系统发送一个确定定位信号，此时数控系统给主轴发送松刀指令，否则，数控机床自动换刀装置停止工作；主轴松刀完成后，给数控系统发送松刀完成信号；

步骤(4)、数控系统接受到步骤(3)所述的松刀完成信号后，给机械手驱动马达下达工作指令，机械手驱动马达带动机械手下拉一定距离后，旋转180°上升到原位，第二停止定位凹槽和停止近接开关相对，停止近接开关给数控机床发送停止信号，数控机床给机械手驱动马达下达停止指令，机械手驱动马达停止运行，此时如果第二扣刀定位凹槽和扣刀定位近接开关相对，则给数控机床发送一个确定定位信号，此时给主轴发送紧刀指令；否则，数控机床自动换刀装置停止工作；紧刀到位后给数控系统发送紧刀到位信号；

步骤(5)、数控系统收到步骤(4)所述的紧刀到位信号后，给机械手驱动马达下达工作指令，机械手驱动马达带动机械手回到初始位置，当第三停止定位凹槽和停止近接开关相对后，停止近接开关给数控机床发送一个停止信号，数控机床给机械手马达发送一个停止信号，机械手停止后，如果原位定位凹槽和原位近接开关相对，则给数控系统发送一个机械手回到初始位置的信号，此时数控机床给刀座一个回刀指令，使换下的刀具回到刀座中，同时给主轴Z方向驱动马达一个解锁指令，主轴可以进行Z方向的操作。