数控机床刀具快速更换方法及刀库技术

本发明专利技术属于数控机床领域，具体提供一种数控机床刀具快速更换方法及刀库。本发明专利技术旨在解决现有数控机床中刀库与电主轴之间换刀时间太长的问题。本发明专利技术的数控机床刀具快速更换方法包括以下步骤：数控系统发出换刀指令；刀仓伺服电机驱动刀仓旋转，并将目标刀具旋转至换刀位置；机械手伺服电机驱动机械手快速旋转，并将机械手旋转至待更换刀具位置；机械手旋转的同时打刀缸开始打刀，机械手握住电主轴上的刀具时打刀缸刚好完成打刀动作；机械手进行换刀。进一步，由编码器分别对刀仓上的每一把刀具和机械手进行精确定位。本发明专利技术的数控机床刀具快速更换方法不仅能防止掉刀和乱刀现象，还能够提高刀具更换速度。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于数控机床领域，具体提供一种数控机床刀具快速更换方法及刀库。
技术介绍
目前，刀库都是通过异步电机安装减速机，进而带动凸轮结构进行换刀，刀库与电主轴之间的换刀过程通过多个接近开关进行位置判定和信息反馈，由于接近开关的定位精度不高，异步电机的转速不可控制，使得换刀时间较长。另外，由于液压打刀缸是通过液压泵提供液压油和压力，液压的加载过程需要一定时间，从而又增加了换刀时间。相应地，本领域需要一种新的刀具更换方法来解决上述问题。
技术实现思路
为了解决现有技术中的上述问题，即为了解决现有数控机床中刀库与电主轴之间换刀时间较长的问题，本专利技术提供了一种数控机床刀具快速更换方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：数控系统发出换刀指令；刀仓伺服电机驱动刀仓旋转，并将目标刀具旋转至换刀位置；机械手伺服电机驱动机械手旋转，并将机械手旋转至待更换刀具位置；在机械手旋转的同时打刀缸开始打刀；机械手进行换刀。在上述数控机床刀具快速更换方法的优选实施方式中，所述刀仓伺服电机上设置有第一编码器，所述第一编码器用于精确定位所述目标刀具的位置。在上述数控机床刀具快速更换方法的优选实施方式中，当所述目标刀具旋转至换刀位置时，所述数控系统控制所述机械手伺服电机旋转。在上述数控机床刀具快速更换方法的优选实施方式中，所述机械手伺服电机上设置有第二编码器，所述第二编码器用于精确定位所述机械手的位置。在上述数控机床刀具快速更换方法的优选实施方式中，所述机械手没有夹持刀具时的旋转速度大于所述机械手夹持刀具时的旋转速度。在上述数控机床刀具快速更换方法的优选实施方式中，所述打刀缸在所述机械手到达待更换刀具位置并握住电主轴上的刀具时刚好完成打刀动作。在上述数控机床刀具快速更换方法的优选实施方式中，通过控制打刀缸的进油压力和进油速度来控制打刀缸的打刀速度。根据本专利技术的另一方面，提供一种具有刀具快速更换功能的刀库。所述刀库包括：用于放置刀具的刀仓、用于驱动所述刀仓旋转并连接到所述刀仓上的刀仓伺服电机、用于更换刀具的机械手、用于驱动机械手旋转并连接到所述机械手上的机械手伺服电机；所述刀仓伺服电机上设置有第一编码器，所述第一编码器用于精确定位所述刀仓上每把刀具的位置；并且/或者所述机械手伺服电机上设置有第二编码器，所述第二编码器用于精确定位所述机械手的位置。本领域技术人员能够理解的是，在本专利技术的优选技术方案中，通过刀仓伺服电机驱动刀仓旋转，机械手伺服电机驱动机械手旋转，使得刀仓和机械手的旋转速度与现有技术相比转速更快、到位更准确；通过在刀仓伺服电机上设置第一编码器，在机械手伺服电机上设置第二编码器，使得刀仓和机械手能够被精确地定位。进一步，本专利技术充分利用打刀缸的操作速度与伺服电机驱动的机械手相比存在滞后的特点，在机械手开始旋转时就命令打刀缸开始执行打刀操作，使得当机械手到达待更换刀具位置并握住电主轴上的刀具时打刀缸刚好完成打刀操作，而不是像现有技术中那样等机械手握住刀具之后才启动打刀缸。因此，本专利技术的方法和设备能够更快速地更换刀具，同时又保证了刀仓与机械手定位的准确性，避免了出现掉刀、乱刀等现象。附图说明图1是本专利技术的数控机床刀具快速更换方法的步骤流程图；图2是本专利技术的具有刀具快速更换功能的刀库的结构示意图；图3是图2中具有刀具快速更换功能的刀库的A部放大图。具体实施方式下面参照附图来描述本专利技术的优选实施方式。本领域技术人员应当理解的是，这些实施方式仅仅用于解释本专利技术的技术原理，并非旨在限制本专利技术的保护范围。例如，虽然附图中各组件之间是按一定位置关系进行绘制的，但这种位置关系非一成不变，本领域技术人员可以根据需要对其作出调整，以便适应具体的应用场合。需要说明的是，在本专利技术的描述中，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方向或位置关系的术语是基于附图所示的方向或位置关系，这仅仅是为了便于描述，而不是指示或暗示所述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技术的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。此外，还需要说明的是，在本专利技术的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域技术人员而言，可根据具体情况理解上述术语在本专利技术中的具体含义。如图1所示，本专利技术的数控机床刀具快速更换方法主要包括以下步骤：步骤S100，预先在机床的数控系统中编好加工零件需要执行的工序，电主轴需要换刀时，由数控系统发出换刀指令。步骤S200，设置在刀仓伺服电机上的第一编码器能够精确定位刀仓上的每一把刀具，数控系统根据当前目标刀具的位置与换刀位置的角度，计算出刀仓伺服电机驱动刀仓将目标刀具旋转到换刀位置所需转动的角度，进一步计算出刀仓伺服电机驱动刀仓转过该角度所需要的信号脉冲数量，从而控制刀仓伺服电机正转或反转，进而驱动刀仓正转或反转。刀仓伺服电机在旋转过程中会不断地将自身旋转的角度以脉冲信号的形式反馈给数控系统，当刀仓伺服电机反馈给数控系统的脉冲数量与数控系统计算的脉冲数量相等时，目标刀具旋转到换刀位置，刀仓伺服电机停止旋转。步骤S300，当目标刀具到达换刀位置时，或者在目标刀具到达换刀位置之后，机械手伺服电机开始驱动机械手旋转，此时由于机械手上没有夹持刀具，所以机械手以快于现有技术中的异步电机所驱动的转速高速旋转。在机械手旋转的过程中由设置在机械手伺服电机上的第二编码器精确定位机械手的位置。数控系统通过第二编码器获得机械手当前位置与待更换刀具的位置之间的角度，并计算出机械手伺服电机驱动机械手转过该角度所需的信号脉冲数量，从而控制机械手伺服电机旋转，机械手伺服电机在旋转过程中会不断地将自身旋转的角度以脉冲信号的形式反馈给数控系统，当机械手伺服电机反馈给数控系统的脉冲数量与数控系统所计算的脉冲数量相等时，机械手旋转到待更换刀具位置，机械手伺服电机停止旋转。步骤S400，在机械手开始旋转时，设置在电主轴上的打刀缸开始打刀，通过控制进入打刀缸内的液压油速度和压力，使得在机械手到达待更换刀具位置或握住刀具时，打刀缸刚好完成打刀动作。本领域技术人员能够理解的是，进入打刀缸的液压油速度也不能过快，以防止液压油对打刀缸造成冲击，进而对电主轴造成冲击，同时防止在机械手还没有到达待更换刀具位置时，刀具就从电主轴上脱落，即掉刀。步骤S500，机械手的两端分别握住并夹紧电主轴上的刀具和刀仓上的目标刀具，然后由机械手伺服电机驱动机械手旋转，当目标刀具到达电主轴卡盘位置时，机械手停止旋转，此时更换刀具。当刀具更换完毕后机械手快速地回到初始位置，电主轴开始工作。本领域技术人员能够理解的是，为了防止掉刀，机械手夹持刀具时机械手伺服电机的转速不能过快。此外，尽管这里没有描述，本专利技术的方法还包括：在刀仓上的目标刀具旋转到换刀位置之后，机械手抓握目标刀具之前，刀仓会执行一个“倒刀”操作，通过该操作，刀仓上的目标刀具被从垂直于刀仓平面的存储姿态转换成平行于刀仓平面的换刀姿态，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种数控机床刀具快速更换方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：数控系统发出换刀指令；刀仓伺服电机驱动刀仓旋转，并将目标刀具旋转至换刀位置；机械手伺服电机驱动机械手旋转，并将机械手旋转至待更换刀具位置；在机械手旋转的同时打刀缸开始打刀；机械手进行换刀。

【技术特征摘要】
1.一种数控机床刀具快速更换方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：数控系统发出换刀指令；刀仓伺服电机驱动刀仓旋转，并将目标刀具旋转至换刀位置；机械手伺服电机驱动机械手旋转，并将机械手旋转至待更换刀具位置；在机械手旋转的同时打刀缸开始打刀；机械手进行换刀。2.根据权利要求1所述的数控机床刀具快速更换方法，其特征在于，所述刀仓伺服电机上设置有第一编码器，所述第一编码器用于精确定位所述目标刀具的位置。3.根据权利要求2所述的数控机床刀具快速更换方法，其特征在于，当所述目标刀具旋转至换刀位置时，所述数控系统控制所述机械手伺服电机旋转。4.根据权利要求3所述的数控机床刀具快速更换方法，其特征在于，所述机械手伺服电机上设置有第二编码器，所述第二编码器用于精确定位所述机械手的位置。5.根据权利要求4所述的数控机床刀具快速更换方法，其特征...

【专利技术属性】
技术研发人员：项久鹏，郭志，
申请(专利权)人：北京超同步伺服股份有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11