一种机床刀具自动更换系统的制作方法

1.本发明涉及机加工技术领域，具体为一种机床刀具自动更换系统。


背景技术：

2.机加工是一种通过使用机床来制造零部件和工件的工艺过程，它是通过机械切削、研磨、铰削、钻孔、铣削等方式，将原材料加工成所需形状、尺寸和表面精度的工艺过程，其中涉及使用各种类型的机床刀具，机床刀具是指用于切削、钻孔、铣削、攻丝等操作的工具，它们被安装在机床上，通过与工件的相对运动来切削或改变工件的形状、尺寸和表面质量。
3.机械加工行业中使用的刀具存在着过度磨损、断刀以及崩刃一些情况，同时机床自带刀库的刀位数有限，通常不能储存很多备用刀，从而会导致现有技术中姊妹刀数量受限于刀库容量，并且姊妹刀对刀环节时间翻倍增加。并且机床刀库容量增加的话，机床成本就会增加，机床占地面积也会增大，得不偿失。并且机床刀具过度磨损、断刀、崩刃以及刀具寿命正常到后，不能及时发现，发现后需要人工去更换刀具、对刀，机床停机时间太长，影响机床开动率及产出，使机床效率低下；人工对刀过程中需要人工反复检测尺寸，易产生废品，浪费原材料，浪费时间，且有安全隐患，人工成本增加，工作环境恶劣的问题；并且一些机内配备对刀仪时，每次对刀机床需要单独走一段对刀程序，压缩了机床的有效加工时间，变相降低了机床使用率，且不能及时发现刀具的过度磨损、断刀和崩刃一些情况。


技术实现要素：

4.(一)解决的技术问题
5.针对现有技术的不足，本发明提供了一种机床刀具自动更换系统，解决了姊妹刀数量受限于刀库容量，姊妹刀对刀环节时间翻倍增加，以及对刀机床需要单独走一段对刀程序，过程繁杂费时，人工换刀、对刀效率低的问题。
6.(二)技术方案
7.为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：一种机床刀具自动更换系统，包括立加机床、接油盘、防护栏、刀具输送滑台、锁刀座机构、对刀仪、机器人机构、中央刀库、rfid系统和刀具抓手，所述防护栏设置在立加机床前端，所述中央刀库设置在机器人机构下方一侧，所述接油盘设置在机器人机构下方另一侧，所述刀具抓手连接到机器人机构后侧上端，所述刀具输送滑台设置在防护栏前端一侧开口处，所述锁刀座机构和对刀仪设置在防护栏前侧。
8.优选的，所述立加机床包括立加外壳，所述立加外壳内顶面设置有机床主轴，所述立加外壳内部靠中间处固定设置有机床工作平台，所述立加外壳内部一侧贯穿设置有机床排屑器，所述立加外壳内部远离机床排屑器一侧前端固定设置有操作面板，所述立加外壳前端靠中间处铰接设置有自动机床门。
9.优选的，所述立加外壳内部一侧固定设置有刀具监控显示屏，所述立加外壳靠近
刀具监控显示屏一侧固定设置有刀具监控控制箱，所述立加外壳上端一侧嵌入设置有刀具监控天线，所述立加外壳上端一侧固定设置有刀具监控报警器。
10.优选的，所述刀具输送滑台包括第一方通架子，所述第一方通架子上端固定设置有输送台，所述输送台上端中间处固定设置有直线导轨，所述直线导轨前端固定设置有气缸，所述气缸后端卡接设置有第一刀具。
11.优选的，所述锁刀座机构包括方通机架，所述方通机架上端固定设置有锁刀座本体。
12.优选的，所述对刀仪包括对刀仪机架，所述对刀仪机架上端靠一侧固定设置有zx轴移动夹具，所述对刀仪机架上端另一侧固定设置有第一读写头，所述对刀仪机架上端靠中间卡接设置有刀柄座，所述对刀仪机架一侧设置有对刀操作台。
13.优选的，所述机器人机构包括机器人底座，所述机器人底座上端设置有机器人控制轴，所述机器人控制轴上端靠后设置有机器人手爪，所述刀具抓手卡接设置在机器人手爪上。
14.优选的，所述中央刀库包括型材架子，所述型材架子上端固定设置有多个刀具固定板，多个所述刀具固定板内部卡接设置有多个第二刀具，多个所述刀具固定板其中一个上端一侧固定设置有第二读写头。
15.优选的，所述rfid系统包括第二方通架子，所述第二方通架子上端固定设置有rfid读取头。
16.优选的，所述刀具抓手包括夹具主体，所述夹具主体一种中间处固定设置有连接轴，所述夹具主体一侧设置有两个气爪，两个所述气爪其中一个卡接设置有第三刀具。
17.工作原理：当刀具在使用过程中发生异常以及刀具监控系统检测到异常时本更换系统会自动进行刀具的更换流程，首先自动发出更换刀具请求，系统提取异常刀具的信息，此时总控系统会下发刀具更换指令，最开始，机器人自动到刀库抓取异常刀具的备用刀，并在刀库读写头处自动读取刀具信息，比对刀具是否匹配，自动获取新刀具数据，接着机器人自动化进入机床，取下异常刀具，再自动将备用刀安装到机床主轴上，接着机器人在机床读写头处自动读取异常刀具数据，自动确认新刀、旧刀是否匹配，防错验证完成后，控制系统自动将两把刀的差异通过刀补形式给机床做补偿，如此完成刀具更换，此时机器人将异常刀具放入刀具输送滑台，移出线外，然后人工将异常刀具拿走，通过拆刀座将损坏了的刀片拆卸下来，并将好的刀片装上去后再将新刀摆放到刀具输送滑台，自动送到自动线内，此时机器人自动从刀具进出滑台上抓刀，读写头自动扫描刀柄上的芯片，识别对应的机床和刀位号，获取刀具信息后将新刀摆放到机外对刀仪上，接着对刀仪自动对刀，并且将刀柄抓到对刀仪处读写头位置，使得刀具信息写进芯片，并将刀柄拿到机床旁边的读写头处核对刀柄信息，最后将新刀放到备用刀库相应位置，等待下次检测到刀具损坏时再次循环以上流程。
18.(三)有益效果
19.本发明提供了一种机床刀具自动更换系统。具备以下有益效果：本系统通过在机床使用过程中发生异常以及刀具监控系统检测到异常时会自动进行刀具的更换流程，并且换刀过程中，机器人自动到刀库抓取异常刀具的备用刀，并在刀库读写头处自动读取刀具信息，比对刀具是否匹配，自动获取新刀具数据，接着机器人自动化进入机床，取下异常刀
具，再自动将备用刀安装到机床主轴上，接着机器人在机床读写头处自动读取异常刀具数据，自动确认新刀、旧刀是否匹配，防错验证完成后，控制系统自动将两把刀的差异通过刀补形式给机床做补偿，如此完成刀具更换，此时机器人将异常刀具放入刀具输送滑台，移出线外，然后人工将异常刀具拿走，通过拆刀座将损坏了的刀片拆卸下来，并将好的刀片装上去后再将新刀摆放到刀具输送滑台，自动送到自动线内，此时机器人自动从刀具进出滑台上抓刀，读写头自动扫描刀柄上的芯片，识别对应的机床和刀位号，获取刀具信息后将新刀摆放到机外对刀仪上，接着对刀仪自动对刀，并且将刀柄抓到对刀仪处读写头位置，使得刀具信息写进芯片，并将刀柄拿到机床旁边的读写头处核对刀柄信息，最后将新刀放到备用刀库相应位置，最后实现了机器人自动完成拆刀、换刀和更换后刀具信息的读写，以及人工辅助完成异常刀具的更换，减少了人工工作强度、提高了机床工作效率、节约了对刀时间、并且增加了机床备用刀。
附图说明
20.图1为本发明的轴侧示意图；
21.图2为本发明立加机床的正剖示意图；
22.图3为本发明接油盘的轴侧示意图；
23.图4为本发明刀具输送滑台的轴侧示意图；
24.图5为本发明锁刀座机构的轴侧示意图；
25.图6为本发明对刀仪的轴侧示意图；
26.图7为本发明机器人机构的侧视示意图；
27.图8为本发明刀库的轴侧示意图；
28.图9为本发明rfid系统的轴侧示意图；
29.图10为本发明刀具抓手的轴侧示意图。
30.其中，1、立加机床；2、接油盘；3、防护栏；4、刀具输送滑台；5、锁刀座机构；6、对刀仪；7、机器人机构；8、中央刀库；9、rfid系统；10、刀具抓手；101、立加外壳；102、操作面板；103、机床主轴；104、自动机床门；105、刀具监控报警器；106、刀具监控天线；107、刀具监控显示屏；108、刀具监控控制箱；109、机床排屑器；110、机床工作平台；401、第一方通架子；402、输送台；403、直线导轨；404、第一刀具；405、气缸；501、方通机架；502、锁刀座本体；601、对刀仪机架；602、zx轴移动夹具；603、刀柄座；604、第一读写头；605、对刀操作台；701、机器人手爪；702、机器人控制轴；703、机器人底座；801、第二刀具；802、刀具固定板；803、型材架子；804、第二读写头；901、第二方通架子；902、rfid读取头；1001、夹具主体；1002、连接轴；1003、第三刀具；1004、气爪。
具体实施方式
31.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。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
32.实施例：
33.如图1-10所示，本发明实施例提供一种机床刀具自动更换系统，包括立加机床1、接油盘2、防护栏3、刀具输送滑台4、锁刀座机构5、对刀仪6、机器人机构7、中央刀库8、rfid系统9、和刀具抓手10，防护栏3可隔离机器人运动范围，提高了工作过程中的安全性，接油盘2可防止加工完工件上残留的切屑液在机器人搬运过程中流淌在地上，并且接油盘2上铺满了高强度防滑格栅，起到防滑作用，接油盘2上还有堵头，便于排除接油盘2里的切屑液，底部做成斜面，在堵头位置处最低，需要排污时，人工将废水收集盒放到指定位置，再将堵头拆掉即可，污水排完再将堵头装上，方便了操作，防护栏3设置在立加机床1前端，中央刀库8设置在机器人机构7下方一侧，可用于在机床外存储备用刀具，接油盘2设置在机器人机构7下方另一侧，刀具抓手10连接到机器人机构7后侧上端，刀具输送滑台4设置在防护栏3前端一侧开口处，锁刀座机构5和对刀仪6设置在防护栏3前侧，可辅助人工更换刀片，方便了机外自动对刀。
34.立加机床1包括立加外壳101，立加外壳101内顶面设置有机床主轴103，立加外壳101内部靠中间处固定设置有机床工作平台110，立加外壳101内部一侧贯穿设置有机床排屑器109，立加外壳101内部远离机床排屑器109一侧前端固定设置有操作面板102，立加外壳101前端靠中间处铰接设置有自动机床门104，立加外壳101内部一侧固定设置有刀具监控显示屏107，触摸电容屏能进行触摸交互操作和图像实时展示，立加外壳101靠近刀具监控显示屏107一侧固定设置有刀具监控控制箱108，通过控制箱可识别提供切削力、监测切削力大小、监控主轴状态、功能采集模块以及刀具实时负载曲线分析监控，立加外壳101上端一侧嵌入设置有刀具监控天线106，还可以对新刀和磨损刀进行加工数据对比，以及进行特征值计算和断刀的数据验证表现，立加外壳101上端一侧固定设置有刀具监控报警器105，具体为三色灯能在刀具异常时及时报警，最终实现了实时监控机床刀具的断刀、崩刃、刀具磨损和刀具寿命。
35.刀具输送滑台4包括第一方通架子401，第一方通架子401上端固定设置有输送台402，输送台402上端中间处固定设置有直线导轨403，直线导轨403前端固定设置有气缸405，气缸405后端卡接设置有第一刀具404，当检测到有刀具磨损或损坏时，机器人可将损坏的刀具放到刀具滑台上，滑台可滑出刀具并通过人工进行取走，更换后再通过滑台将新刀送回自动线，进行后续的对刀与备用，锁刀座机构5包括方通机架501，方通机架501上端固定设置有锁刀座本体502，是用于cnc、机床刀柄锁定的一种机床附件，并且采用了双头锁刀座，是其中应用最广的锁刀座产品，具有不伤害刀具、拆装方便、稳固性等特点，方便了在刀具输送滑台4将异常刀具滑出后人工进行刀具的更换。
36.对刀仪6包括对刀仪机架601，对刀仪机架601上端靠一侧固定设置有zx轴移动夹具602，对刀仪机架601上端另一侧固定设置有第一读写头604，对刀仪机架601上端靠中间卡接设置有刀柄座603，对刀仪机架601一侧设置有对刀操作台605，具体的，对刀仪6主要由刀柄定位机构、测头部分、zx轴尺寸测量机构、测量数据处理装置组成，可用于测量刀具的参数，使用时工作人员事先将刀柄和刀尖装好，送到自动线内，机器人自动将送进来的刀拿到对刀仪6上对刀，并测量刀具相关数据，通过rfid系统9将刀具数据写到刀具芯片上，等待调用，rfid系统9芯片位于刀柄上，芯片里主要包含刀具种类，编号及偏差数据一些信息，并且在rfid系统9里每把刀具在机床上和机床的刀库里都只有唯一编号，且与加工设备一一对应，每把刀在刀库里也有唯一编号，以防混乱，同时系统通过扫描芯片的形式多次确认，
以免刀具混乱和发生异常状况。
37.机器人机构7包括机器人底座703，机器人底座703上端设置有机器人控制轴702，机器人控制轴702上端靠后设置有机器人手爪701，刀具抓手10卡接设置在机器人手爪701上，刀具抓手10包括夹具主体1001，夹具主体1001一种中间处固定设置有连接轴1002，夹具主体1001一侧设置有两个气爪1004，两个气爪1004其中一个卡接设置有第三刀具1003，与机器人机构7连接后可抓取刀具，从而实现自动拆刀、换刀和进行更换后刀具信息读写的功能。
38.中央刀库8包括型材架子803，型材架子803上端固定设置有多个刀具固定板802，多个刀具固定板802内部卡接设置有多个第二刀具801，多个刀具固定板802其中一个上端一侧固定设置有第二读写头804，增加了备用刀具的数量，可以存储30把刀具，每个刀具的位置信息均可以通过rfid系统9采集记录，机器人只需要通过采集的信息即可准确的取到所需要的刀具，rfid系统9包括第二方通架子901，第二方通架子901上端固定设置有rfid读取头902，rfid扫描系统由芯片、读写头、处理器和hmi组成，可用于刀具数据的传输和追溯，读写头安装在机床和对刀仪6旁边，用于读取及写入芯片数据，芯片安装在刀具上，用于储存刀具的尺寸数据、刀位号、刀具种类一些信息。
39.尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

技术特征：
1.一种机床刀具自动更换系统，包括立加机床(1)、接油盘(2)、防护栏(3)、刀具输送滑台(4)、锁刀座机构(5)、对刀仪(6)、机器人机构(7)、中央刀库(8)、rfid系统(9)和刀具抓手(10)，其特征在于：所述防护栏(3)设置在立加机床(1)前端，所述中央刀库(8)设置在机器人机构(7)下方一侧，所述接油盘(2)设置在机器人机构(7)下方另一侧，所述刀具抓手(10)连接到机器人机构(7)后侧上端，所述刀具输送滑台(4)设置在防护栏(3)前端一侧开口处，所述锁刀座机构(5)和对刀仪(6)设置在防护栏(3)前侧。2.根据权利要求1所述的一种机床刀具自动更换系统，其特征在于：所述立加机床(1)包括立加外壳(101)，所述立加外壳(101)内顶面设置有机床主轴(103)，所述立加外壳(101)内部靠中间处固定设置有机床工作平台(110)，所述立加外壳(101)内部一侧贯穿设置有机床排屑器(109)，所述立加外壳(101)内部远离机床排屑器(109)一侧前端固定设置有操作面板(102)，所述立加外壳(101)前端靠中间处铰接设置有自动机床门(104)。3.根据权利要求2所述的一种机床刀具自动更换系统，其特征在于：所述立加外壳(101)内部一侧固定设置有刀具监控显示屏(107)，所述立加外壳(101)靠近刀具监控显示屏(107)一侧固定设置有刀具监控控制箱(108)，所述立加外壳(101)上端一侧嵌入设置有刀具监控天线(106)，所述立加外壳(101)上端一侧固定设置有刀具监控报警器(105)。4.根据权利要求1所述的一种机床刀具自动更换系统，其特征在于：所述刀具输送滑台(4)包括第一方通架子(401)，所述第一方通架子(401)上端固定设置有输送台(402)，所述输送台(402)上端中间处固定设置有直线导轨(403)，所述直线导轨(403)前端固定设置有气缸(405)，所述气缸(405)后端卡接设置有第一刀具(404)。5.根据权利要求1所述的一种机床刀具自动更换系统，其特征在于：所述锁刀座机构(5)包括方通机架(501)，所述方通机架(501)上端固定设置有锁刀座本体(502)。6.根据权利要求1所述的一种机床刀具自动更换系统，其特征在于：所述对刀仪(6)包括对刀仪机架(601)，所述对刀仪机架(601)上端靠一侧固定设置有zx轴移动夹具(602)，所述对刀仪机架(601)上端另一侧固定设置有第一读写头(604)，所述对刀仪机架(601)上端靠中间卡接设置有刀柄座(603)，所述对刀仪机架(601)一侧设置有对刀操作台(605)。7.根据权利要求1所述的一种机床刀具自动更换系统，其特征在于：所述机器人机构(7)包括机器人底座(703)，所述机器人底座(703)上端设置有机器人控制轴(702)，所述机器人控制轴(702)上端靠后设置有机器人手爪(701)，所述刀具抓手(10)卡接设置在机器人手爪(701)上。8.根据权利要求1所述的一种机床刀具自动更换系统，其特征在于：所述中央刀库(8)包括型材架子(803)，所述型材架子(803)上端固定设置有多个刀具固定板(802)，多个所述刀具固定板(802)内部卡接设置有多个第二刀具(801)，多个所述刀具固定板(802)其中一个上端一侧固定设置有第二读写头(804)。9.根据权利要求1所述的一种机床刀具自动更换系统，其特征在于：所述rfid系统(9)包括第二方通架子(901)，所述第二方通架子(901)上端固定设置有rfid读取头(902)。10.根据权利要求1所述的一种机床刀具自动更换系统，其特征在于：所述刀具抓手(10)包括夹具主体(1001)，所述夹具主体(1001)一种中间处固定设置有连接轴(1002)，所述夹具主体(1001)一侧设置有两个气爪(1004)，两个所述气爪(1004)其中一个卡接设置有第三刀具(1003)。

技术总结
本发明提供一种机床刀具自动更换系统，涉及机加工技术领域。该机床刀具自动监控更换系统，包括立加机床、接油盘、防护栏、刀具输送滑台、锁刀座机构、对刀仪、机器人机构、中央刀库、RFID系统和刀具抓手，所述防护栏设置在立加机床前端，所述中央刀库设置在机器人机构下方一侧，所述接油盘设置在机器人机构下方另一侧，所述刀具抓手连接到机器人机构后侧上端，所述刀具输送滑台设置在防护栏前端一侧开口处。通过本系统可控制机器人自动完成拆刀、换刀和更换后刀具信息的读写，以及人工辅助完成异常刀具的更换工作，减少了人工工作强度、提高了机床工作效率、节约了对刀时间、并且增加了机床备用刀。备用刀。备用刀。


技术研发人员：杨飞如 黄孝明
受保护的技术使用者：重庆中科誉明机器人有限公司
技术研发日：2023.07.21
技术公布日：2023/9/13