一种模拟CNC数控机床反斗笠刀库自动换刀系统的制作方法

一种模拟cnc数控机床反斗笠刀库自动换刀系统
技术领域
1.本实用新型属于教学实训模拟装置领域，具体涉及一种模拟cnc数控机床反斗笠刀库自动换刀系统。


背景技术：

2.随着我国工业水平及工业自动化水平的不断提高，机电一体化和自动化控制的技能人才缺口越来越大，各行业、企业对这类人才的需求十分迫切，传统的机电一体化和自动化控制技能人才培训存在重理论、轻实操的教学缺陷，学员在进行机电一体化和自动化控制的教学培训时，在学习理论知识后无法及时的进行实训，教学效果差；虽然学员有时也可以得到一些实训的机会，但是目前的实训都是直接操作工厂用的机电一体化和自动化控制装置或简陋的指示灯模拟系统，其并不适用于此类专业的教学实训，教学实训效果非常有限，这就造成目前机电一体化和自动化控制技能人才存在培训时间长、效果差的缺陷。
3.为解决上述问题，现有公开技术，例如中国专利局公开的，公开日为2017年5月31号，公开号为cn206210164u，本实用新型公开了一种教学用的可拆装斗笠式刀库实训设备，包括机架，机架上设有主轴安装座，机架沿竖直方向设置有主轴组件，机架对应主轴组件固定设置有斗笠式刀库组件，斗笠式刀库组件通过刀库座与机架固定连接，刀库座上固定设置有连接板，连接板上设有导轨，连接板上设有与导轨滑移配合的滑座以及驱动滑座沿靠近、远离主轴组件方向滑移设置的驱动机构，斗笠式刀库组件包括刀盘和刀盘轴，刀盘轴沿竖直方向固定设置在滑座上，刀盘转动设置在刀盘轴上，滑座上还设有驱动刀盘转动的动力装置。上述技术虽提供了教学实训用的斗笠刀库设备，但其各单元之间设置紧密相邻、共用同一机架，不易直观清晰的观察到所有单元的完整工作原理及过程。


技术实现要素：

4.本实用新型的目的在于提供一种模拟cnc数控机床反斗笠刀库自动换刀系统，通过采用框型结构的机架安装换刀主轴单元，以及换刀主轴单元与反斗笠刀库单元之间的安装相对独立，容易直观清晰的观察到整个实训模拟系统的工作原理及过程。
5.本实用新型解决其技术问题所采用的方案是：
6.一种模拟cnc数控机床反斗笠刀库自动换刀系统，包括底座移动控制单元、反斗笠刀库单元、换刀主轴单元，所述底座移动控制单元包括一个方形的工作台，其特征在于，所述工作台的上端面设有框型结构的机架和水平的刀库底座，所述刀库底座的顶部设有两组平行的第一导轨，反斗笠刀库单元底部设有与第一导轨相匹配的刀库滑座，并通过其底部的刀库滑座与第一导轨活动连接，刀库底座还设有刀库气缸，所述刀库气缸的活塞杆前端通过一个y型气缸连接接头与刀库滑座相连接，所述换刀主轴单元竖直的设立于机架的一侧，位于反斗笠刀库单元的上方。
7.进一步的，本实用新型的工作台采用冷轧钢板折弯加工，内部为中空结构，表面进行喷塑处理，喷塑颜色为灰白色，其上部安装有铝型材底板封口，铝型材底板采用欧标工业
铝型材拼接加工，采用隐藏的内六角平圆头螺钉进行连接，美观牢固。
8.进一步的，采用框架结构的机架安装换刀主轴单元可以更方便直观的观察到整个教学实训系统的运作过程和工作原理。
9.进一步的，本实用新型的反斗笠刀库单元为现有常用技术优选但不限于为台湾圣杰的bt40
–
16t，其自带刀库旋转机构组件，通过底部的刀库滑座独立与工作台顶部的刀库底座连接，并通过y型气缸连接接头由刀库气缸带动，沿刀库底座顶部的导轨作直线往复运动，实现换刀的前置工作，其与现有技术中常用到的，将斗笠刀库单元与换刀主轴单元紧密相邻设置所区分，可以更方便清晰的观察到每一个单元的工作过程。
10.进一步的，刀库底座的前后端设有缓冲定位组件。
11.本实用新型的缓冲定位组件优选但不限于采用亚德客aca1210中载型液压缓冲器，防止由于气缸伸出速度过快以及惯性太大等原因造成的气缸以及组件的损坏，有效的实现缓冲定位。
12.进一步的，换刀主轴单元包括一个竖直的换刀主轴，其内部为中空结构，下部设有锥形的腔室，内部设有纵向的拉杆式的内丝拉刀器，所述内丝拉刀器的端部设有卡爪式的拉刀瓣，外部套设有锁刀弹簧，所述机架的一侧沿竖直方向固定设有主轴底座，主轴底座设有纵向的第二导轨，端部还设有主轴气缸，还有一个沿着第二导轨活动连接的主轴滑座，主轴滑座与主轴气缸的活塞杆连接，所述换刀主轴外部连接有上固定夹具与上固定夹具下方的下固定夹具，并通过上固定夹具、下固定夹具与主轴滑座固定连接，位于换刀主轴的上方，主轴滑座的一侧还设有换刀气缸支架，所述换刀气缸支架为框型结构，其上端面设有换刀气缸，内丝拉刀器与换刀气缸的活塞杆同轴，并分别延伸出气缸支架的下支撑板与上支撑板。
13.当刀库气缸带动反斗笠刀库到达指定位置后，经第一磁性接近传感器检测，由主轴气缸带动换刀主轴下移至反斗笠刀库的刀柄位置，刀柄上的锥柄拉钉进入换刀主轴的锥形腔室，换刀气缸推动内丝拉刀器使弹锁刀簧压缩并顶开其端部的拉刀瓣对锥柄拉钉进行抓取，随后换刀气缸缩回，锁刀弹簧带动内丝拉刀器复位并对锥柄拉钉进行夹紧。
14.进一步的，主轴气缸还设有两组第二磁性接近传感器。
15.进一步的，本实用新型的y型气缸连接接头优选但不限于德国费斯托sg-m16x1.5。
16.进一步的，本实用新型的气缸优选但不限于德国费斯托
17.dsbc-63-200-ppsa-n3。
18.进一步的，机架的前侧设有对开玻璃门，两侧设有平开玻璃门。
19.采用玻璃门与框架组合的结构可同时兼顾安全防护与观察的双重效果。
20.进一步的，工作台的底部设有四组支撑福马轮。
21.本实用新型的支撑福马轮优选但不限于上海比迪的ce-ft80d，方便自由移动整个实训模拟系统。
22.进一步的，工作台沿其高度方向从上往下依次设有四组带锁抽屉，本实用新型的带锁抽屉为两段式导轨结构，可以自由打开和关闭，可储藏各种零部件。
23.进一步的，刀库气缸的一侧还设有第一磁性接近传感器，第一磁性接近传感器为两组，分别检测气缸活塞杆伸出的前极限位置和后极限位置，顶部设有第一单向节流阀。
24.可通过第一磁性接近传感器检测刀库气缸的前后极限位置，传递信号给电气控制
柜，实现整个实训模拟系统的自动化工作。
25.进一步的，本实用新型的磁性接近传感器优选但不限于为德国弗斯托的dsbc-63-200-ppsa-n3，单向节流阀优选但不限于德国费斯托grla-3/8-qs-8-d。
26.进一步的，机架的一侧，工作台的上端还设有电气控制柜，其采用1.5mm冷轧钢板折弯焊接加工，表面酸洗磷化后喷塑处理，内部安装电气元件安装板用于电气组件的安装，通过电气控制柜接收磁性接近传感器的信号，实现对整个实训系统自动化工作控制。
27.进一步的，对开玻璃门与平开玻璃门的内侧还设有安全开关。
28.本实用新型所有的安全开关带有门吸功能，其信号线串联连接，任意一个门未关闭到位或者在设备运行的过程中被打开，安全开关动作将关闭设备的电源使设备停止运行。
29.进一步的，本实用新型的安全开关优选但不限于皮尔磁psen ma1.4p-50/psen ma1.4-10。
30.本实用新型的有益效果是：
31.1)各单元之间的连接相互独立于对方，方便清晰直观的观察每一个单元的原理和过程，采用框架型机架为整个实训系统工作的观察提供开阔的视野；
32.2)有助于提高教学质量。
附图说明
33.图1为本实用新型的立体状态结构示意图；
34.图2为本实用新型图1的反斗笠刀库单元的放大立体结构示意图；
35.图3为本实用新型图1换刀主轴单元的放大立体结构示意图；
36.图4为图3相对侧的换刀主轴单元的放大立体结构示意图；
37.图5为本实用新型换刀主轴单元的平面结构示意图。
38.图中1.底座移动控制单元；1-1.支撑福马轮；1-2.带锁抽屉；1-3.对开玻璃门；1-4.机架；1-5.工作台；1-6.平开玻璃门；2.反斗笠刀库单元；2-1.第一磁性接近传感器；2-2.第一单向节流阀；2-3.y型气缸连接接头；2-4.刀库底座；2-5.第一导轨；2-6.锥柄拉钉；2-7.反斗笠刀库；2-8.刀库滑座；2-9.缓冲定位组件；2-10.刀库气缸；3.换刀主轴单元；3-1.换刀主轴；3-2.上固定夹具；3-3.换刀气缸支架；3-4.换刀气缸；3-5.第二单向节流阀；3-6.第二磁性接近传感器；3-7.主轴气缸；3-8.主轴滑座；3-9.主轴底座；3-10.第三磁性接近传感器；3-11.下固定夹具；3-12.拉刀瓣；3-13.锁刀弹簧；3-14.内丝拉刀器；3-15.主轴定位销。
具体实施方式
39.下面将结合附图对本实用新型技术方案的实施例进行详细的描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本实用新型的技术方案，因此只作为示例，而不能以此来限制本实用新型的保护范围。需要注意的是，除非另有说明，本技术使用的技术术语或者科学术语应当为本实用新型所属领域技术人员所理解的通常意义。
40.如图1所示：本实训模拟系统包括底座移动控制单元1、反斗笠刀库单元2、换刀主轴单元3、电气控制柜4，底座移动控制单元1包括一个方形的工作台1-5，其采用冷轧钢板折
弯加工，内部中空结构，表面进行喷塑处理，喷塑颜色为灰白色，顶部采用铝型材底板封口，铝型材底板采用欧标工业铝型材拼接加工，用隐藏的内六角平圆头螺钉进行连接，工作台1-5的顶部设有安全防护组件，安全防护组件包括沿工作台1-5的三个侧边边缘向上设立的方框型的机架1-4，安装在机架1-4前侧的对开玻璃门1-3和两侧的平开玻璃门1-6，玻璃门内侧安装有带门吸功能的安全开关，所有的安全开关的信号线串联连接，任意一个门未关闭到位或者在设备运行的过程中被打开，安全开关动作将关闭设备的电源使得设备停止运行，位于工作台1-5的上端面，机架1-4的后方还设有电气控制柜4，工作台1-5沿其高度方向设有四组带锁抽屉1-2，底部设有4组支撑福马轮1-1，反斗笠刀库单元2水平的设立于工作台1-5的台面，换刀主轴单元3竖直的设立于机架1-4的后侧内部，位于反斗笠刀库单元2的上方。
41.本实用新型的反斗笠刀库单元如图2所示，其包括一个刀库底座2-4，刀库底座2-4顶部的两侧对称设有两组纵向的导轨2-5，反斗笠刀库2-7的底部设有与导轨2-5相匹配的刀库滑座2-8，并通过其底部的刀库滑座2-8与导轨2-4滑动连接，还有一个设置于刀库底座2-4顶部一侧的刀库气缸2-10，刀库气缸2-10的一侧设有两组第一磁性接近传感器2-1、顶部设有第一单向节流阀2-2，端部连接有y型气缸连接接头2-3，y型气缸连接接头2-3另一端与刀库滑座2-8相连接，带动反斗笠刀库2-7沿导轨2-5作往复的换刀前置动作，刀库底座2-4的前后两端还设有缓冲定位组件2-9。
42.本使用新型的换刀主轴单元如图3、图4、图5所示，包括一个竖直的带有导轨的主轴底座3-9，其底部设有主轴气缸3-7，底部的一侧设有两组第二磁性接近传感器3-6，还有一个换刀主轴3-1，其内部为中空结构，下部设有锥形腔室，内部设有纵向的拉杆式内丝拉刀器3-14，内丝拉刀器3-14的底端设有卡爪式拉刀瓣3-12，外部套设有锁刀弹簧3-13，还有一个沿着主轴底座3-9滑动的主轴滑座3-8，主轴滑座3-8与主轴气缸3-7的活塞杆相连接，换刀主轴3-1通过上固定夹具3-2、下固定夹具3-11与主轴滑座3-8连接，换刀主轴3-1的顶部设有方框形的换刀气缸支架3-3，换刀气缸支架3-3的顶部设有换刀气缸3-4，换刀气缸3-4的一侧设有第三磁性接近传感器3-10，另一侧设有第二单向节流阀3-5，内丝拉刀器3-14与换刀气缸3-4的活塞杆为同轴，并分别延伸出换刀气缸支架3-3的下支撑板与上支撑板，下固定夹具3-11的下端面还设有主轴定位销3-15，其与加工件上的定位孔匹配，用于定位加工。
43.本实用新型的工作原理：反斗笠刀库2-7通过底部的刀库滑座2-8安装在刀库底座2-4的导轨2-5上，通过刀库气缸2-10的伸缩实现反斗笠刀库2-7的移动，并通过安装在刀库气缸2-10上的磁性接近传感器2-1检测刀库气缸2-10的前后极限位置，当磁性接近传感器2-1检测刀库气缸2-10的活塞杆到达后方极限位置后，反斗笠刀库2-7到达指定的换刀位置；安装在换刀气缸支架3-3上的换刀气缸3-4伸出，推动内丝拉刀器3-14动作，使得锁刀气缸弹簧3-13压缩，内丝拉刀器3-14移动至换刀主轴3-1的锥形空腔中，内丝拉刀器3-14的拉刀瓣3-12打开；主轴气缸3-7动作，带动换刀主轴3-1向下移动至取刀位置，锥柄上的锥柄拉钉2-6进入内丝拉刀器3-14的开口位置，换刀气缸3-4缩回，使得锁刀弹簧3-13恢复伸长位置，拉动内丝拉刀器3-14动作，内丝拉刀器3-14被拉至主轴3-1的小锥孔内，内丝拉刀器3-14的拉刀瓣3-12关闭，完成锁刀的操作；刀库气缸2-10缩回，完成反斗笠刀库2-7的刀夹与锥柄的脱离，主轴气缸2-10缩回，完成整个的取刀操作；将整个取刀过程按照相反的流程操
作完成换刀的操作。
44.使用时，关闭对开玻璃门1-3，通过控制电气控制柜4打开或关闭实训系统。透过对开玻璃门1-3和平开玻璃门1-6对每个单元的工作过程进行观察。
45.以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围，其均应涵盖在本实用新型的权利要求和说明书的范围当中。