本发明涉及桌面式加工中心的自动刀换刀装置，包括刀库和对刀器。

背景

现有的加工中心的刀库方式分为直线式，圆盘式，链式或者箱式。采用这些方式的 自动换刀装置通常拥有单独的电机，电机转动刀库找到正确的刀具，在换刀时连同刀柄一 起换，造成使用了大量的刀柄增加了成本。现有刀库一般固定在主轴箱的上方或者侧面，因 此机器的主轴箱必须设计成可以承受足够重量及抗抖动的结构或者采用龙门式，在此情况 下增加了机器的重量和成本。由于刀库没有保护装置裸露在空气中，容易受到加工过程中 的飞溉的铁屑或其他杂物的侵袭，影响换刀时的装夹精度甚至损坏机器。刀具的长度和直 径在程序中一旦输入就不再检测，造成刀具磨损时无法进行实时的刀具补偿，影响加工精 度。

内容

本桌面式加工中心筒状刀库及自动换刀装置针对桌面式加工中心受限于空间位 置的局限无法固定在主轴箱上方或侧面而设计成圆筒状，固定在加工中心桌面的右侧。为 了节约空间和成本每次换刀时只换刀具，不换刀柄。在需要换刀时筒状盖子开启，刀具取出 并在对刀器上对刀并进行实时刀具补偿，刀具离开刀库后盖子自动闭合。此结构不需要占 用额外的位置，不需要额外的支撑，通过盖子的闭合有效的解决了位于侧面的刀库在加工 期间被铁屑和冷却液污染的问题。

本筒状刀库式自动换刀装置的技术方案是：装置由安放刀具的底座和可旋转的盖 子构成，皆为黑色，底座通过支架和加工中心桌面的T型槽固定。可旋转盖子安装在底座的 中间，由一个步进电机控制合拢或打开，每次打开时盖子旋转180度露出里面的刀库。刀库 可以存放8把刀，刀柄直径从1mm到6mm，刀具编号从上至下从左到右变为1到8号。刀柄 直径也可以根据工件需要自行选择，此时只需在上位机数控软件的程序里注明相应编号的 刀柄直径及名称即可。刀具的数目也可根据需要适量增加，此时圆筒的直径需要相应增大， 以便所有刀具可以有序的排列在刀库里。在初次取刀具时铣床头根据程序设定移动到 刀具上方，再向下移动到刀柄进入套筒，然后铣床头上的气动装置收紧将刀具紧紧夹 住，完成换刀过程。在换刀具时必须先将已使用刀具放回位置后铣头才可以去取下一 刀具。对刀器位于刀库中间，便于刀具取出后就近对刀。对刀器由一个数字位移测量传感 器构成。该传感器非常灵敏可以测量到0.001mm范围内的高度变化。当刀具抵达传感器时 传感器受力后退，后退的距离被传输到上位机的主控制单元，从而计算出该刀具的长度进 行实时刀具补偿。

本发明设计新颖，结构简单，解决了桌面式加工中心的刀库受到空间位置影响无 法安装在主轴箱上方的问题，其的筒状刀库由于可以受控开启和闭合保护了在加工中 心右侧的刀库不受铁屑和冷却液的污染，并由于换刀时不需更换刀柄节约了生产成本。同时刀库带有的对刀功能可以在短时间内迅速测量刀具的长度反馈到上位机的主处理单元 进行实时刀具补偿。本发明无需额外的机械部件，易于制造，安全可靠。

实施

下面结合附图对本发明进一步说明。

本装置的实施：刀库由安放刀具的底座2和可旋转的盖子1构成，刀库利 用加工中心桌面自带的宽为12mm的T型槽通过螺母固定在加工中心桌面8的右侧。刀库 内的步进电机3和数字位移传感器5和上位机即电脑9连接并受到电脑里数控软件程序的 控制。步进电机3采用56式，该电机的法兰盘为56x56mm，高度77mm,输入电流为3A，步进 角为1.8度，转速15转/分钟，提供INm的扭矩来控制筒状盖子1的开启6和闭合7。步 进电机3通过轴上的4x10mm的键槽和盖子1的相连，保证在电机旋转时盖子1同步运动。 8刀具刀库4分两列并排安装在底座2。数字位移传感器5由差动变压器和电测仪器组成。 差动变压器是把被测位移量变换成电信号的传感器，可直接用于测量物体间的相对变位， 物体的长度变化。测量时把差动变压器壳体夹固在刀库中间，把和铁芯连接的测杆紧固在 作为被测点的圆片上，当圆片受到刀具的挤压位移时就带动铁芯相对于线圈移动，从而线 性地改变差动变压器的输出电压。这样通过电测仪器测量差动变压器输出电压的大小，即 可测量出刀具的的位移量即刀具的长度传回数字信号给上位机9。数字位移传感器5通过 RS232接口与上位机9相连。