[发明专利]加工中心用的换刀方法及用此换刀方法的装置

说明书

本发明涉及在加工中心上换刀的方法及实用此换刀方法的装置。

在JP-A-63-52945中于1988年3月7日公开的加工中心采用一种刀库，此刀库安装在加工中心立柱上，并能依次将一组刀具定位安置于准备位置上，并能将需要的刀具从准备位置移动到换刀位置上；还采用一安装在头架上的换刀装置，头架以沿垂直方向可滑动方式支承于立柱上。换刀装置有一个能迴绕主轴轴线转动、并能运动着趋近和离开主轴轴线的换刀头，二对支承于换刀头上而能沿径向相反的方向各自延伸的夹爪。两对夹爪中的一对安置在可以抓取在主轴上的刀具即安装于主轴的刀具的位置上，另一对夹爪则安装在当头架上升至相应于换刀位置的位置时，可以抓取定位安置在换刀位置上的刀具。

在用此换刀装置换刀时，在加工中心用安装于轴上的刀具进行加工时，刀库将下一个刀具安放在预备位置上，并将之送到换刀位置上。在给出一换刀命令时，头架就升到相应于换刀位置的一个位置上，两个夹爪中的一对就抓取安装于主轴的刀具，而另一对夹爪就抓取下一个安装于换刀位置的那刀具，换刀装置进行换刀作业，用该下一次用的刀具换下安装在主轴的刀具，支承夹持有该下一次要用刀具的主轴的头架被沿主轴轴线朝一加工位置运动，从主轴上取下的刀具被从换刀位置移向预备位置。然后，刀库进行刀具定位作业，将下一个换刀周期要用的下一把刀具放在预备位置上。

此公知加工中心用于使用其直径不超过53mm的刀具加工钢质工件。当在加工中心加工轻合金工件时，由于用直径不大于53mm之刀具加工轻合金工件时之切屑量加大，故必须使用直径大于53mm例如为75mm之刀具。由于每对夹爪的行程确定为只能使该对夹爪具有足以爪取直径为53mm的刀具的移动量以便将抓取和放下刀具所需的时间缩短到可能的最小程度，因此，如果将直径为75mm下一次用的刀具安置在换刀位置上，那么当头架根据换刀命令被沿着主轴轴线移动到换刀位置时，该对夹爪就会与该下一次使用的刀具发生干涉。

这问题可以采用第一方法来解决。即增大该对夹爪行程使之能抓滠直径为75mm的刀具，或用第二种方法解决，即将此下次使用的刀具安置在预备位置上，并使之保持在这位置上，直到在头架根据换刀命令被放置在相应于换刀位置的位置为止。然后再将该刀具从预备位置送到换刀位置，再进行换刀作业，并在从主轴上取下的刀具送到预备位置后，再将头架送到加工位置。

在采用第一方法时，必须改变夹爪的设计，而抓取和释放刀具的时间会增长，因而加工中心不加工工件的空转时间就会增加。在采用第二种方法时，下一次要使用的刀具必须在换刀作业之前从预备位置移动到换刀位置，而且从主轴上取下之刀具必须在换刀作业之后才能从换刀位置送到预备位置，每个换刀周期均是这样。因此，加工中心不加工工件之空转期间会加长。

本发明的目的就是提供一种换刀方法，此方法要求尽可能最短的夹爪行程以及在换刀作业前后之尽可能最少的刀具传递动作，并提供一种实施换刀方法的装置。

根据本发明的第一方面，提供一种换刀方法，此方法具有步骤根据由夹爪对的行程决定的预定刀具直径限度将将多个刀具分类为小型刀具和大型刀具；在下一次要使用的刀具是小型刀具时，在加工中心头架根据换刀命令运动到相应于换刀位置之位置之前，将下一次要用的刀具置于预备位置，并将之送到换刀位置；在下一次要用的刀具是大型刀具时，将该刀具送至并维持在预备位置，在头架根据换刀命令被送到相应于换刀位置之位置之后，将下一次要用的刀具从预备位置送到换刀位置，并进行换刀作业；在从主轴上取下的是小型刀时，进行换刀作业，完成换刀作业后立即将头架移动到加工位置，并在之后将主轴上取下之工具从换刀位置送到预备位置；在从主轴上取下的刀具是大型刀时，在从主轴上取下的刀具从换刀位置送到预备位置后，将头架送至加工位置。

根据本发明一实施例，那些能运动着通过处于打开状态的夹爪之间的空间的刀具被定作小型刀具，那些不能通过该空间的刀具被称作大型刀具。

根据本发明另一实施例，其重量超过一预定重量之小型刀具被分作大型刀具，在装在主轴上的刀具及下一次要用的刀具中至少一把是大型刀具的情况下，用下一次要用的刀具更换装在主轴上的刀具之换刀作业，其换刀速度低于两刀具均是小型刀具时之换刀速度。