一種刀庫刀套插刀力、拔刀力及工作狀態檢測系統的制作方法
【技術領域】
[0001]本實用新型是一種刀庫刀套插刀力、拔刀力及工作狀態檢測系統，屬于數控機床功能部件性能檢測領域。
【背景技術】
[0002]刀庫是數控加工中心的重要功能部件，用于存放各類加工刀具，主要包括圓盤式刀庫、鏈式刀庫、斗笠式刀庫、傘式刀庫等，本實用新型涉及的刀套用于圓盤式刀庫和鏈式刀庫，其可靠性水平直接影響刀庫的可靠性水平，進而影響機床整機的可靠性水平。通常刀庫在出廠時，刀套內的鎖緊彈簧都是憑生產經驗進行調整，至于鎖緊彈簧對刀柄在插刀、拔刀動作時所施加的最大阻力，即插刀力和拔刀力的測量缺乏方便有效的檢測系統。另外，刀庫在長期運行時，刀套內的鎖緊螺釘會出現松動，鎖緊彈簧會出現疲勞現象，導致插刀力、拔刀力異常，以致出現掉刀等系統故障。因此，需要研究一種刀庫刀套插刀力、拔刀力及工作狀態檢測系統，能夠方便快捷直觀地檢測刀套的插刀力、拔刀力及工作狀態，以便及時地調整或更換刀套內的鎖緊彈簧，從而提高刀庫和加工中心的可靠性水平。
[0003]目前，國外的同類檢測系統造價高昂且結構復雜，而國內僅有吉林大學對加工中心ATC系統插刀力和拔刀力的檢測有過研究，但無論機械結構、系統構成及測試方法均不相同，且檢測過程極不便利、直觀，其專利說明如下。中國專利公布號為CN104175179A，公布日為2014-12-03，發明名稱為“加工中心ATC系統拔刀力與插刀力的檢測系統及方法”，該專利中將刀柄做了改型設計，將測力傳感器和采集數據的存儲卡都置于改型刀柄中，獲得插刀力、拔刀力時需要先停止試驗取出改型刀柄中的存儲卡，再由計算機讀取存儲卡數據經過一系列分析得到，很不方便、直觀，并且若需調整刀套內鎖緊彈簧，則需不斷重復前述過程，十分繁瑣，嚴重影響檢測效率。
【發明內容】
[0004]為了解決當前國內刀庫刀套插刀力、拔刀力及工作狀態檢測系統匱乏，且僅有的檢測系統檢測過程不夠便利和直觀，同時解決國外這類檢測系統造價高昂、結構復雜的問題，本實用新型提供了一種刀庫刀套插刀力、拔刀力及工作狀態檢測系統。采取的技術方案如下所述:
[0005]所述的刀庫刀套插刀力、拔刀力及工作狀態檢測系統由機械結構模塊、控制模塊、氣路模塊、數據采集與處理模塊組成；所述的機械結構模塊包括底座、滑動支撐板、導軌軸、氣缸支架、刀柄導向架、傳感器安裝架、第一連接件、第二連接件、直線軸承、刀柄導向軸、夾頭壓帽、筒夾、刀柄、刀套、刀套固定座。所述的控制模塊包括PLC、繼電器、三位五通電磁換向閥、第一磁性開關、第二磁性開關。
[0006]所述的氣路模塊包括空氣壓縮機、氣源處理三聯件、三位五通電磁換向閥、單向節流閥、氣缸。所述的數據采集和處理模塊包括拉壓力傳感器、信號調理器、數據采集卡、工控機、第三磁性開關。
[0007]按照技術方案所述的刀庫刀套插刀力、拔刀力及工作狀態檢測系統，其特征在于:所述的機械結構模塊以底座為基準，在底座上安裝氣缸支架、一對導軌軸、刀柄導向架和傳感器安裝架，氣缸安裝在氣缸支架上。滑動支撐板裝入直線軸承后由一對導軌軸穿過，氣缸伸出軸與滑動支撐板右端通孔螺母鎖緊固連，滑動支撐板上安裝有刀套固定座和刀套。刀柄通過筒夾和夾頭壓帽的組合將刀柄導向軸夾緊，刀柄導向軸穿過刀柄導向架上的直線軸承。通過螺紋連接，從左至右依次將刀柄導向軸、第一連接件、拉壓力傳感器、第二連接件固連，最后將第二連接件穿過傳感器安裝架并通過一對螺母鎖緊在傳感器安裝架上。
[0008]按照技術方案所述的刀庫刀套插刀力、拔刀力及工作狀態檢測系統，其特征在于:通過氣缸伸出軸與滑動支撐板固連，其可推動滑動支撐板沿導軌軸順暢滑動，從而與刀柄完成插刀、拔刀動作。
[0009]按照技術方案所述的刀庫刀套插刀力、拔刀力及工作狀態檢測系統，其特征在于:刀柄與刀套的軸向距離可以通過第二連接件穿過傳感器安裝架的伸出量來調節，將刀柄調整到可以正常完成插刀、拔刀動作的位置后通過一對螺母將第二連接件鎖緊在傳感器安裝架上。
[0010]按照技術方案所述的刀庫刀套插刀力、拔刀力及工作狀態檢測系統，其特征在于:所述的控制模塊中，PLC輸出端與兩個繼電器的控制端相連，兩個繼電器輸出端分別與三位五通電磁換向閥兩端的電磁鐵相連，同時在氣缸支柱的兩端分別放置第一磁性開關和第二磁性開關，兩個磁性開關分別與PLC輸入端相連。
[0011]按照技術方案所述的刀庫刀套插刀力、拔刀力及工作狀態檢測系統，其特征在于:所述的氣路模塊中，空氣壓縮機出氣口與氣源處理三聯件的進氣口相連，氣源處理三聯件的出氣口與三位五通電磁換向閥的進氣口相連，三位五通電磁換向閥的兩個出氣口分別與單向節流閥的進氣口相連，單向節流閥的出氣口分別與氣缸的進氣口相連。
[0012]按照技術方案所述的刀庫刀套插刀力、拔刀力及工作狀態檢測系統，其特征在于:所述的數據采集和處理模塊中，拉壓力傳感器輸出端與信號調理器輸入端相連，信號調理器輸出端和第三磁性開關均與數據采集卡輸入通道相連，數據采集卡插在工控機的PCI插槽，其中第三磁性開關置于氣缸支柱上。
[0013]與現有技術相比本實用新型的有益效果是:
[0014]1、本實用新型為刀庫生產廠提供了一種刀套插刀力、拔刀力的檢測系統，利于生產廠控制出廠刀套的質量。
[0015]2、本實用新型可以在刀庫的不同工作時刻，對同一刀套進行插刀力、拔刀力檢測，得到其工作狀態，方便對刀套進行調整或更換，使刀套維持在一個正常的工作狀態，提高了刀庫的可靠性水平。
[0016]3、本實用新型可以連續進行插刀、拔刀動作模擬，得到刀套插刀力、拔刀力隨插拔刀次數的變化關系，即刀套的疲勞效應，為刀庫生產廠提供了一些數據。
[0017]4、本實用新型的結構、操作均很簡單，在插刀、拔刀動作時可以實時繪出所測力數據的曲線，并且插刀、拔刀動作完成后立即得到插刀力和拔刀力，非常直觀，提高了檢測效率。
[0018]5、本實用新型的機械結構中，刀套僅由兩個定位銷實現定位和安裝，方便刀套的拆卸、安裝和更換。特別是需要調整刀套內鎖緊彈簧時，反復地對刀套拆卸、調整、安裝、檢測，使得結構帶來的便利更加明顯。
【附圖說明】
[0019]圖1機械結構裝配圖
[0020]圖1-1圖1中左側刀套處的局部放大圖
[0021]圖1-2圖1中右側傳感器處的局部放大圖
[0022]圖2機械結構的爆炸視圖
[0023]圖3-1機械結構裝配圖的等軸測視圖1
[0024]圖3-2機械結構裝配圖的等軸測視圖2
[0025]圖4檢測系統結構組成圖
[0026]圖5控制模塊組成框圖
[0027]圖6氣動模塊組成框圖
[0028]圖7數據采集與處理模塊組成框圖
[0029]圖中，I——氣缸，2——底座，3——滑動支撐板，4——導軌軸，5——氣缸支架，6一一刀柄導向架，7一一傳感器安裝架，8—一第一連接件，9一一拉壓力傳感器，10一一第二連接件，11——直線軸承，12——刀柄導向軸，13——夾頭壓帽，14——筒夾，15——刀柄，16——刀套，17——刀套固定座，18——第三磁性開關，19——左定位銷，20——右定位銷，21 第一磁性開關，22 第二磁性開關，23 空氣壓縮機，24 氣源處理二聯件，25——三位五通電磁換向閥，26——單向節流閥，27——繼電器，28——PLC, 29——信號調理器，30 數據米集卡，31 工控機。
【具體實施方式】
[0030]以下結合附圖對本實用新型做進一步說明:
[0031]圖4為檢測系統結構組成圖，本檢測系統由機械結構模塊、控制模塊、氣路模塊、數據采集與處理模塊組成；所述的機械結構模塊包括底座(2)、滑動支撐板(3)、導軌軸
(4)、氣缸支架(5)、刀柄導向架￠)、傳感器安裝架(7)、第一連接件(8)、第二連接件(10)、直線軸承(11)、刀柄導向軸(12)、夾頭壓帽(13)、筒夾(14)、刀柄(15)、刀套(16)、刀套固定座(17)。所述的控制模塊包括PLC(28)、繼電器(27)、三位五通電磁換向閥(25)、第一磁性開關(21)、第二磁性開關(22)。所述的氣路模塊包括空氣壓縮機(23)、氣源處理三聯件(24)、三位五通電磁換向閥(25)、單向節流閥(26)、氣缸(I)。所述的數據采集和處理模塊包括拉壓力傳感器(9)、信號調理器(29)、數據采集卡(30)、工控機(31)、第三磁性開關
(18)。
[0032]圖1為機械結構裝配圖，圖2為機械結構的爆炸視圖，圖3-1為機械結構裝配圖的等軸測視圖1，圖3-2為機械結構裝配圖的等軸測視圖2。機械結構模塊以底座(2)為基準，在底座(2)中部凹槽內安裝氣缸支架(5)，通過中間兩個定位銷定位并用四個螺栓將氣缸支架(5)與底座(2)固連。氣缸(I)的前端面與氣缸支架(5)左側通過四個螺栓固連，氣缸(I)伸出端的圓柱凸臺與氣缸支架(5)的通孔為間隙配合。在底座(2)右端凹槽的左側安裝刀柄導向架(6)，通過中部的定位鍵來定位并用兩個螺栓將刀柄導向架(6)與底座
(2)固連。在