• 实施例1

如图1至图7所示的《一种数控机床自动换刀装置及方法》包括机架1，设置在机架1上的圆盘式刀库2，和圆盘式刀库2适配的刀库驱动马达，圆盘式刀库2内设置有若干刀具，机架1上设置和刀具相适配的倒刀气缸，机架1上设置有机械手4驱动马达，机械手4驱动马达上设置有的涡轮10，涡轮10上连接有可旋转和轴向运动的机械手旋转轴5，机械手旋转轴5上设置有用于换刀的机械手4，涡轮10上设置有一组原位定位凹槽11、扣刀定位凹槽12；机架1上设置有和原位定位凹槽11相适配的原位近接开关14，和扣刀定位凹槽12相适配的扣刀定位近接开关15；机架1上还设置有加工主轴3，主轴3上连接设置有主轴3马达，主轴3上设置有与刀具相适配的装配腔，还包括和刀库驱动马达、倒刀气缸、机械手4驱动马达、原位近接开关14、扣刀定位近接开关15、主轴3马达相接的数控系统。机架1上设置有和刀具相适配用于松刀和紧刀的主轴3刀具气缸，主轴3刀具气缸和数控系统相适配。涡轮10上还设置有停止定位凹槽13，机架1上设置有和停止定位凹槽13相适配的停止近接开关16；停止近接开关16和数控系统相连。主轴3马达包括控制主轴Z向上下运动的主轴Z向动作马达和控制主轴3旋转的主轴3旋转马达，主轴3旋转马达用于带动主轴3旋转，主轴Z向马达用于带动主轴3进行Z向的上下移动。机架1上设置和刀具预选刀具位相适配的刀具定位近接开关，和刀具倒刀刀具位相适配的刀具倒刀近接开关。

原位定位凹槽11设置有一个；扣刀定位凹槽12设置有两个，分别为第一扣刀定位凹槽和第二扣刀定位凹槽；停止定位凹槽13设置有三个,分别为第一停止定位凹槽、第二停止定位凹槽和第三停止定位凹槽，它们设置的顺序按照360°划分依次为原位定位凹槽11、第一停止定位凹槽、第一扣刀定位凹槽、第二停止定位凹槽、第二扣刀定位凹槽、第三停止定位凹槽；两个扣刀定位凹槽12位于凸轮的同一圆周上，三个停止定位凹槽13位于同一圆周上。

当机械手4在初始位置时，也就是0°时，原位近接开关14和原位定位凹槽11相对应；当机械手4运行至扣刀位置时，也就是机械手4运行90°时，扣刀定位凹槽12和扣刀定位近接开关15相对；因为信号的延迟性以及驱动马达的运转惯性，在机械手运行至扣刀位置的过程中，第一停止定位凹槽会和停止近接开关16相对，等数控系统接收到该停止信号后，停止机械手4驱动马达，待减速完全停止时,机械手4也就运行至扣刀定位凹槽12和扣刀定位近接开关15相对的位置。当机械手4下拉后旋转180°再回到原位时，也就是机械手4扣刀后旋转180°，主轴3执行紧刀时，也是第二停止定位凹槽先和停止近接开关16先对应，数控机床停止机械手4马达后，再通过第二扣刀定位凹槽和扣刀定位近接开关15相对与否来判断是否旋转到位，再执行主轴3紧刀动作。紧刀完成后，机械手4旋转回原位过程中，通过第三停止定位凹槽和停止近接开关16相对应来停止机械手4驱动马达工作，然后通过原位定位凹槽11和原位近接开关14来判断机械手4是否回到原位。如果机械手4回到原位，则数控机床控制主轴Z向动作驱动马达解除锁紧，主轴3才能进行移动，然后进行下面的工作。 机架1上设置有和刀具相适配用于松刀和紧刀的主轴3刀具气缸，主轴3刀具气缸和数控系统相适配。

• 实施例2

基于实施例1所述的该发明包括如下步骤：

（1）数控系统根据指定的刀具号，控制刀盘转动，通过数控系统计数，指定的刀具转动到预选刀具位，此时，和预选刀具位相适配的刀具定位近接开关感应到指定刀具到达预选刀具位后给数控系统发送一个刀具到位信号；

（2）上一工序完成后，数控系统通过读取原位近接开关14的信号判断机械手4是否处在初始位置，机械手4在初始位置时，数控系统控制位于预选刀具位的刀具执行倒刀动作，同时控制主轴Z向动作驱动马达工作，主轴Z向动作驱动马达带动主轴3上升至换刀点后给数控系统一个主轴3到位信号；主轴旋转马达带动主轴3执行角度定位后给数控系统一个主轴3定位到位信号；当刀具倒刀近接开关感应到刀具到位后，给数控系统一个刀具到位信号；如果机械手4不在初始位置，数控系统给主轴Z向动作驱动马达一个锁死信号，使主轴3无法进行Z向的操作；

（3）数控系统收到步骤（2）所述的刀具到位信号和主轴3到位信号后，给机械手4驱动马达一个工作信号，机械手4离开初始位置，原位近接开关14给数控系统一个机械手4离开初始位置的信号，数控系统给主轴Z向动作驱动马达一个锁死信号；当机械手4旋转至第一停止定位凹槽时，停止近接开关16给数控机床发送一个停止信号，数控机床给机械手4驱动马达一个停止工作信号，如果机械手4停止后运动到扣刀位置，扣刀定位凹槽12和扣刀定位近接开关15相对，扣刀定位近接开关15给数控系统发送一个确定定位信号，此时数控系统给主轴3发送松刀指令，否则，数控机床自动换刀装置停止工作；主轴3松刀完成后，给数控系统发送松刀完成信号；

（4）数控系统接受到步骤（3）所述的松刀完成信号后，给机械手4驱动马达下达工作指令，机械手4驱动马达带动机械手4下拉一定距离后，旋转180°上升到原位，第二停止定位凹槽和停止近接开关16相对，停止近接开关16给数控机床发送停止信号，数控机床给机械手4驱动马达下达停止指令，机械手4驱动马达停止运行，此时如果第二扣刀定位凹槽和扣刀定位近接开关15相对，则给数控机床发送一个确定定位信号，此时给主轴3发送紧刀指令；否则，数控机床自动换刀装置停止工作；紧刀到位后给数控系统发送紧刀到位信号；

（5）数控系统收到步骤（4）所述的紧刀到位信号后，给机械手4驱动马达下达工作指令，机械手4驱动马达带动机械手4回到初始位置，当第三停止定位凹槽和停止近接开关16相对后，停止近接开关16给数控机床发送一个停止信号，数控机床给机械手4马达发送一个停止信号，机械手4停止后，如果原位定位凹槽11和原位近接开关14相对，则给数控系统发送一个机械手4回到初始位置的信号，此时数控机床给刀座一个回刀指令，使换下的刀具回到刀座中，同时给主轴3Z方向驱动马达一个解锁指令，主轴3可以进行Z方向的操作。在上述步骤的基础上，数控系统接收到扣刀定位近接开关15或停止近接开关16的信号时，数控系统给主轴Z向动作驱动马达一个锁死信号，使主轴3无法进行Z向的操作。如果机械手4在初始位置，原位近接开关14会给数控系统发送一个原位信号，如果机械手4不在原位或者原位近接开关14损坏，则不发送任何信号，数控系统判定机械手4不在初始位置，同时给主轴Z向动作驱动马达一个锁死信号，使主轴3无法进行Z向的操作。

为了使得刀具进预选刀位更加迅速，节约能量，数控系统根据指定的刀具号，给刀库驱动马达发送工作指令，控制圆盘式刀库2转动，圆盘式刀库2带动指定的刀具转动到预选刀具位时，数控系统通过读取刀具号所在位置，进而判断刀盘通过正转还是反转离预选刀具位更近，从而给刀盘正转或反转信号。机架1上设置有和圆盘式刀库2相适配的定位传感器，定位传感器和控制系统相连，控制系统通过定位传感器来确定圆盘式刀库2所在位置，进而判定制定刀具位于圆盘式刀库2的位置。