Automaatsed CNC-freesid tööriistavahetajaga igale eelarvele

Määratlus

Automaatne tööriistavaheti on seade tööriistade ülekandmiseks, laadimiseks ja mahalaadimiseks spindli ja tööriistasalve vahel. Automaatne tööriistavaheti on CNC-töötlemises kasutatava ATC täisnimi.

Automaatsed tööriistavahetajad juhivad CNC-masinat pideva töörežiimiga, st pärast iga protsessi lõppu vahetatakse järgmises protsessis kasutatav uus tööriist automaatselt spindli vastu ja spindl võtab tööriista vastu. Tööriistade vahetamine toimub üldiselt manipulaatori, salve ja spindli koordineeritud tegevuse abil.

Võrreldes mitme spindliga CNC-freesidega vajab ATC peatoes ainult ühte spindlit ning spindli komponendid on piisavalt jäigad, et täita erinevate täppistöötluste nõudeid. Lisaks mahutab tööriistasalv suure hulga tööriistu keerukate osade mitmeastmeliseks töötlemiseks, mis võib oluliselt parandada tööpinkide kohanemisvõimet ja töötlemise efektiivsust. ATC-süsteem koosneb kahest osast: tööriistasalvest ja automaatsest tööriistavahetusseadmest. Sellel on kaks peamist eelist: esiteks on reserveeritud ainult üks spindel, mis lihtsustab spindli struktuuri ja parandab spindli jäikust; teiseks saab teeki salvestada suure hulga erinevat tüüpi ja funktsioonidega freesiterasid, mis on mugav mitmesuguste keerukate ja mitmeastmeliste töötlemisprotseduuride lõpuleviimiseks.

Automaatne tööriistavahetaja komplekt koosneb tööriistasalvest, tööriistavaliku süsteemist, tööriistavahetusmehhanismist ja muudest osadest ning selle struktuur on keerulisem. See vastutab biti ülekandmise eest salve ja spindli vahel, kasutatava biti lükkamise spindlile ja seejärel vahetatud biti tagasi salvesse saatmise eest. Kuigi see vahetamismeetod ei ole nii lihtne kui eelmine, väldib see salve ja spindli liikumist tööriista vahetamiseks ning asendatakse automaatse tööriistavahetajaga. Sel viisil väheneb mehaaniliste komponentide liikumisulatus, vahetamine toimub kiiremini ja ka disaini paigutus on paindlikum.

Tööpõhimõte

Automaatses tööriistavahetussüsteemis nimetatakse tööriistavahetiks seadet, mis teostab tööriista ülekandmist, laadimist ja mahalaadimist salve ja spindli vahel. Tööriistade vahetamiseks on kaks võimalust: salve ja spindli suhteline liikumine ning manipulaator. Seade, mis kasutab tööriista vahetamiseks salve ja spindli suhtelist liikumist, peab tööriista vahetamisel esmalt kasutatud tööriista salve tagasi panema ja seejärel uue tööriista salvest välja võtma. Neid kahte toimingut ei saa samaaegselt teostada ning tööriistavahetusaeg on pikem.

Manipulaatori tööriistavahetaja suudab aga vahetamise ajal haarata, laadida ja maha laadida nii spindlis kui ka salves olevaid bitte, mistõttu lüheneb vahetamise aeg veelgi. Kõige laialdasemalt kasutatakse robotiga tööriistavahetusmeetodit. See on tingitud manipulaatori paindlikust vahetamisest, kiirest toimimisest ja lihtsast konstruktsioonist. Manipulaator suudab sooritada mitmeid toiminguid, näiteks haarata - tõmmata - keerata - sisestada - tagastada. Biti kukkumise vältimiseks on manipulaatori liikuv haarats varustatud iselukustuva mehhanismiga.

Funktsioonid ja eelised

Kasutatud on suure võimsusega automaatne tööriistavahetaja spindlit, millel on hea käivitusvõime ja suur pöördemoment, mis võimaldab täielikult ära kasutada masina suure kiiruse ja suurema efektiivsuse eeliseid. See kasutab Jaapanis toodetud suure pöördemomendiga servomootorit, mille eelised on madal müratase, suur kiirus ja kõrge positsioneerimistäpsus. Varustatud ainulaadse tööriistasalvega, saate vajalikke freesiterasid vastavalt soovile vahetada. Tööriistavahetusaeg võtab vaid paar sekundit. Standardne tööriistasalv sisaldab 8 tööriista ja suurema mahutavusega tööriistasalve saab kohandada.

kulud

ATC (automaatse tööriistavahetajaga) CNC-freespingi hind võib masina spetsifikatsioonide, suuruse, omaduste ja kaubamärgi põhjal oluliselt erineda, jäädes tavaliselt umbes ... $10,800 kuni üle $100,000. Algtaseme hobi ATC CNC-freeskomplektid maksavad keskmiselt $12,000, samas kui mõned kallimad tööstuslikud ATC CNC-freespingid, millel on täiustatud võimalused, suurem tööpind ja lisafunktsioonid, kipuvad olema kallimad. Kokkuvõttes on tööriistavahetiga ATC CNC-freespingi ostmise keskmine hind umbes $16,000. Täpse hinnakujunduse saamiseks on soovitatav konsulteerida konkreetsete tootjate või tarnijatega, mis põhinevad teie vajadustel.

Enamik puidutöölisi soovib innukalt omada ATC CNC-freespinki, kuid mõnel neist pole aimugi, kui palju maksab tavalise CNC-masina uuendamine automaatse tööriistavahetuskomplektiga. 2025 tööstusliku CNC turuaruande, peate kulutama täiendavalt $3,000 kuni $8000 lisaks tavalisele masinale, kui tahad ise teha.

tehnilised nõuded

Liigid

Automaatsed tööriistavahetid jagunevad kolmeks levinumaks tüübiks: lineaarsed, trummel- ja kett-tüüpi, tutvustame neid ükshaaval.

Lineaarne tüüp

See on reavahetaja, mida kasutatakse 4–12 tööriistaga salvede jaoks. Seda iseloomustab kiire tööriistavahetus ja lihtne kasutamine.

Trumli tüüp

See on pöördlüliti tüüp, mida tuntakse ka kui CTM-tüüpi ATC ja ketastüüpi ATC. Seda kasutatakse 8–20 tööriistaga salvede jaoks.

Keti tüüp

Seda kasutatakse vertikaalsete CNC-masinate jaoks, millel on madalam tööriistavahetuskiirus. See on loodud salvedele, milles on üle 30 tööriista, millel on parim tööriistade kandevõime.

Kuidas CNC-töötlemisel tööriista vahetada?

Pöörleva tööriista hoidik

Pöörleva tööriista tugi on üks lihtsamaid tööriistavahetajaid, mida tavaliselt kasutatakse CNC-treipinkides. See võib olla konstrueeritud erineva kujuga, näiteks ruudukujuline, kuusnurkne või kettakujuline aksiaalne tööriistatugi. Pöörlevale hoidikule paigaldatakse vastavalt neli, kuus või enam tööriista ja bitte vahetatakse vastavalt numbrilise juhtimisega seadme juhistele. Pöörleva tööriista hoidik peab olema konstruktsioonilt hea tugevuse ja jäikusega, et taluda lõiketakistust töötlemata töötlemise ajal. Kuna treimise töötlemise täpsus sõltub suuresti tööriista otsa asendist, ei reguleerita arvuti numbrilise juhtimisega treipinkide puhul tööriista asendit töötlemisprotsessi ajal käsitsi, seega on pöörleva tööriista tagamiseks olulisem valida usaldusväärne positsioneerimisskeem ja mõistlik positsioneerimisstruktuur. Pärast iga indekseerimist on hammaslatil võimalikult suur korduv positsioneerimistäpsus (tavaliselt 0.001-0.005mm). Tavapärastes tingimustes hõlmab pöörleva hoidiku muutmistoiming hoidiku tõstmist, hoidiku indekseerimist ja hoidiku vajutamist.

Spindlipea vahetamine

Spindlipea tööriistavahetus on pöörlevate tööriistadega CNC-masinate jaoks suhteliselt lihtne tööriistavahetusmeetod. See spindlipea on tegelikult revolvertööriista salv. Spindlipead on kahte tüüpi: horisontaalsed ja vertikaalsed. Tavaliselt kasutatakse revolverindekseerimist spindlipea asendamiseks, et teostada automaatne tööriistavahetus. Revolverpea igale spindlile on eelinstallitud iga protsessi jaoks vajalikud pöörlevad tööriistad. Tööriistavahetuskäsu andmisel pööratakse iga spindlipea kordamööda töötlemisasendisse ja põhiliikumine lülitatakse sisse, nii et vastav spindel paneb puuri pöörlema. Teised mittetöötlemisasendis olevad spindlid lahutatakse põhiliikumisest. Spindli tööriistavahetusseade säästab mitmeid keerulisi toiminguid, nagu automaatne lahtikeeramine, kinnitamine, mahalaadimine, laadimine ja mahalaadimine, lühendades seeläbi vahetamise aega ja parandades vahetamise usaldusväärsust. Ruumipositsiooni piiratuse tõttu ei saa spindlikomponentide konstruktsioonisuurus aga olla liiga suur, mis mõjutab spindlisüsteemi jäikust. Spindli jäikuse tagamiseks tuleb spindlite arvu piirata, vastasel juhul suureneb konstruktsioonisuurus. Seetõttu sobib revolverpea tavaliselt ainult masinatele, millel on vähe protsesse ja madalad täpsusnõuded, näiteks arvuti abil numbrilise juhtimisega puur- ja freespingid.

Automaatne tööriistavahetussüsteem

Kuna pöörleva tööriista tugi ja revolverpea tüüpi vahetaja ei mahuta liiga palju bitte, ei suuda need rahuldada keerukate osade töötlemisvajadusi. Seetõttu kasutavad ATC CNC-masinad enamasti automaatseid vahetajaid tööriistasalvedega. Tööriistasalvega seade koosneb salvest ja tööriistavahetusmehhanismist ning vahetamisprotsess on keerulisem. Esiteks tuleks kõik töötlemisprotsessis kasutatavad bitid paigaldada standardhoidikusse ja pärast suuruse eelseadistamist väljaspool masinat teatud viisil salve panna. Vahetamisel valige esmalt salvest bitt ja seejärel võtab vahetaja salvest või spindlist vahetamiseks biti välja, asetab uue biti spindlile ja vana biti tagasi salve. Salvel on suur maht ja seda saab paigaldada peatoe küljele või kohale. Kuna automaatse tööriistavahetussalvega masina peatoes on ainult üks spindel, peaks spindli komponentide jäikus olema kõrge, et see vastaks täppistöötlemise nõuetele. Lisaks on salves olevate bittide arv suur, mis võimaldab teostada keerukate osade mitmeprotsessilist töötlemist, mis parandab oluliselt masina kohanemisvõimet ja töötlemise efektiivsust. Salvega ATC-süsteem sobib puurkeskustele ja töötlemiskeskustele.

Kuidas valida ajakirja ja tööriista?

Tööriistasalve tüüp

Tööriistasalve kasutatakse teatud arvu freesiterade reserveerimiseks, mida saab manipulaatori abil spindlil olevate bittidega vahetada. Salve on erinevat tüüpi, näiteks ketassalved ja kettsalved. Salvede kuju ja maht tuleks määrata vastavalt masina tehnoloogilisele ulatusele. Ketassalves on freesitera suund spindliga samas suunas. Biti vahetamisel tõuseb spindlikast teatud asendisse, nii et spindlil olev bitt on joondatud salve alumise asendiga ja freesitera kinnitatakse. Spindli juhib arvuti. Käepideme vabastamisel liigub ketassalvestus edasi, tõmbab freesitera spindlilt välja ja seejärel pöörab salv järgmises protsessis kasutatava biti spindliga joondatud asendisse, salv liigub tahapoole, uus bitt sisestatakse spindli auku, spindl kinnitab hoidiku, spindlikast langeb tööasendisse, tööriistavahetus on lõpule viidud ja järgmine protsess algab. Selle tööriistavahetusseadme eelised on lihtne konstruktsioon, madal hind ja hea vahetuskindlus. Puuduseks on pikk vahetusaeg ja see sobib väikese salvemahutavusega töötlemiskeskustele. Töötlemiskeskuste jaoks, mis vajavad suurt salvemahtu, kasutatakse ketitööriista salve. Salvel on kompaktne struktuur ja suur salvemaht. Ketirõnga kuju saab vastavalt masina paigutusele valmistada erinevat tüüpi. Kuju ja vahetusasendit saab ka väljaulatuvamaks muuta, et hõlbustada vahetust. Kui freesi bittide arvu on vaja suurendada, on vaja ainult keti pikkust suurendada, mis muudab salve projekteerimise ja tootmise mugavamaks.

Tööriista valiku meetod

Salves on salvestatud palju bitte. Enne iga vahetamist tuleb bitt valida. Levinud tööriistavaliku meetodid hõlmavad järjestikust meetodit ja suvalist meetodit. Tööriistad sisestatakse salve hoidikutesse kordamööda vastavalt protsessi nõuetele. Töötlemine seisneb bittide järjestikuses reguleerimises. Erinevate toorikute töötlemisel tuleb salves olevate bittide järjekorda uuesti reguleerida. Selle eeliseks on salve ajam ja juhtimine, mis on suhteliselt lihtne. Seetõttu sobib see meetod väikeste ja keskmise suurusega arvuti numbrilise juhtimisega masinate automaatseks tööriistavahetuseks suurte töötlemispartiide ja väikese toorikute sortidega. Numbrilise juhtimissüsteemi arenguga on enamik numbrilise juhtimise süsteeme hakanud kasutama suvalise tööriistavaliku meetodit, mis jaguneb kolme tüüpi tööriistahoidiku kodeerimiseks, tööriista kodeerimiseks ja mälu tüübiks.

Tööriista kodeerimise meetod

Tööriista kood või hoidiku kood tuleb tuvastada tööriistale või hoidikule koodiriba paigaldamisega, mis on üldiselt kodeeritud binaarkodeerimise põhimõtte kohaselt. Valikumeetodiks on spetsiaalne tööriistahoidiku struktuur ja igal bitil on oma kood, nii et bitti saab erinevates protsessides uuesti kasutada ja asendatud bitti ei pea algsesse hoidikusse tagasi panema. Suure mahutavusega salve saab vastavalt vähendada. Igal bitil on aga spetsiaalne kodeerimisrõngas, pikkus pikeneb, seda on raske valmistada ning salve ja manipulaatori struktuur muutub keeruliseks. Hoidiku kodeerimismeetod on selline, et üks nuga vastab ühele hoidikule. Ühest hoidikust eemaldatud tööriistad tuleb samasse hoidikusse tagasi panna. Valimis- ja paigutusbitid on tülikad ja nende vahetamine võtab kaua aega. Praegu kasutatakse mälumeetodit laialdaselt töötlemiskeskustes. Sel viisil saab hoidiku arvu ja positsiooni salves vastavalt salvestada CNC-süsteemi PLC-sse. Tööriistateave salvestatakse alati PLC-sse, olenemata sellest, millisesse kinnitusse tööriist paigutatakse. Salv on varustatud positsiooni tuvastamise seadmega, mis suudab hankida iga hoidiku asukohateabe. Nii saab tööriista soovi korral välja võtta ja tagastada. Salvel on ka mehaaniline päritolu, nii et iga kord, kui nuga valitakse, valitakse lähim nuga.

Rakendused

ATC CNC-freespinke saab kasutada paljudes tööstusharudes, näiteks mööbli ja kodukaunistamise, puidust käsitöö, kappide, ekraanide, reklaami, muusikariistade või täppisinstrumentide kestade töötlemise tööstusharudes. Töödeldavad materjalid hõlmavad peamiselt mitmesuguseid mittemetallilisi materjale, nagu puit, klaas, kivi, plastik, akrüül ja isoleermaterjalid.

Puidutöötlemine

Koduuksed, 3D laineplaatide töötlemine, kappide uksed, täispuituksed, käsitööna valminud puidust uksed, värvivabad uksed, vaheseinad, käsitööna valminud akende valmistamine, kingapuhastusmasinad, mänguautomaatide kapid ja paneelid, arvutilauad ja paneelmööbli valmistamine.

Hallituse valmistamine

See võib valmistada metallvorme, näiteks vaske, alumiiniumi, rauda ja palju muud, aga ka mittemetallist vorme, näiteks puitu, kivi, plastikut, PVC-d ja palju muud.

Reklaam ja harrastajad

Siltide valmistamine, logode valmistamine, kirjade tegemine, akrüüllõikus, blistervormimine ja dekoratsioonid.

Tööstuslik tootmine

See võib teha igasuguseid varjuskulptuure ja reljeefskulptuure, mida kasutatakse laialdaselt käsitöö- ja kingitustetööstuses.

Probleemid

ATC-ga CNC-frees on arvutijuhtimismasinate võimsaim klass. Kuigi töötlemisvõimsus ja -kiirus on teiste arvutijuhtimismasinatega võrreldamatud, on täisautomaatse mehaanilise seadmena igapäevane kontroll ja hooldus samuti väga vajalikud. Tööriistavahetajaga CNC-frees erineb täielikult tavaliste arvutijuhtimismasinate tuvastamise ja rikete diagnoosimise meetoditest.

Masina töö kontrollimise meetod

Töökontrolli meetod on masina tegeliku töö jälgimise ja jälgimise meetod, et määrata rikke asukoht ja seega vea algpõhjus. Üldiselt kasutavad arvutipõhised numbrilise juhtimisega masinakomplektid hüdraulilisi ja pneumaatilisi juhtimiskomponente, nagu automaatne tööriistavahetaja, vahetuslaua seade, kinnitus- ja ülekandeseade jne, mida saab kasutada rikke põhjuse kindlakstegemiseks liikumisdiagnostika abil.

Riigianalüüsi meetod

CNC-süsteem ei saa kuvada mitte ainult rikke diagnoosimise teavet, vaid pakkuda ka erinevaid diagnoosi olekuid diagnoosi aadressi ja diagnoosiandmete kujul. Näiteks kui süsteem naaseb valesti võrdluspunkti, saab rikke põhjuse kindlakstegemiseks kontrollida vastava parameetri olekuväärtust.

CNC programmeerimise kontrollimise meetod

CNC programmeerimise kontrolli meetodit nimetatakse ka programmi funktsiooni testimise meetodiks. See on meetod rikke põhjuse kinnitamiseks spetsiaalse testprogrammi segmendi koostamise teel. Manuaalse programmeerimise meetodit saab kasutada süsteemi funktsioonide (nt lineaarne positsioneerimine, ringikujuline interpoleerimine, keermelõikamine, salvestatud tsüklid, kasutaja makroprogrammid jne) funktsiooni testimise programmi koostamiseks ja testimisprogrammi käivitamiseks, et kontrollida masina täpsust ja töökindlust nende funktsioonide täitmisel ning seejärel rikke põhjuse kindlakstegemiseks. Tavaliselt kirjutatakse testimisprogramm koos masina remondijuhistega ja programm käivitatakse rikke ilmnemisel, et teha kindlaks, milles see seisneb.

Instrumentide kontrollimise meetod

Instrumentide kontrollimise meetod viitab tavapäraste elektriliste instrumentide kasutamisele iga vahelduvvoolu- ja alalisvoolutoiteallikate rühma pinge, faasi alalisvoolu ja impulsssignaalide jms mõõtmiseks rikete leidmiseks.

Numbrilise juhtimissüsteemi enesediagnostika meetod

Numbrilise juhtimissüsteemi enesediagnostika on diagnostiline meetod, mis kasutab süsteemi sisemist enesediagnostika programmi või spetsiaalset diagnostikatarkvara süsteemi põhiriistvara ja juhtimistarkvara enesediagnostikaks ja testimiseks. See hõlmab peamiselt sisselülitamise enesediagnostikat, võrgus jälgimist ja võrguühenduseta testimist. CNC-masin kasutab süsteemi enesediagnostika funktsiooni, mis kuvab hõlpsalt süsteemi ja iga osa vahelise liidese signaali olekut ning tuvastab rikke üldise asukoha. See on rikke diagnoosimise protsessis kõige sagedamini kasutatav meetod.