Принцип и чекори на автоматска промена на алатки во CNC центри за обработка
Апстракт: Овој труд детално ја разработува важноста на уредот за автоматска промена на алатки во CNC центрите за обработка, принципот на автоматска промена на алатки и специфичните чекори, вклучувајќи аспекти како што се полнење на алатки, избор на алатки и промена на алатки. Целта е длабинска анализа на технологијата за автоматска промена на алатки, обезбедување теоретска поддршка и практични упатства за подобрување на ефикасноста на обработката и точноста на CNC центрите за обработка, помагање на операторите подобро да ја разберат и совладаат оваа клучна технологија, а потоа да ја подобрат ефикасноста на производството и квалитетот на производот.
I. Вовед
Како клучна опрема во современото производство, центрите за CNC обработка играат клучна улога со нивните уреди за автоматска промена на алатки, системи за алатки за сечење и уреди за автоматска промена на палети. Примената на овие уреди им овозможува на центрите за обработка да ја завршат обработката на повеќе различни делови од работното парче по една инсталација, значително намалувајќи го времето на застој без грешка, ефикасно скратувајќи го циклусот на производство на производот, а исто така има значајно значење за подобрување на точноста на обработката на производите. Како клучен дел меѓу нив, перформансите на уредот за автоматска промена на алатки се директно поврзани со нивото на ефикасност на обработката. Затоа, длабинското истражување на неговиот принцип и чекори има важна практична вредност.
II. Принцип на автоматска промена на алатки во CNC центри за обработка
(I) Основен процес на промена на алатки
Иако во CNC центрите за обработка постојат различни видови магазини за алати, како што се магазини за алати со диск и магазини за алати со ланец, основниот процес на менување на алати е конзистентен. Кога уредот за автоматска промена на алати ќе добие инструкција за промена на алати, целиот систем брзо ја започнува програмата за менување на алати. Прво, вретеното веднаш ќе престане да се врти и прецизно ќе застане на претходно поставената позиција за менување на алати преку систем за позиционирање со висока прецизност. Последователно, механизмот за откопчување на алати се активира за да ја доведе алатката на вретеното во состојба за замена. Во меѓувреме, според упатствата на контролниот систем, магазинот за алати ги движи соодветните преносни уреди за брзо и прецизно да ја помести новата алатка во позицијата за менување на алати, а исто така ја извршува и операцијата за откопчување на алати. Потоа, манипулаторот со двојна рака брзо дејствува за прецизно да ги фати и новата и старата алатка истовремено. Откако масата за замена на алати ќе се зароти во точната позиција, манипулаторот ја инсталира новата алатка на вретеното и ја поставува старата алатка во празната позиција на магазинот за алати. Конечно, вретеното го извршува стегањето за цврсто да ја држи новата алатка и се враќа во почетната положба за обработка според упатствата на контролниот систем, со што се завршува целиот процес на промена на алатката.
(II) Анализа на движењето на алатот
За време на процесот на промена на алатот во машинскиот центар, движењето на алатот главно се состои од четири клучни делови:
- Алатката запира со вретеното и се движи кон положбата за промена на алатката: Овој процес бара вретеното брзо и прецизно да престане да ротира и да се движи кон специфичната положба за промена на алатката преку системот за движење на координатните оски на машинската алатка. Вообичаено, ова движење се постигнува со механизам за пренос, како што е парот завртка-навртка управуван од моторот, за да се осигури дека точноста на позиционирањето на вретеното ги исполнува барањата за обработка.
- Движење на алатот во магазинот за алати: Режимот на движење на алатот во магазинот за алати зависи од типот на магазинот за алати. На пример, кај магазин за алати со ланец, алатот се движи до одредената положба заедно со ротацијата на ланецот. Овој процес бара погонскиот мотор на магазинот за алати прецизно да го контролира аголот на ротација и брзината на ланецот за да се осигури дека алатот може прецизно да ја достигне позицијата за промена на алатот. Кај магазин за алати со диск, позиционирањето на алатот се постигнува преку ротирачкиот механизам на магазинот за алати.
- Трансферно движење на алатот со манипулаторот за менување на алатот: Движењето на манипулаторот за менување на алатот е релативно сложено бидејќи треба да постигне и ротациони и линеарни движења. За време на фазите на зафаќање и ослободување на алатот, манипулаторот треба да се приближи и да ја напушти алатот преку прецизно линеарно движење. Обично, ова се постигнува со механизам на решетка и пињон управуван од хидрауличен цилиндар или воздушен цилиндар, кој потоа ја движи механичката рака за да постигне линеарно движење. За време на фазите на вадење и вметнување на алатот, покрај линеарното движење, манипулаторот треба да изврши и одреден агол на ротација за да се осигури дека алатот може непречено да се извлече и вметне во вретеното или во магацинот за алатот. Ова ротационо движење се постигнува преку соработка помеѓу механичката рака и вратилото на запчаникот, што вклучува конверзија на кинематички парови.
- Движење на алатот Враќање во положба за обработка со копчето: Откако ќе заврши промената на алатот, вретеното треба брзо да се врати во оригиналната положба за обработка со новиот алат за да продолжи со последователните операции на обработка. Овој процес е сличен на движењето на алатот при движење кон положбата за промена на алатот, но во спротивна насока. Исто така, бара високопрецизно позиционирање и брз одговор за да се намали времето на застој за време на процесот на обработка и да се подобри ефикасноста на обработката.
III. Чекори за автоматска промена на алатки во CNC центри за обработка
(I) Вчитување на алатката
- Метод на случајно вчитување на држачот за алати
Овој метод на полнење со алатки има релативно висока флексибилност. Операторите можат да ги сместат алатите во кој било држач за алатки во магацинот за алатки. Сепак, треба да се напомене дека откако ќе заврши инсталацијата на алатот, бројот на држачот за алатки каде што се наоѓа алатот мора точно да се евидентира, така што контролниот систем може точно да ја пронајде и повика алатката според упатствата на програмата во последователниот процес на обработка. На пример, при некоја сложена обработка на калапи, алатите можеби ќе треба често да се менуваат според различни процедури на обработка. Во овој случај, методот на случајно полнење со држач за алатки може практично да ги организира позициите за складирање на алатите според фактичката ситуација и да ја подобри ефикасноста на полнењето на алатот. - Метод на вчитување на фиксен држач за алати
За разлика од методот со случајно полнење на држачот за алати, методот со фиксно полнење на држачот за алати бара алатките да бидат поставени во однапред поставени држачи за алати. Предноста на овој метод е што позициите за складирање на алатите се фиксни, што е погодно за операторите да го запомнат и управуваат, а исто така е погодно за брзо позиционирање и повикување на алатите од страна на контролниот систем. Во некои задачи за обработка на сериско производство, ако процесот на обработка е релативно фиксен, усвојувањето на методот со фиксно полнење на држачот за алати може да ја подобри стабилноста и сигурноста на обработката и да ги намали несреќите при обработка предизвикани од неточни позиции за складирање на алатите.
(II) Избор на алатки
Изборот на алатка е клучна алка во процесот на автоматска промена на алатка, а неговата цел е брзо и прецизно да се избере одредена алатка од магацинот за алатки за да се задоволат потребите на различните процедури за обработка. Во моментов, постојат главно следниве два вообичаени методи за избор на алатка:
- Секвенцијален избор на алатки
Методот на секвенцијален избор на алатки бара од операторите да ги постават алатите во држачите за алати во строга согласност со секвенцата на технолошкиот процес при вчитување на алатите. За време на процесот на обработка, контролниот систем ќе ги зема алатите една по една според секвенцата на поставување на алатите и ќе ги враќа во оригиналните држачи за алати по употреба. Предноста на овој метод на избор на алати е тоа што е едноставен за ракување и има ниска цена, а е погоден за некои задачи за обработка со релативно едноставни процеси на обработка и фиксни секвенци на употреба на алатите. На пример, при обработката на некои едноставни делови од вратилото, може да бидат потребни само неколку алатки во фиксна секвенца. Во овој случај, методот на секвенцијален избор на алати може да ги задоволи барањата за обработка и може да ги намали трошоците и сложеноста на опремата. - Случаен избор на алатки
- Кодирање на држачот за алати Избор на алат
Овој метод за избор на алатки вклучува кодирање на секој држач за алатки во магацинот за алатки, а потоа ставање на алатките што одговараат на кодовите на држачот за алатки во наведените држачи за алатки еден по еден. При програмирање, операторите ја користат адресата T за да го наведат кодот на држачот за алатки каде што се наоѓа алатката. Контролниот систем го движи магацинот за алатки за да ја помести соодветната алатка во позицијата за промена на алатката според овие информации за кодирање. Предноста на методот за избор на алатка за кодирање на држачот за алатки е тоа што изборот на алатка е пофлексибилен и може да се прилагоди на некои задачи за обработка со релативно сложени процеси на обработка и нефиксирани секвенци на користење на алатката. На пример, при обработката на некои сложени делови за авијација, алатките можеби ќе треба често да се менуваат според различните делови за обработка и барањата на процесот, а секвенцата на користење на алатката е нефиксирана. Во овој случај, методот за избор на алатка за кодирање на држачот за алатки може лесно да реализира брз избор и замена на алатки и да ја подобри ефикасноста на обработката. - Избор на алатка за компјутерска меморија
Изборот на алатки во компјутерска меморија е понапреден и поинтелигентен метод за избор на алатки. Според овој метод, броевите на алатките и нивните позиции за складирање или броевите на држачите на алатките соодветно се меморираат во меморијата на компјутерот или во меморијата на програмабилниот логички контролер. Кога е потребно да се сменат алатките за време на процесот на обработка, контролниот систем директно ќе ги добие информациите за позицијата на алатките од меморијата според упатствата на програмата и ќе го погони магацинот за алатки за брзо и прецизно да ги помести алатките во позицијата за промена на алатката. Покрај тоа, бидејќи промената на адресата за складирање на алатката може да се запомни од компјутерот во реално време, алатките можат да се извадат и да се вратат случајно во магацинот за алатки, значително подобрувајќи ја ефикасноста на управувањето и флексибилноста на користење на алатките. Овој метод за избор на алатки е широко користен во современите високопрецизни и високоефикасни CNC центри за обработка, особено погоден за задачи за обработка со сложени процеси на обработка и бројни видови алатки, како што е обработката на делови како блокови на автомобилски мотори и глави на цилиндри.
(III) Промена на алатката
Процесот на замена на алатката може да се подели на следниве ситуации, според видовите држачи за алатки на алатката на вретеното и алатката што треба да се замени во магацинот за алатки:
- И алатот на вретеното и алатот што треба да се замени во магазинот за алати се наоѓаат во случајни држачи за алати.
Во овој случај, процесот на замена на алатката е следниов: Прво, магазинот за алатки ја извршува операцијата за избор на алатка според упатствата на контролниот систем за брзо да ја помести алатката што треба да се замени во позиција за замена на алатката. Потоа, манипулаторот со две краци се протега за прецизно да ја фати новата алатка во магазинот за алатки и старата алатка на вретеното. Потоа, масата за замена на алатки ротира за да ја ротира новата алатка и старата алатка во соодветните позиции на вретеното и магазинот за алатки, соодветно. Конечно, манипулаторот ја вметнува новата алатка во вретеното и ја стега, а во исто време ја поставува старата алатка во празната позиција на магазинот за алатки за да ја заврши операцијата за замена на алатката. Овој метод на замена на алатката има релативно висока флексибилност и може да се прилагоди на различни процеси на обработка и комбинации на алатки, но има повисоки барања за точноста на манипулаторот и брзината на одговор на контролниот систем. - Алатката на вретеното е поставена во фиксен држач за алати, а алатот што треба да се замени е во случаен држач за алати или во фиксен држач за алати.
Процесот на избор на алатка е сличен на горенаведениот метод за избор на алатка со случаен држач за алатка. При промена на алатката, откако ќе се извади алатката од вретеното, магазинот за алатка треба однапред да се ротира до специфичната позиција за прием на алатката за вретено, така што старата алатка може прецизно да се врати во магазинот за алатка. Овој метод на промена на алатка е почест кај некои задачи за обработка со релативно фиксни процеси на обработка и високи фреквенции на употреба на алатката за вретено. На пример, во некои процедури за обработка на дупки во сериско производство, на вретеното може да се користат специфични дупчалки или развртувачи подолго време. Во овој случај, поставувањето на алатката за вретено во фиксен држач за алатка може да ја подобри стабилноста и ефикасноста на обработката. - Алатката на вретеното е во случаен држач за алати, а алатот што треба да се замени е во фиксен држач за алати.
Процесот на избор на алатка е исто така да се избере одредена алатка од магазинот за алатки според барањата на процесот на обработка. При менување на алатката, алатката земена од вретеното ќе биде испратена до најблиската празна позиција за алатка за последователна употреба. Овој метод на менување алатка, до одреден степен, ја зема предвид флексибилноста на складирањето на алатката и практичноста на управувањето со магазинот за алатки. Погоден е за некои задачи за обработка со релативно сложени процеси на обработка, бројни видови алатки и релативно ниски фреквенции на употреба на некои алатки. На пример, во некои процеси на обработка на калапи, може да се користат повеќе алатки со различни спецификации, но некои специјални алатки се користат поретко. Во овој случај, поставувањето на овие алатки во фиксни држачи за алатки и складирањето на користените алатки на вретеното во близина може да ја подобри стапката на искористеност на просторот на магазинот за алатки и ефикасноста на менувањето на алатката.
IV. Заклучок
Принципот и чекорите на автоматска промена на алатки во CNC центрите за обработка се комплексен и прецизен системски инженеринг, кој вклучува техничко знаење во повеќе области како што се механичка структура, електрична контрола и софтверско програмирање. Длабинското разбирање и совладување на технологијата за автоматска промена на алатки се од големо значење за подобрување на ефикасноста на обработката, точноста на обработката и сигурноста на опремата на CNC центрите за обработка. Со континуираниот развој на производствената индустрија и технолошкиот напредок, уредите за автоматска промена на алатки во CNC центрите за обработка, исто така, ќе продолжат да иновираат и подобруваат, движејќи се кон поголема брзина, поголема точност и посилна интелигенција за да се задоволи растечката побарувачка за обработка на сложени делови и да се обезбеди силна поддршка за промовирање на трансформацијата и надградбата на производствената индустрија. Во практични апликации, операторите треба разумно да изберат методи за вчитување на алатки, методи за избор на алатки и стратегии за промена на алатки според карактеристиките и барањата на задачите за обработка за целосно да ги искористат предностите на CNC центрите за обработка, да ја подобрат ефикасноста на производството и квалитетот на производот. Во меѓувреме, производителите на опрема треба континуирано да ги оптимизираат процесите на дизајнирање и производство на уреди за автоматска промена на алатки за да ги подобрат перформансите и стабилноста на опремата и да им обезбедат на корисниците решенија за CNC обработка со повисок квалитет и поефикасни решенија.