Η Αρχή και τα Βήματα της Αυτόματης Αλλαγής Εργαλείων σε Κέντρα Κατεργασίας CNC

Αρχή και βήματα αυτόματης αλλαγής εργαλείων σε κέντρα κατεργασίας CNC

Ι. Εισαγωγή

II. Αρχή της Αυτόματης Αλλαγής Εργαλείων σε Κέντρα Κατεργασίας CNC

(I) Βασική διαδικασία αλλαγής εργαλείου

(II) Ανάλυση της Κίνησης Εργαλείων

• Το εργαλείο σταματά με τον άξονα και μετακινείται στη θέση αλλαγής εργαλείου: Αυτή η διαδικασία απαιτεί από τον άξονα να σταματήσει να περιστρέφεται γρήγορα και με ακρίβεια και να μετακινηθεί στη συγκεκριμένη θέση αλλαγής εργαλείου μέσω του συστήματος κίνησης των αξόνων συντεταγμένων της εργαλειομηχανής. Συνήθως, αυτή η κίνηση επιτυγχάνεται από τον μηχανισμό μετάδοσης, όπως το ζεύγος βιδών-παξιμαδιών που κινείται από τον κινητήρα, για να διασφαλιστεί ότι η ακρίβεια τοποθέτησης του άξονα πληροί τις απαιτήσεις επεξεργασίας.
• Κίνηση του εργαλείου στον γεμιστήρα εργαλείων: Ο τρόπος κίνησης του εργαλείου στον γεμιστήρα εργαλείων εξαρτάται από τον τύπο του γεμιστήρα εργαλείων. Για παράδειγμα, σε έναν γεμιστήρα εργαλείων τύπου αλυσίδας, το εργαλείο κινείται στην καθορισμένη θέση μαζί με την περιστροφή της αλυσίδας. Αυτή η διαδικασία απαιτεί από τον κινητήρα κίνησης του γεμιστήρα εργαλείων να ελέγχει με ακρίβεια τη γωνία περιστροφής και την ταχύτητα της αλυσίδας, ώστε να διασφαλίζεται ότι το εργαλείο μπορεί να φτάσει με ακρίβεια στη θέση αλλαγής εργαλείου. Σε έναν γεμιστήρα εργαλείων τύπου δίσκου, η τοποθέτηση του εργαλείου επιτυγχάνεται μέσω του μηχανισμού περιστροφής του γεμιστήρα εργαλείων.
• Μεταφορά Κίνησης του Εργαλείου με τον Χειριστή Αλλαγής Εργαλείου: Η κίνηση του χειριστή αλλαγής εργαλείου είναι σχετικά πολύπλοκη, καθώς πρέπει να επιτυγχάνει τόσο περιστροφικές όσο και γραμμικές κινήσεις. Κατά τη διάρκεια των σταδίων σύλληψης και απελευθέρωσης του εργαλείου, ο χειριστής πρέπει να πλησιάσει και να εγκαταλείψει το εργαλείο μέσω ακριβούς γραμμικής κίνησης. Συνήθως, αυτό επιτυγχάνεται με τον μηχανισμό οδοντωτής ράγας και πινιόν που κινείται από έναν υδραυλικό κύλινδρο ή έναν κύλινδρο αέρα, ο οποίος στη συνέχεια κινεί τον μηχανικό βραχίονα για να επιτύχει γραμμική κίνηση. Κατά τη διάρκεια των σταδίων αφαίρεσης και εισαγωγής του εργαλείου, εκτός από τη γραμμική κίνηση, ο χειριστής πρέπει επίσης να εκτελέσει μια συγκεκριμένη γωνία περιστροφής για να διασφαλίσει ότι το εργαλείο μπορεί να αφαιρεθεί ομαλά από και να εισαχθεί στον άξονα ή στον γεμιστήρα εργαλείων. Αυτή η περιστροφική κίνηση επιτυγχάνεται μέσω της συνεργασίας μεταξύ του μηχανικού βραχίονα και του άξονα του γραναζιού, που περιλαμβάνει τη μετατροπή κινηματικών ζευγών.
• Κίνηση του Εργαλείου Επιστροφή στη Θέση Επεξεργασίας με το 主轴: Αφού ολοκληρωθεί η αλλαγή εργαλείου, ο άξονας πρέπει να επιστρέψει γρήγορα στην αρχική θέση επεξεργασίας με το νέο εργαλείο για να συνεχίσει τις επόμενες λειτουργίες επεξεργασίας. Αυτή η διαδικασία είναι παρόμοια με την κίνηση του εργαλείου προς τη θέση αλλαγής εργαλείου αλλά προς την αντίθετη κατεύθυνση. Απαιτεί επίσης τοποθέτηση υψηλής ακρίβειας και γρήγορη απόκριση για τη μείωση του χρόνου διακοπής λειτουργίας κατά τη διάρκεια της διαδικασίας επεξεργασίας και τη βελτίωση της αποδοτικότητας της επεξεργασίας.

III. Βήματα αυτόματης αλλαγής εργαλείων σε κέντρα κατεργασίας CNC

(I) Φόρτωση εργαλείου

• Μέθοδος τυχαίας φόρτωσης θήκης εργαλείου
  Αυτή η μέθοδος φόρτωσης εργαλείων έχει σχετικά υψηλή ευελιξία. Οι χειριστές μπορούν να τοποθετήσουν τα εργαλεία σε οποιαδήποτε θήκη εργαλείων στην αποθήκη εργαλείων. Ωστόσο, πρέπει να σημειωθεί ότι μετά την ολοκλήρωση της εγκατάστασης του εργαλείου, ο αριθμός της θήκης εργαλείων όπου βρίσκεται το εργαλείο πρέπει να καταγραφεί με ακρίβεια, ώστε το σύστημα ελέγχου να μπορεί να βρει και να καλέσει με ακρίβεια το εργαλείο σύμφωνα με τις οδηγίες του προγράμματος στην επόμενη διαδικασία επεξεργασίας. Για παράδειγμα, σε ορισμένες πολύπλοκες επεξεργασίες καλουπιών, τα εργαλεία μπορεί να χρειάζεται να αλλάζονται συχνά σύμφωνα με διαφορετικές διαδικασίες επεξεργασίας. Σε αυτήν την περίπτωση, η μέθοδος τυχαίας φόρτωσης θήκης εργαλείων μπορεί να οργανώσει εύκολα τις θέσεις αποθήκευσης των εργαλείων ανάλογα με την πραγματική κατάσταση και να βελτιώσει την αποτελεσματικότητα της φόρτωσης του εργαλείου.
• Σταθερή μέθοδος φόρτωσης θήκης εργαλείων
  Σε αντίθεση με τη μέθοδο τυχαίας φόρτωσης θήκης εργαλείων, η μέθοδος σταθερής φόρτωσης θήκης εργαλείων απαιτεί την τοποθέτηση των εργαλείων σε προκαθορισμένες συγκεκριμένες θήκες εργαλείων. Το πλεονέκτημα αυτής της μεθόδου είναι ότι οι θέσεις αποθήκευσης των εργαλείων είναι σταθερές, κάτι που είναι εύκολο να θυμούνται και να διαχειρίζονται οι χειριστές, και επίσης ευνοεί την γρήγορη τοποθέτηση και κλήση των εργαλείων από το σύστημα ελέγχου. Σε ορισμένες εργασίες επεξεργασίας μαζικής παραγωγής, εάν η διαδικασία επεξεργασίας είναι σχετικά σταθερή, η υιοθέτηση της μεθόδου σταθερής φόρτωσης θήκης εργαλείων μπορεί να βελτιώσει τη σταθερότητα και την αξιοπιστία της επεξεργασίας και να μειώσει τα ατυχήματα επεξεργασίας που προκαλούνται από λανθασμένες θέσεις αποθήκευσης εργαλείων.

(II) Επιλογή Εργαλείου

• Διαδοχική Επιλογή Εργαλείου
  Η μέθοδος διαδοχικής επιλογής εργαλείων απαιτεί από τους χειριστές να τοποθετούν τα εργαλεία στις θήκες εργαλείων σύμφωνα με την ακολουθία της τεχνολογικής διαδικασίας κατά τη φόρτωση των εργαλείων. Κατά τη διάρκεια της διαδικασίας επεξεργασίας, το σύστημα ελέγχου θα λαμβάνει τα εργαλεία ένα προς ένα σύμφωνα με την ακολουθία τοποθέτησης των εργαλείων και θα τα τοποθετεί πίσω στις αρχικές θήκες εργαλείων μετά τη χρήση. Το πλεονέκτημα αυτής της μεθόδου επιλογής εργαλείων είναι ότι είναι απλή στη λειτουργία και έχει χαμηλό κόστος, και είναι κατάλληλη για ορισμένες εργασίες επεξεργασίας με σχετικά απλές διαδικασίες επεξεργασίας και σταθερές ακολουθίες χρήσης εργαλείων. Για παράδειγμα, στην επεξεργασία ορισμένων απλών εξαρτημάτων άξονα, μπορεί να χρειαστούν μόνο λίγα εργαλεία σε μια σταθερή ακολουθία. Σε αυτήν την περίπτωση, η μέθοδος διαδοχικής επιλογής εργαλείων μπορεί να καλύψει τις απαιτήσεις επεξεργασίας και να μειώσει το κόστος και την πολυπλοκότητα του εξοπλισμού.
• Τυχαία επιλογή εργαλείου
• Επιλογή εργαλείου κωδικοποίησης βάσης εργαλείων
  Αυτή η μέθοδος επιλογής εργαλείου περιλαμβάνει την κωδικοποίηση κάθε θήκης εργαλείου στη θήκη εργαλείων και στη συνέχεια την τοποθέτηση των εργαλείων που αντιστοιχούν στους κωδικούς θήκης εργαλείων στις καθορισμένες θήκες εργαλείων ένα προς ένα. Κατά τον προγραμματισμό, οι χειριστές χρησιμοποιούν τη διεύθυνση T για να καθορίσουν τον κωδικό θήκης εργαλείου όπου βρίσκεται το εργαλείο. Το σύστημα ελέγχου οδηγεί τη θήκη εργαλείων για να μετακινήσει το αντίστοιχο εργαλείο στη θέση αλλαγής εργαλείου σύμφωνα με αυτές τις πληροφορίες κωδικοποίησης. Το πλεονέκτημα της μεθόδου επιλογής εργαλείου κωδικοποίησης θήκης εργαλείου είναι ότι η επιλογή εργαλείου είναι πιο ευέλικτη και μπορεί να προσαρμοστεί σε ορισμένες εργασίες επεξεργασίας με σχετικά πολύπλοκες διαδικασίες επεξεργασίας και μη καθορισμένες ακολουθίες χρήσης εργαλείου. Για παράδειγμα, στην επεξεργασία ορισμένων πολύπλοκων εξαρτημάτων αεροπορίας, τα εργαλεία ενδέχεται να χρειάζεται να αλλάζουν συχνά σύμφωνα με διαφορετικά εξαρτήματα επεξεργασίας και απαιτήσεις διαδικασίας, και η ακολουθία χρήσης εργαλείου είναι μη καθορισμένη. Σε αυτήν την περίπτωση, η μέθοδος επιλογής εργαλείου κωδικοποίησης θήκης εργαλείου μπορεί εύκολα να πραγματοποιήσει την γρήγορη επιλογή και αντικατάσταση εργαλείων και να βελτιώσει την αποδοτικότητα της επεξεργασίας.
• Επιλογή εργαλείου μνήμης υπολογιστή
  Η επιλογή εργαλείων από τη μνήμη του υπολογιστή είναι μια πιο προηγμένη και έξυπνη μέθοδος επιλογής εργαλείων. Σύμφωνα με αυτήν τη μέθοδο, οι αριθμοί εργαλείων και οι θέσεις αποθήκευσής τους ή οι αριθμοί των θηκών εργαλείων απομνημονεύονται αντίστοιχα στη μνήμη του υπολογιστή ή στη μνήμη του προγραμματιζόμενου λογικού ελεγκτή. Όταν είναι απαραίτητο να αλλάξετε εργαλεία κατά τη διάρκεια της διαδικασίας επεξεργασίας, το σύστημα ελέγχου θα λάβει απευθείας τις πληροφορίες θέσης των εργαλείων από τη μνήμη σύμφωνα με τις οδηγίες του προγράμματος και θα οδηγήσει την αποθήκη εργαλείων για να μετακινήσει γρήγορα και με ακρίβεια τα εργαλεία στη θέση αλλαγής εργαλείου. Επιπλέον, επειδή η αλλαγή της διεύθυνσης αποθήκευσης εργαλείων μπορεί να απομνημονευτεί από τον υπολογιστή σε πραγματικό χρόνο, τα εργαλεία μπορούν να αφαιρεθούν και να σταλούν πίσω τυχαία στην αποθήκη εργαλείων, βελτιώνοντας σημαντικά την αποτελεσματικότητα της διαχείρισης και την ευελιξία χρήσης των εργαλείων. Αυτή η μέθοδος επιλογής εργαλείων χρησιμοποιείται ευρέως σε σύγχρονα κέντρα κατεργασίας CNC υψηλής ακρίβειας και υψηλής απόδοσης, ιδιαίτερα κατάλληλη για εργασίες επεξεργασίας με πολύπλοκες διαδικασίες επεξεργασίας και πολυάριθμους τύπους εργαλείων, όπως η επεξεργασία εξαρτημάτων όπως μπλοκ κινητήρων αυτοκινήτων και κυλινδροκεφαλές.

(III) Αλλαγή εργαλείου

• Τόσο το εργαλείο στον άξονα όσο και το εργαλείο που πρόκειται να αντικατασταθεί στον γεμιστήρα εργαλείων βρίσκονται σε τυχαίες θήκες εργαλείων
  Σε αυτήν την περίπτωση, η διαδικασία αλλαγής εργαλείου έχει ως εξής: Πρώτον, ο γεμιστήρας εργαλείων εκτελεί τη λειτουργία επιλογής εργαλείου σύμφωνα με τις οδηγίες του συστήματος ελέγχου για να μετακινήσει γρήγορα το εργαλείο που πρόκειται να αντικατασταθεί στη θέση αλλαγής εργαλείου. Στη συνέχεια, ο χειριστής διπλού βραχίονα εκτείνεται για να πιάσει με ακρίβεια το νέο εργαλείο στον γεμιστήρα εργαλείων και το παλιό εργαλείο στον άξονα. Στη συνέχεια, το τραπέζι ανταλλαγής εργαλείων περιστρέφεται για να περιστρέψει το νέο εργαλείο και το παλιό εργαλείο στις αντίστοιχες θέσεις του άξονα και του γεμιστήρα εργαλείων αντίστοιχα. Τέλος, ο χειριστής εισάγει το νέο εργαλείο στον άξονα και το σφίγγει, και ταυτόχρονα τοποθετεί το παλιό εργαλείο στην κενή θέση του γεμιστήρα εργαλείων για να ολοκληρώσει τη λειτουργία αλλαγής εργαλείου. Αυτή η μέθοδος αλλαγής εργαλείου έχει σχετικά υψηλή ευελιξία και μπορεί να προσαρμοστεί σε διάφορες διαδικασίες επεξεργασίας και συνδυασμούς εργαλείων, αλλά έχει υψηλότερες απαιτήσεις για την ακρίβεια του χειριστή και την ταχύτητα απόκρισης του συστήματος ελέγχου.
• Το εργαλείο στον άξονα τοποθετείται σε μια σταθερή θήκη εργαλείων και το εργαλείο που πρόκειται να αντικατασταθεί βρίσκεται σε μια τυχαία θήκη εργαλείων ή σε μια σταθερή θήκη εργαλείων
  Η διαδικασία επιλογής εργαλείου είναι παρόμοια με την παραπάνω μέθοδο τυχαίας επιλογής εργαλείου με βάση εργαλείου. Κατά την αλλαγή του εργαλείου, αφού το αφαιρέσετε από τον άξονα, ο γεμιστήρας εργαλείων πρέπει να περιστραφεί εκ των προτέρων στη συγκεκριμένη θέση για την υποδοχή του εργαλείου άξονα, έτσι ώστε το παλιό εργαλείο να μπορεί να σταλεί με ακρίβεια πίσω στον γεμιστήρα εργαλείων. Αυτή η μέθοδος αλλαγής εργαλείου είναι πιο συνηθισμένη σε ορισμένες εργασίες επεξεργασίας με σχετικά σταθερές διαδικασίες επεξεργασίας και υψηλές συχνότητες χρήσης του εργαλείου άξονα. Για παράδειγμα, σε ορισμένες διαδικασίες επεξεργασίας οπών παραγωγής σε παρτίδες, συγκεκριμένα τρυπάνια ή ξύστρες μπορούν να χρησιμοποιηθούν στον άξονα για μεγάλο χρονικό διάστημα. Σε αυτήν την περίπτωση, η τοποθέτηση του εργαλείου άξονα σε μια σταθερή βάση εργαλείων μπορεί να βελτιώσει τη σταθερότητα και την αποτελεσματικότητα της επεξεργασίας.
• Το εργαλείο στον άξονα βρίσκεται σε μια τυχαία θήκη εργαλείων και το εργαλείο που πρόκειται να αντικατασταθεί βρίσκεται σε μια σταθερή θήκη εργαλείων
  Η διαδικασία επιλογής εργαλείου συνίσταται επίσης στην επιλογή του συγκεκριμένου εργαλείου από τον γεμιστήρα εργαλείων σύμφωνα με τις απαιτήσεις της διαδικασίας επεξεργασίας. Κατά την αλλαγή του εργαλείου, το εργαλείο που αφαιρείται από τον άξονα θα αποσταλεί στην πλησιέστερη άδεια θέση εργαλείου για επακόλουθη χρήση. Αυτή η μέθοδος αλλαγής εργαλείου, σε κάποιο βαθμό, λαμβάνει υπόψη την ευελιξία αποθήκευσης εργαλείων και την ευκολία διαχείρισης του γεμιστήρα εργαλείων. Είναι κατάλληλη για ορισμένες εργασίες επεξεργασίας με σχετικά πολύπλοκες διαδικασίες επεξεργασίας, πολλούς τύπους εργαλείων και σχετικά χαμηλές συχνότητες χρήσης ορισμένων εργαλείων. Για παράδειγμα, σε ορισμένες επεξεργασίες καλουπιών, μπορούν να χρησιμοποιηθούν πολλά εργαλεία διαφορετικών προδιαγραφών, αλλά ορισμένα ειδικά εργαλεία χρησιμοποιούνται λιγότερο συχνά. Σε αυτήν την περίπτωση, η τοποθέτηση αυτών των εργαλείων σε σταθερές θήκες εργαλείων και η αποθήκευση των χρησιμοποιημένων εργαλείων στον άξονα κοντά μπορεί να βελτιώσει τον ρυθμό αξιοποίησης του χώρου του γεμιστήρα εργαλείων και την αποτελεσματικότητα της αλλαγής εργαλείων.

IV. Συμπέρασμα