Знаете ли вы, из каких компонентов состоит дисковый инструментальный магазин обрабатывающего центра с ЧПУ?

Инструментальный магазин дискового типа для обрабатывающих центров с ЧПУ: конструкция, применение и способы смены инструмента

I. Введение
В области обрабатывающих центров с ЧПУ инструментальный магазин является важнейшим компонентом, напрямую влияющим на эффективность и уровень автоматизации обработки. Среди них широкое применение получил дисковый инструментальный магазин благодаря своим уникальным преимуществам. Понимание компонентов, сфер применения и методов смены инструмента дискового инструментального магазина имеет большое значение для глубокого понимания принципов работы обрабатывающих центров с ЧПУ и повышения качества обработки.

 

II. Обзор типов инструментальных магазинов в обрабатывающих центрах с ЧПУ
Инструментальные магазины в обрабатывающих центрах с ЧПУ можно разделить на различные типы в зависимости от их формы. Дисковый инструментальный магазин – один из наиболее распространённых и широко используемых типов. Дисковый инструментальный магазин также известен как инструментальный магазин типа «рука-манипулятор» или инструментальный магазин манипулятора. Помимо дискового инструментального магазина, существуют и другие типы инструментальных магазинов, отличающиеся формой и принципом работы. Например, инструментальный магазин зонтичного типа также распространён, но он отличается от дискового инструментального магазина скоростью смены инструмента и другими характеристиками.

 

III. Компоненты дискового инструментального магазина

 

(A) Компоненты инструментального диска
Компоненты инструментального диска являются одной из основных частей дискового инструментального магазина и используются для хранения режущих инструментов. На инструментальном диске имеются специальные инструментальные пазы. Конструкция этих пазов обеспечивает стабильное размещение режущих инструментов в инструментальном диске, а размер и точность пазов соответствуют характеристикам используемых режущих инструментов. С точки зрения конструкции, инструментальный диск должен обладать достаточной прочностью и жесткостью, чтобы выдерживать вес режущих инструментов и центробежную силу, возникающую при высокоскоростном вращении. При этом обработка поверхности инструментального диска также важна. Обычно для продления срока службы инструментального диска применяются методы износостойкой и антикоррозионной обработки.

 

(Б) Подшипники
Подшипники играют важную роль в дисковом инструментальном магазине. Они обеспечивают устойчивость таких компонентов, как инструментальный диск и вал, во время вращения. Высокоточные подшипники снижают трение и вибрацию при вращении, повышая точность работы и устойчивость инструментального магазина. В зависимости от нагрузки и скорости вращения инструментального магазина выбираются подшипники различных типов и спецификаций, например, роликовые и шариковые. Эти подшипники должны обладать высокой грузоподъемностью, точностью вращения и долговечностью.

 

(C) Втулки подшипников
Втулки подшипников используются для установки подшипников и обеспечивают их стабильную установку. Они защищают подшипники от эрозии, вызываемой внешними загрязнениями, и обеспечивают правильное положение и концентричность подшипников после установки. Материал втулок подшипников обычно выбирается из металлов с определённой прочностью и износостойкостью, а точность обработки втулок подшипников оказывает существенное влияние на нормальную работу подшипников и производительность всего инструментального магазина.

 

(D) Вал
Вал – ключевой компонент, соединяющий инструментальный диск и силовые компоненты, такие как двигатель. Он передает крутящий момент двигателя, обеспечивая вращение инструментального диска. Конструкция вала должна обеспечивать его прочность и жесткость, чтобы исключить деформацию при передаче мощности. Кроме того, соединительные детали между валом и другими компонентами должны иметь высокую точность посадки, например, подшипники, для снижения вибрации и потерь энергии при вращении. В некоторых высокопроизводительных дисковых инструментальных магазинах вал может изготавливаться из специальных материалов и подвергаться специальной обработке для соответствия повышенным требованиям к производительности.

 

(E) Крышка коробки
Крышка ящика в основном играет роль защиты внутренних компонентов инструментального магазина. Она предотвращает попадание пыли, стружки и других загрязнений внутрь инструментального магазина и нарушение его нормальной работы. Конструкция крышки ящика обычно должна обеспечивать герметичность и удобство разборки для облегчения обслуживания и осмотра внутренних компонентов инструментального магазина. Кроме того, конструкция крышки ящика должна гармонировать с внешним видом и пространством для установки всего инструментального магазина.

 

(F) Вытяжные штифты
Вытяжные штифты играют важную роль в процессе смены инструмента в инструментальном магазине. Они используются для извлечения и установки режущих инструментов из пазов инструментального диска в определённые моменты. Движение вытяжных штифтов требует точного контроля, а точность конструкции и изготовления напрямую влияет на точность и надёжность смены инструмента. Вытяжные штифты обычно работают совместно с другими компонентами трансмиссии, обеспечивая установку и извлечение режущих инструментов посредством механических конструкций.

 

(G) Запирающий диск
Стопорный диск используется для блокировки инструментального диска при неработающем инструментальном магазине или в определённом состоянии, предотвращая его случайное вращение. Он обеспечивает стабильное положение режущих инструментов в инструментальном магазине и предотвращает их смещение из-за вибрации инструментального диска во время обработки. Принцип действия стопорного диска обычно реализуется за счёт взаимодействия механического механизма блокировки с инструментальным диском или валом.

 

(H) Двигатель
Двигатель является источником питания дискового инструментального магазина. Он обеспечивает крутящий момент для вращения инструментального диска, позволяя магазину осуществлять выбор и смену инструмента. В соответствии с требованиями к конструкции инструментального магазина выбирается двигатель с подходящей мощностью и частотой вращения. В некоторых высокопроизводительных обрабатывающих центрах двигатель может быть оснащён усовершенствованными системами регулирования и управления скоростью для более точного управления скоростью вращения инструментального диска и соответствия требованиям различных процессов обработки к скорости смены инструмента.

 

(I) Женевское колесо
Механизм мальтийского маховика имеет важное применение для индексации и позиционирования дискового инструментального магазина. Он обеспечивает точное вращение инструментального диска на заданный угол, обеспечивая точное позиционирование инструмента в требуемом положении. Конструкция и точность изготовления механизма мальтийского маховика оказывают решающее влияние на точность позиционирования инструмента в инструментальном магазине. Благодаря взаимодействию с силовыми компонентами, такими как двигатель, он обеспечивает эффективный и точный выбор инструмента.

 

(J) Кузов-фургон
Корпус короба – это базовая конструкция, вмещающая и поддерживающая другие компоненты инструментального магазина. Он обеспечивает монтажные позиции и защиту таких компонентов, как подшипники, валы и инструментальные диски. Конструкция корпуса короба должна обеспечивать общую прочность и жёсткость, чтобы выдерживать различные нагрузки, возникающие при работе инструментального магазина. Внутреннее пространство корпуса должно быть продуманным для облегчения установки и обслуживания каждого компонента. Кроме того, следует учитывать такие факторы, как отвод тепла, чтобы избежать снижения производительности инструментального магазина из-за чрезмерного повышения температуры при длительной эксплуатации.

 

(K) Сенсорные переключатели
Датчики используются в дисковом инструментальном магазине для определения положения режущих инструментов и угла поворота инструментального диска. Благодаря этим датчикам система управления обрабатывающего центра может в режиме реального времени отслеживать состояние инструментального магазина и точно контролировать процесс смены инструмента. Например, датчик положения инструмента обеспечивает точное положение режущего инструмента при его установке в паз инструментального диска или шпиндель, а датчик угла поворота инструментального диска помогает точно контролировать индексацию и позиционирование инструментального диска, обеспечивая плавный ход операции смены инструмента.

 

IV. Применение дискового инструментального магазина в обрабатывающих центрах

 

(A) Реализация функции автоматической смены инструмента
После настройки дискового инструментального магазина в обрабатывающем центре возможна автоматическая смена инструмента, что является одним из важнейших направлений его применения. В процессе обработки, когда требуется смена режущего инструмента, система управления управляет такими компонентами, как двигатель и манипулятор инструментального магазина, в соответствии с инструкциями программы, что позволяет автоматически выполнять смену инструмента без участия человека. Эта функция автоматической смены инструмента значительно повышает непрерывность и эффективность обработки, а также сокращает время простоя.

 

(B) Повышение эффективности и точности обработки
Благодаря дисковому инструментальному магазину возможна автоматическая смена инструмента, что позволяет выполнять несколько операций обработки заготовки, таких как фрезерование, растачивание, сверление, развертывание и нарезание резьбы, всего за один зажим. Однократный зажим позволяет избежать ошибок позиционирования, которые могут возникнуть при многократном зажиме, что значительно повышает точность обработки. Высокая скорость смены инструмента делает процесс обработки более компактным, сокращая вспомогательное время и повышая общую эффективность обработки. При обработке сложных деталей это преимущество особенно заметно и позволяет существенно сократить цикл обработки и повысить эффективность производства.

 

(C) Удовлетворение потребностей в многопроцессной обработке
Дисковый инструментальный магазин позволяет размещать режущий инструмент различных типов и спецификаций, отвечающий требованиям различных процессов обработки. Будь то фреза большого диаметра для черновой обработки или сверло малого диаметра, развёртка и т.д. для чистовой обработки, – всё это можно хранить в инструментальном магазине. Это избавляет обрабатывающий центр от необходимости частой замены инструмента в магазине или ручной смены режущего инструмента при выполнении различных задач обработки, что дополнительно повышает гибкость и адаптивность обработки.

 

V. Способ смены инструмента в дисковом инструментальном магазине
Смена инструмента в дисковом инструментальном магазине — сложный и точный процесс, выполняемый манипулятором. По команде системы управления обрабатывающего центра на смену инструмента манипулятор приходит в движение. Сначала он одновременно захватывает используемый режущий инструмент в шпинделе и выбранный режущий инструмент в инструментальном магазине, а затем поворачивается на 180°. Этот поворот требует высокоточного управления для обеспечения стабильности и точности позиционирования режущих инструментов во время вращения.
После завершения поворота манипулятор точно устанавливает режущий инструмент, извлеченный из шпинделя, в соответствующее положение инструментального магазина и одновременно устанавливает режущий инструмент, извлеченный из инструментального магазина, в шпиндель. При этом такие компоненты, как тяговые штифты и датчики, работают согласованно, обеспечивая точную установку и извлечение режущих инструментов. Затем манипулятор возвращается в исходное положение, завершая весь процесс смены инструмента. Преимущество данного метода смены инструмента заключается в высокой скорости и точности, что соответствует требованиям современных обрабатывающих центров к эффективной и точной обработке.

 

VI. Тенденции развития и технологические инновации журнала «Дисковый инструмент»

 

(А) Повышение скорости и точности смены инструмента
Постоянное развитие технологий обработки предъявляет всё более высокие требования к скорости и точности смены инструмента в дисковых инструментальных магазинах. В будущих дисковых инструментальных магазинах могут использоваться более совершенные технологии привода, высокоточные компоненты трансмиссии и более чувствительные сенсорные датчики для дальнейшего сокращения времени смены инструмента и повышения точности его позиционирования, тем самым повышая общую эффективность и качество обработки на обрабатывающем центре.

 

(B) Увеличение производительности инструмента
Для некоторых сложных задач обработки требуется больше типов и количества режущих инструментов. Поэтому инструментальный магазин дискового типа имеет тенденцию к развитию в сторону увеличения ёмкости. Это может включать инновационную конструкцию дискового магазина, более компактную компоновку компонентов и оптимальное использование общего пространства инструментального магазина для размещения большего количества режущих инструментов без существенного увеличения его объёма.

 

(C) Степень повышения интеллекта и автоматизации
В будущем дисковые инструментальные магазины будут теснее взаимодействовать с системой управления обрабатывающего центра, достигая более высокого уровня интеллектуальности и автоматизации. Например, инструментальный магазин сможет отслеживать износ режущих инструментов в режиме реального времени с помощью датчиков и передавать информацию обратно в систему управления. Система управления будет автоматически корректировать параметры обработки или запрашивать информацию о необходимости замены режущих инструментов в зависимости от степени их износа. Кроме того, функции диагностики неисправностей и раннего оповещения инструментального магазина станут более совершенными, что позволит своевременно выявлять потенциальные проблемы и сокращать время простоя, вызванное неисправностями инструментального магазина.

 

(D) Глубокая интеграция с процессами обработки
При разработке дискового инструментального магазина особое внимание будет уделяться глубокой интеграции с процессами механической обработки. Например, для обработки различных материалов (металлов, композитных материалов и т. д.) и форм деталей (криволинейных поверхностей, отверстий и т. д.) выбор и смена инструментов в инструментальном магазине станут более интеллектуальными. Благодаря взаимодействию с программным обеспечением для планирования процесса обработки, инструментальный магазин сможет автоматически выбирать наиболее подходящие режущие инструменты и порядок их смены, повышая качество и эффективность обработки.

 

VII. Заключение
Дисковый инструментальный магазин, являясь важным компонентом обрабатывающих центров с ЧПУ, имеет сложную и точную конструкцию, определяющую его превосходную производительность в процессе обработки. Каждый компонент, от компонентов дискового инструмента до различных компонентов управления и трансмиссии, играет незаменимую роль. Широкое применение дискового инструментального магазина не только повышает уровень автоматизации и эффективность обработки на обрабатывающем центре, но и обеспечивает точность обработки благодаря точному методу смены инструмента. В условиях непрерывного развития обрабатывающей промышленности дисковый инструментальный магазин по-прежнему обладает большим потенциалом для технологических инноваций и повышения производительности и будет продолжать развиваться в сторону повышения скорости, точности и интеллектуальности, принося больше удобства и ценности в отрасль обработки с ЧПУ.