Принцип и этапы автоматической смены инструмента в обрабатывающих центрах с ЧПУ_Новости отрасли_Новости_Qingdao Taizheng Precision Machinery Co., Ltd.

Принцип и этапы автоматической смены инструмента в обрабатывающих центрах с ЧПУ

Аннотация: В этой статье подробно рассматривается важность устройства автоматической смены инструмента в обрабатывающих центрах с ЧПУ, принцип автоматической смены инструмента и конкретные этапы, включая такие аспекты, как загрузка инструмента, выбор инструмента и смена инструмента. Целью курса является глубокий анализ технологии автоматической смены инструмента, предоставление теоретической поддержки и практических рекомендаций по повышению эффективности обработки и точности обрабатывающих центров с ЧПУ, помощь операторам лучше понять и освоить эту ключевую технологию, а затем повысить эффективность производства и качество продукции.

I. Введение

Являясь ключевым оборудованием в современном производстве, обрабатывающие центры с ЧПУ играют решающую роль благодаря своим устройствам автоматической смены инструмента, системам режущего инструмента и устройствам автоматической смены паллет. Применение этих устройств позволяет обрабатывающим центрам завершать обработку нескольких различных частей заготовки после одной установки, что значительно сокращает время простоев без сбоев, эффективно сокращает цикл производства продукции, а также имеет важное значение для повышения точности обработки продукции. В качестве основной части среди них производительность устройства автоматической смены инструмента напрямую связана с уровнем эффективности обработки. Поэтому углубленное исследование его принципа и этапов имеет важное практическое значение.

II. Принцип автоматической смены инструмента в обрабатывающих центрах с ЧПУ

(I) Основной процесс смены инструмента

Хотя в обрабатывающих центрах с ЧПУ существуют различные типы инструментальных магазинов, например дисковые инструментальные магазины и цепные инструментальные магазины, основной процесс смены инструмента одинаков. Когда устройство автоматической смены инструмента получает команду на смену инструмента, вся система быстро запускает программу смены инструмента. Во-первых, шпиндель немедленно перестанет вращаться и точно остановится в заданном положении смены инструмента благодаря высокоточной системе позиционирования. Впоследствии активируется механизм разжима инструмента, чтобы привести инструмент на шпинделе в заменяемое состояние. Между тем, в соответствии с инструкциями системы управления, магазин инструментов приводит в действие соответствующие передающие устройства для быстрого и точного перемещения нового инструмента в положение смены инструмента, а также выполняет операцию разжима инструмента. Затем двуручный манипулятор быстро захватывает одновременно и новый, и старый инструменты. После того, как стол смены инструмента повернется в правильное положение, манипулятор устанавливает новый инструмент на шпиндель и помещает старый инструмент в пустое положение магазина инструментов. Наконец, шпиндель выполняет зажимное действие, чтобы надежно удерживать новый инструмент, и возвращается в исходное положение обработки по инструкциям системы управления, завершая, таким образом, весь процесс смены инструмента.

(II) Анализ движения инструмента

В процессе смены инструмента в обрабатывающем центре движение инструмента в основном состоит из четырех ключевых частей:

Инструмент останавливается вместе со шпинделем и перемещается в положение смены инструмента. Этот процесс требует, чтобы шпиндель быстро и точно прекратил вращаться и переместился в определенное положение смены инструмента через систему перемещения осей координат станка. Обычно это движение достигается с помощью механизма передачи, такого как пара винт-гайка, приводимая в движение двигателем, чтобы гарантировать, что точность позиционирования шпинделя соответствует требованиям обработки.
Перемещение инструмента в магазине инструментов: Режим движения инструмента в магазине инструментов зависит от типа магазина инструментов. Например, в инструментальном магазине цепного типа инструмент перемещается в заданное положение вместе с вращением цепи. Этот процесс требует, чтобы приводной двигатель магазина инструментов точно контролировал угол вращения и скорость цепи, чтобы гарантировать, что инструмент может точно достичь положения смены инструмента. В инструментальном магазине дискового типа позиционирование инструмента достигается за счет вращающегося механизма инструментального магазина.
Перемещение инструмента с помощью манипулятора смены инструмента. Движение манипулятора смены инструмента относительно сложное, поскольку оно должно обеспечивать как вращательное, так и линейное движение. На этапах захвата и освобождения инструмента манипулятору необходимо приближаться к инструменту и покидать его посредством точного линейного движения. Обычно это достигается с помощью реечного механизма, приводимого в движение гидравлическим цилиндром или пневматическим цилиндром, который затем приводит в движение механический рычаг для достижения линейного перемещения. На этапах извлечения и установки инструмента, помимо линейного перемещения, манипулятору также необходимо выполнить поворот на определенный угол, чтобы обеспечить плавное извлечение инструмента и вставку в шпиндель или инструментальный магазин. Это вращательное движение достигается за счет взаимодействия механического рычага и вала-шестерни, включающего преобразование кинематических пар.
Перемещение инструмента Возвращение в положение обработки с помощью 主轴: После завершения смены инструмента шпиндель должен быстро вернуться в исходное положение обработки с новым инструментом, чтобы продолжить последующие операции обработки. Этот процесс аналогичен движению инструмента в положение смены инструмента, но в противоположном направлении. Это также требует высокоточного позиционирования и быстрого реагирования, чтобы сократить время простоя в процессе обработки и повысить эффективность обработки.

III. Этапы автоматической смены инструмента в обрабатывающих центрах с ЧПУ

(I) Загрузка инструмента

Случайный метод загрузки держателя инструмента
Этот метод загрузки инструмента обладает относительно высокой гибкостью. Операторы могут размещать инструменты в любом держателе инструментов в инструментальном магазине. Однако следует отметить, что после завершения установки инструмента необходимо точно записать номер инструментального держателя, где находится инструмент, чтобы система управления могла точно найти и вызвать инструмент согласно инструкциям программы в последующем процессе обработки. Например, при сложной обработке пресс-форм может потребоваться частая смена инструментов в соответствии с различными процедурами обработки. В этом случае метод случайной загрузки держателя инструмента позволяет удобно расположить места хранения инструментов в соответствии с реальной ситуацией и повысить эффективность загрузки инструмента.
Фиксированный метод загрузки держателя инструмента
В отличие от метода загрузки случайного держателя инструмента, метод загрузки фиксированного держателя инструмента требует, чтобы инструменты были помещены в предварительно заданные держатели инструментов. Преимущество этого метода в том, что места хранения инструментов фиксированы, что удобно для запоминания и управления операторами, а также способствует быстрому позиционированию и вызову инструментов системой управления. В некоторых задачах обработки серийного производства, если процесс обработки относительно фиксирован, использование метода загрузки фиксированного держателя инструмента может повысить стабильность и надежность обработки и уменьшить количество несчастных случаев при обработке, вызванных неправильным положением хранения инструмента.

(II) Выбор инструмента

Выбор инструмента является ключевым звеном в процессе автоматической смены инструмента, и его цель — быстро и точно выбрать указанный инструмент из магазина инструментов для удовлетворения потребностей различных процедур обработки. В настоящее время существуют в основном следующие два распространенных метода выбора инструмента:

Последовательный выбор инструмента
Метод последовательного выбора инструмента требует от операторов размещения инструментов в инструментальных держателях в строгом соответствии с последовательностью технологического процесса при загрузке инструментов. В процессе обработки система управления будет брать инструменты один за другим в соответствии с последовательностью размещения инструментов и после использования возвращать их в исходные держатели инструментов. Преимущество этого метода выбора инструмента заключается в том, что он прост в эксплуатации, имеет низкую стоимость и подходит для некоторых задач обработки с относительно простыми процессами обработки и фиксированной последовательностью использования инструмента. Например, при обработке некоторых простых деталей вала может потребоваться всего несколько инструментов в фиксированной последовательности. В этом случае метод последовательного выбора инструмента может удовлетворить требования обработки и снизить стоимость и сложность оборудования.
Случайный выбор инструмента
Кодирование держателя инструмента Выбор инструмента
Этот метод выбора инструмента включает в себя кодирование каждого держателя инструмента в магазине инструментов и последующую установку инструментов, соответствующих кодам держателя инструмента, в указанные держатели инструментов один за другим. При программировании операторы используют адрес T для указания кода держателя инструмента, в котором находится инструмент. Система управления управляет магазином инструментов, чтобы переместить соответствующий инструмент в положение смены инструмента в соответствии с этой кодовой информацией. Преимущество метода выбора инструмента с кодированием держателя инструмента заключается в том, что выбор инструмента является более гибким и может адаптироваться к некоторым задачам обработки с относительно сложными процессами обработки и нефиксированными последовательностями использования инструмента. Например, при обработке некоторых сложных авиационных деталей может потребоваться частая смена инструментов в соответствии с различными частями обработки и требованиями процесса, а последовательность использования инструментов не является фиксированной. В этом случае метод выбора инструмента с кодированием держателя инструмента может удобно реализовать быстрый выбор и замену инструментов и повысить эффективность обработки.
Выбор инструмента памяти компьютера
Выбор инструмента из памяти компьютера — это более продвинутый и интеллектуальный метод выбора инструмента. При этом способе номера инструментов и места их хранения или номера держателей инструментов соответственно запоминаются в памяти компьютера или памяти программируемого логического контроллера. Когда необходимо сменить инструменты в процессе обработки, система управления напрямую получает информацию о положении инструментов из памяти в соответствии с инструкциями программы и управляет магазином инструментов, чтобы быстро и точно переместить инструменты в положение смены инструмента. Более того, поскольку изменение адреса хранения инструментов может запоминаться компьютером в режиме реального времени, инструменты можно извлекать и отправлять обратно в магазин инструментов в произвольном порядке, что значительно повышает эффективность управления и гибкость использования инструментов. Этот метод выбора инструмента широко используется в современных высокоточных и высокопроизводительных обрабатывающих центрах с ЧПУ, особенно подходящих для задач обработки со сложными процессами обработки и многочисленными типами инструментов, таких как обработка таких деталей, как блоки автомобильных двигателей и головки цилиндров.

(III) Смена инструмента

Процесс смены инструмента можно разделить на следующие ситуации в зависимости от типов державок инструмента на шпинделе и заменяемого инструмента в инструментальном магазине:

И инструмент на шпинделе, и инструмент, подлежащий замене, в инструментальном магазине находятся в случайных держателях инструментов.
В этом случае процесс смены инструмента выглядит следующим образом: во-первых, магазин инструментов выполняет операцию выбора инструмента в соответствии с инструкциями системы управления для быстрого перемещения заменяемого инструмента в положение смены инструмента. Затем двуплечий манипулятор выдвигается и точно захватывает новый инструмент в инструментальном магазине и старый инструмент на шпинделе. Затем стол для замены инструмента вращается, чтобы повернуть новый инструмент и старый инструмент в соответствующие положения шпинделя и магазина инструментов соответственно. Наконец, манипулятор вставляет новый инструмент в шпиндель и зажимает его, одновременно помещая старый инструмент в пустое положение магазина инструментов, чтобы завершить операцию смены инструмента. Этот метод смены инструмента обладает относительно высокой гибкостью и может адаптироваться к различным процессам обработки и комбинациям инструментов, но предъявляет более высокие требования к точности манипулятора и скорости реакции системы управления.
Инструмент на шпинделе помещен в фиксированный держатель инструмента, а заменяемый инструмент находится в произвольном держателе инструмента или фиксированном держателе инструмента.
Процесс выбора инструмента аналогичен описанному выше методу случайного выбора держателя инструмента. При смене инструмента, после снятия инструмента со шпинделя, магазин инструментов необходимо заранее повернуть в определенное положение для приема инструмента шпинделя, чтобы старый инструмент можно было аккуратно отправить обратно в магазин инструментов. Этот метод смены инструмента чаще встречается в некоторых задачах обработки с относительно фиксированными процессами обработки и высокой частотой использования инструмента шпинделя. Например, в некоторых процедурах обработки отверстий при серийном производстве на шпинделе в течение длительного времени могут использоваться специальные сверла или развертки. В этом случае размещение инструмента шпинделя в фиксированном держателе инструмента может повысить стабильность и эффективность обработки.
Инструмент на шпинделе находится в произвольном держателе инструмента, а заменяемый инструмент находится в фиксированном держателе инструмента.
Процесс выбора инструмента также заключается в выборе указанного инструмента из магазина инструментов в соответствии с требованиями процесса обработки. При смене инструмента снятый со шпинделя инструмент будет отправлен на ближайшую пустую позицию инструмента для последующего использования. Этот способ смены инструмента в определенной степени учитывает гибкость хранения инструмента и удобство управления инструментальным магазином. Он подходит для некоторых задач обработки с относительно сложными процессами обработки, многочисленными типами инструментов и относительно низкой частотой использования некоторых инструментов. Например, при обработке некоторых форм можно использовать несколько инструментов с разными характеристиками, но некоторые специальные инструменты используются реже. В этом случае размещение этих инструментов в фиксированных держателях инструментов и хранение использованных инструментов на шпинделе поблизости может улучшить коэффициент использования пространства в инструментальном магазине и эффективность смены инструмента.

IV. Заключение

Принцип и этапы автоматической смены инструмента в обрабатывающих центрах с ЧПУ представляют собой сложную и точную системную разработку, требующую технических знаний в различных областях, таких как механическая конструкция, электрическое управление и программирование. Глубокое понимание и освоение технологии автоматической смены инструмента имеют большое значение для повышения эффективности обработки, точности обработки и надежности оборудования обрабатывающих центров с ЧПУ. Благодаря постоянному развитию обрабатывающей промышленности и технологическому прогрессу устройства автоматической смены инструмента обрабатывающих центров с ЧПУ также будут продолжать внедряться и совершенствоваться, переходя к более высокой скорости, более высокой точности и более высокому интеллекту, чтобы удовлетворить растущий спрос на обработку сложных деталей и обеспечить мощную поддержку для продвижения трансформации и модернизации обрабатывающей промышленности. В практических приложениях операторы должны разумно выбирать методы загрузки инструмента, методы выбора инструмента и стратегии смены инструмента в соответствии с характеристиками и требованиями задач обработки, чтобы в полной мере использовать преимущества обрабатывающих центров с ЧПУ, повысить эффективность производства и качество продукции. Между тем, производители оборудования также должны постоянно оптимизировать процессы проектирования и производства устройств автоматической смены инструмента, чтобы повысить производительность и стабильность оборудования и предоставить пользователям более качественные и эффективные решения для обработки с ЧПУ.