En omfattande analys av verktygsinställningsmetoder i CNC-bearbetningscentraler
I precisionsbearbetningsvärlden i CNC-bearbetningscenter är verktygsinställningens noggrannhet som en hörnsten i en byggnad, vilket direkt avgör bearbetningsnoggrannheten och kvaliteten på det slutliga arbetsstycket. De vanligaste verktygsinställningsmetoderna i borr- och gängmaskiner och CNC-bearbetningscenter inkluderar huvudsakligen verktygsinställning med en verktygsförinställningsenhet, automatisk verktygsinställning och verktygsinställning genom provskärning. Bland dessa har verktygsinställning genom provskärning använts mindre på grund av sina egna begränsningar, medan automatisk verktygsinställning och verktygsinställning med en verktygsförinställningsenhet har blivit mainstream på grund av sina respektive fördelar.
I. Automatisk verktygsinställningsmetod: En perfekt kombination av hög precision och hög effektivitet
Automatisk verktygsinställning bygger på det avancerade verktygsdetekteringssystemet som finns i CNC-bearbetningscentret. Detta system är som en exakt "mästare på verktygsmätning", som kan mäta längden på varje verktyg i varje koordinatriktning på ett ordnat sätt under maskinens normala drift. Det använder avancerade tekniska medel som högprecisionslasersensorer och infraröda detektorer. När verktyget närmar sig detekteringsområdet kan dessa känsliga sensorer snabbt fånga upp verktygets subtila egenskaper och positionsinformation och omedelbart överföra dem till maskinens intelligenta styrsystem. De komplexa och exakta algoritmerna som är förinställda i styrsystemet aktiveras sedan omedelbart, precis som ett matematiskt geni som utför komplexa beräkningar på ett ögonblick, och snabbt och exakt erhåller avvikelsevärdet mellan verktygets faktiska position och den teoretiska positionen. Omedelbart därefter justerar maskinverktyget automatiskt och exakt verktygets kompensationsparametrar enligt dessa beräkningsresultat, vilket gör att verktyget kan positioneras exakt i den ideala positionen i arbetsstyckets koordinatsystem som om det styrdes av en osynlig men extremt exakt hand.
Fördelarna med denna verktygsinställningsmetod är betydande. Dess precision vid verktygsinställning kan betraktas som en fest på mikronnivå eller till och med högre precision. Eftersom den helt eliminerar störningar från subjektiva faktorer som handskakningar och visuella fel som är oundvikliga vid manuell verktygsinställning, minimeras verktygets positioneringsfel. Till exempel, vid bearbetning av ultraprecisionskomponenter inom flyg- och rymdteknik, kan automatisk verktygsinställning säkerställa att positioneringsfelet kontrolleras inom ett mycket litet område vid bearbetning av komplexa krökta ytor som turbinblad, vilket säkerställer profilnoggrannheten och ytkvaliteten hos bladen och möjliggör stabil prestanda för flygmotorn.
Samtidigt presterar automatisk verktygsinställning också utmärkt vad gäller effektivitet. Hela detekterings- och korrigeringsprocessen är som en höghastighets precisionsmaskin, den går smidigt och tar väldigt lite tid. Jämfört med traditionell verktygsinställning genom provskärning kan dess verktygsinställningstid förkortas flera gånger eller till och med dussintals gånger. Vid massproduktion av komponenter som bilmotorblock kan effektiv automatisk verktygsinställning avsevärt minska maskinens stilleståndstid och förbättra produktionseffektiviteten kraftigt, vilket uppfyller bilindustrins strikta krav på snabb produktion och snabb leverans.
Det automatiska verktygsinställningssystemet är dock inte perfekt. Dess utrustningskostnad är hög, som ett berg av kapitalinvesteringar, vilket avskräcker många småföretag. Från upphandling och installation till senare underhåll och uppgradering av systemet krävs en stor mängd kapitalstöd. Dessutom har det automatiska verktygsinställningssystemet relativt höga krav på operatörernas tekniska nivå och underhållsförmåga. Operatörerna behöver ha en djup förståelse för systemets funktionsprincip, parameterinställningar och metoder för felsökning av vanliga fel, vilket utan tvekan utgör en utmaning för företagens talangutveckling och reserv.
II. Verktygsinställning med en verktygsförinställningsenhet: Det vanligaste valet att vara ekonomiskt och praktiskt
Verktygsinställning med en verktygsförinställningsanordning intar en viktig plats inom verktygsinställning i CNC-bearbetningscentraler. Dess största charm ligger i den perfekta balansen mellan ekonomi och praktisk användning. Verktygsförinställningsanordningen kan delas in i en förinställningsanordning i verktyget och en förinställningsanordning utanför verktyget, som var och en har sina egna egenskaper och gemensamt säkerställer den exakta verktygsinställningen vid CNC-bearbetning.
Verktygsinställningsprocessen med en förinställningsenhet utanför maskinen är unik. I det dedikerade området utanför verktygsmaskinen installerar operatören försiktigt verktyget på förinställningsenheten utanför maskinen som har kalibrerats med hög precision i förväg. Den exakta mätanordningen inuti verktygsinställningsanordningen, såsom ett högprecisionsprobsystem, börjar utöva sin "magi". Proben vidrör försiktigt varje nyckeldel av verktyget med mikronnivåprecision och mäter noggrant viktiga parametrar som längd, radie och mikroskopisk geometrisk form på verktygets skäregg. Dessa mätdata registreras snabbt och överförs till verktygsmaskinens styrsystem. Därefter installeras verktyget på verktygsmagasinet eller spindeln på verktygsmaskinen. Maskinens styrsystem ställer noggrant in verktygets kompensationsvärde enligt data som överförs från verktygsinställningsanordningen, vilket säkerställer verktygets noggrannhet under bearbetningsprocessen.
Fördelen med förinställningsanordningen utanför maskinverktyget är att den kan utnyttja maskinverktygets bearbetningstid fullt ut. När maskinverktyget utför en intensiv bearbetningsuppgift kan operatören samtidigt utföra mätning och kalibrering av verktyget utanför maskinverktyget, precis som en parallell och störande produktionssymfoni. Detta parallella driftläge förbättrar avsevärt maskinverktygets totala utnyttjandegrad och minskar tidsslöseriet i produktionsprocessen. Till exempel, i ett formtillverkningsföretag kräver formbearbetning ofta växelvis användning av flera verktyg. Förinställningsanordningen utanför maskinverktyget kan mäta och förbereda nästa verktyg i förväg under formbearbetningsprocessen, vilket gör hela bearbetningsprocessen mer kompakt och effektiv. Samtidigt är mätnoggrannheten hos förinställningsanordningen utanför maskinverktyget relativt hög och kan uppfylla precisionskraven för de flesta konventionella bearbetningar, och dess struktur är relativt oberoende, vilket underlättar underhåll och kalibrering och minskar företagens underhållskostnader för utrustningen.
Verktygsinställning med en förinställningsenhet i maskinverktyget innebär att verktyget placeras direkt på en specifik, fast position inuti maskinverktyget för mätning. När maskinverktygets bearbetning kräver en verktygsinställning, bär spindeln verktyget elegant till mätområdet för den inbyggda förinställningsenheten. Förinställningsenhetens prob möter försiktigt verktyget, och i detta korta och exakta kontaktmoment mäts verktygets relevanta parametrar och dessa värdefulla data överförs snabbt till maskinverktygets styrsystem. Bekvämligheten med verktygsinställning med en förinställningsenhet i maskinverktyget är självklar. Det undviker fram-och-tillbaka-rörelser av verktyget mellan maskinverktyget och förinställningsenheten utanför maskinverktyget, vilket minskar kollisionsrisken under verktygets lastning och urlastning, precis som det ger en säker och bekväm "intern passage" för verktyget. Om verktyget slits eller har en liten avvikelse under bearbetningsprocessen, kan den inbyggda förinställningsenheten upptäcka och korrigera verktyget när som helst, precis som en vakt i beredskap, vilket säkerställer kontinuiteten och stabiliteten i bearbetningsprocessen. Till exempel, vid långsiktig precisionsfräsbearbetning, om verktygets storlek ändras på grund av slitage, kan den inbyggda förinställningsanordningen upptäcka och korrigera det i tid, vilket säkerställer arbetsstyckets storleksprecision och ytkvalitet.
Verktygsinställning med en verktygsförinställningsenhet har dock också vissa begränsningar. Oavsett om det är en förinställningsenhet i eller utanför maskinen, även om dess mätnoggrannhet kan uppfylla de flesta bearbetningskrav, är den fortfarande något sämre inom ultrahög precisionsbearbetning jämfört med det förstklassiga automatiska verktygsinställningssystemet. Dessutom kräver användningen av verktygsförinställningsenheten vissa driftskunskaper och erfarenhet. Operatörer måste vara bekanta med driftprocessen, parameterinställningarna och databehandlingsmetoderna för verktygsförinställningsenheten, annars kan felaktig användning påverka verktygsinställningens precision.
I det faktiska CNC-bearbetningsscenariot måste företag noggrant överväga olika faktorer för att välja lämplig verktygsinställningsmetod. För företag som strävar efter extrem precision, har en stor produktionsvolym och är välfinansierade kan det automatiska verktygsinställningssystemet vara det bästa valet. För de flesta små och medelstora företag blir verktygsinställning med en verktygsförinställningsenhet det föredragna valet på grund av dess ekonomiska och praktiska egenskaper. I framtiden, med kontinuerlig innovation och utveckling av CNC-teknik, kommer verktygsinställningsmetoder säkerligen att fortsätta att utvecklas och modigt gå framåt i riktning mot att vara mer intelligenta, högprecisions-, högeffektiva och lågkostnadsmässiga, vilket kontinuerligt ger impulser till den kraftfulla utvecklingen av CNC-bearbetningsindustrin.