Principen och stegen för automatisk verktygsväxling i CNC-bearbetningscentraler

Princip och steg för automatisk verktygsväxling i CNC-bearbetningscentraler

I. Introduktion

II. Principen för automatisk verktygsväxling i CNC-bearbetningscentraler

(I) Grundläggande process för verktygsbyte

(II) Analys av verktygsrörelse

• Verktyget stannar med spindeln och rör sig till verktygsväxlingspositionen: Denna process kräver att spindeln slutar rotera snabbt och exakt och rör sig till den specifika verktygsväxlingspositionen genom det rörliga systemet för maskinverktygets koordinataxlar. Vanligtvis uppnås denna rörelse genom transmissionsmekanismen, såsom skruv-mutter-paret som drivs av motorn, för att säkerställa att spindelns positioneringsnoggrannhet uppfyller bearbetningskraven.
• Verktygets rörelse i verktygsmagasinet: Verktygets rörelseläge i verktygsmagasinet beror på typen av verktygsmagasin. Till exempel, i ett kedjeliknande verktygsmagasin rör sig verktyget till den angivna positionen tillsammans med kedjans rotation. Denna process kräver att verktygsmagasinets drivmotor exakt styr kedjans rotationsvinkel och hastighet för att säkerställa att verktyget kan nå verktygsväxlingspositionen korrekt. I ett skivliknande verktygsmagasin uppnås verktygets positionering genom verktygsmagasinets rotationsmekanism.
• Verktygsöverföringsrörelse med verktygsväxlingsmanipulatorn: Verktygsväxlingsmanipulatorns rörelse är relativt komplex eftersom den behöver uppnå både rotations- och linjära rörelser. Under verktygsgripandet och verktygsfrigörandet måste manipulatorn närma sig och lämna verktyget genom en exakt linjär rörelse. Vanligtvis uppnås detta med hjälp av kuggstångsmekanismen som drivs av en hydraulcylinder eller en luftcylinder, som sedan driver den mekaniska armen för att uppnå linjär rörelse. Under verktygsutdragningen och verktygsinsättningen måste manipulatorn, förutom linjär rörelse, också utföra en viss rotationsvinkel för att säkerställa att verktyget smidigt kan dras ut från och in i spindeln eller verktygsmagasinet. Denna rotationsrörelse uppnås genom samarbete mellan den mekaniska armen och kugghjulsaxeln, vilket involverar omvandling av kinematiska par.
• Verktygets rörelse tillbaka till bearbetningspositionen med 主轴: Efter att verktygsbytet är klart måste spindeln snabbt återgå till den ursprungliga bearbetningspositionen med det nya verktyget för att fortsätta efterföljande bearbetningsoperationer. Denna process liknar verktygets rörelse till verktygsbytespositionen men i motsatt riktning. Det kräver också hög precisionspositionering och snabb respons för att minska stilleståndstiden under bearbetningsprocessen och förbättra bearbetningseffektiviteten.

III. Steg för automatiskt verktygsbyte i CNC-bearbetningscenter

(I) Verktygsladdning

• Slumpmässig verktygshållarladdningsmetod
  Denna verktygsladdningsmetod har relativt hög flexibilitet. Operatörer kan placera verktyg i vilken verktygshållare som helst i verktygsmagasinet. Det bör dock noteras att efter att verktygsinstallationen är klar måste numret på verktygshållaren där verktyget är placerat registreras noggrant så att styrsystemet korrekt kan hitta och anropa verktyget enligt programinstruktionerna i den efterföljande bearbetningsprocessen. Till exempel, i viss komplex formbearbetning kan verktyg behöva bytas ofta enligt olika bearbetningsprocedurer. I detta fall kan den slumpmässiga verktygshållarladdningsmetoden bekvämt arrangera verktygens förvaringspositioner enligt den faktiska situationen och förbättra verktygsladdningens effektivitet.
• Fast verktygshållarladdningsmetod
  Till skillnad från den slumpmässiga metoden för laddning av verktygshållare kräver den fasta metoden för laddning av verktygshållare att verktygen placeras i förinställda specifika verktygshållare. Fördelen med denna metod är att verktygens förvaringspositioner är fasta, vilket är bekvämt för operatörer att komma ihåg och hantera, och det bidrar också till snabb positionering och anrop av verktyg av styrsystemet. I vissa batchproduktionsuppgifter, om bearbetningsprocessen är relativt fast, kan användningen av den fasta metoden för laddning av verktygshållare förbättra bearbetningens stabilitet och tillförlitlighet och minska bearbetningsolyckor orsakade av felaktiga verktygsförvaringspositioner.

(II) Verktygsval

• Sekventiellt verktygsval
  Den sekventiella verktygsvalsmetoden kräver att operatörerna placerar verktyg i verktygshållarna i strikt enlighet med den tekniska processsekvensen vid laddning av verktyg. Under bearbetningsprocessen tar styrsystemet verktygen ett efter ett enligt verktygens placeringsordning och sätter tillbaka dem i de ursprungliga verktygshållarna efter användning. Fördelen med denna verktygsvalsmetod är att den är enkel att använda och har en låg kostnad, och den är lämplig för vissa bearbetningsuppgifter med relativt enkla bearbetningsprocesser och fasta verktygsanvändningssekvenser. Till exempel, vid bearbetning av vissa enkla axeldelar kan endast ett fåtal verktyg i en fast sekvens behövas. I detta fall kan den sekventiella verktygsvalsmetoden uppfylla bearbetningskraven och minska kostnaden och komplexiteten hos utrustningen.
• Slumpmässigt verktygsval
• Verktygshållare Kodning Verktygsval
  Denna verktygsvalsmetod innebär att varje verktygshållare kodas i verktygsmagasinet och sedan placeras verktygen som motsvarar verktygshållarkoderna i de angivna verktygshållarna ett efter ett. Vid programmering använder operatörerna adressen T för att ange verktygshållarkoden där verktyget är placerat. Styrsystemet driver verktygsmagasinet för att flytta motsvarande verktyg till verktygsbytespositionen enligt denna kodningsinformation. Fördelen med verktygsvalsmetoden för verktygshållarkodning är att verktygsvalet är mer flexibelt och kan anpassas till vissa bearbetningsuppgifter med relativt komplexa bearbetningsprocesser och obestämda verktygsanvändningssekvenser. Till exempel, vid bearbetning av vissa komplexa flygkomponenter kan verktyg behöva bytas ofta enligt olika bearbetningsdelar och processkrav, och verktygsanvändningssekvensen är obestämd. I detta fall kan verktygsvalsmetoden för verktygshållarkodning enkelt realisera snabbt val och utbyte av verktyg och förbättra bearbetningseffektiviteten.
• Val av datorminnesverktyg
  Verktygsval i datorminne är en mer avancerad och intelligent metod för verktygsval. Med denna metod lagras verktygsnumren och deras lagringspositioner eller verktygshållarnummer i datorns minne eller i den programmerbara logikstyrenhetens minne. När det är nödvändigt att byta verktyg under bearbetningsprocessen hämtar styrsystemet direkt verktygens positionsinformation från minnet enligt programinstruktionerna och driver verktygsmagasinet för att snabbt och exakt flytta verktygen till verktygsväxlingspositionen. Eftersom datorn kan komma ihåg ändringen av verktygslagringsadressen i realtid kan verktyg dessutom tas ut och skickas tillbaka slumpmässigt i verktygsmagasinet, vilket avsevärt förbättrar hanteringseffektiviteten och användningsflexibiliteten för verktyg. Denna verktygsvalsmetod används ofta i moderna högprecisions- och högeffektiva CNC-bearbetningscentra, särskilt lämplig för bearbetningsuppgifter med komplexa bearbetningsprocesser och många typer av verktyg, såsom bearbetning av delar som bilmotorblock och cylinderhuvuden.

(III) Verktygsbyte

• Både verktyget på spindeln och verktyget som ska bytas ut i verktygsmagasinet finns i slumpmässiga verktygshållare.
  I detta fall är verktygsbytesprocessen följande: Först utför verktygsmagasinet verktygsvalet enligt styrsystemets instruktioner för att snabbt flytta verktyget som ska bytas till verktygsbytespositionen. Därefter sträcker sig dubbelarmsmanipulatorn för att exakt gripa tag i det nya verktyget i verktygsmagasinet och det gamla verktyget på spindeln. Därefter roterar verktygsbytesbordet för att rotera det nya verktyget och det gamla verktyget till motsvarande positioner för spindeln respektive verktygsmagasinet. Slutligen sätter manipulatorn in det nya verktyget i spindeln och klämmer fast det, och placerar samtidigt det gamla verktyget i verktygsmagasinets tomma position för att slutföra verktygsbytet. Denna verktygsbytesmetod har relativt hög flexibilitet och kan anpassas till olika bearbetningsprocesser och verktygskombinationer, men den har högre krav på manipulatorns noggrannhet och styrsystemets svarshastighet.
• Verktyget på spindeln placeras i en fast verktygshållare, och verktyget som ska bytas ut finns i en slumpmässig verktygshållare eller en fast verktygshållare.
  Verktygsvalsprocessen liknar den ovanstående metoden för slumpmässigt verktygsval av verktygshållare. Vid verktygsbyte, efter att verktyget tagits från spindeln, måste verktygsmagasinet roteras i förväg till den specifika positionen för att ta emot spindelverktyget så att det gamla verktyget korrekt kan skickas tillbaka till verktygsmagasinet. Denna verktygsbytesmetod är vanligare i vissa bearbetningsuppgifter med relativt fasta bearbetningsprocesser och hög användningsfrekvens för spindelverktyget. Till exempel, i vissa hålbearbetningsprocedurer för batchproduktion kan specifika borrar eller upprymmare användas på spindeln under lång tid. I detta fall kan placering av spindelverktyget i en fast verktygshållare förbättra bearbetningens stabilitet och effektivitet.
• Verktyget på spindeln finns i en slumpmässig verktygshållare, och verktyget som ska bytas ut finns i en fast verktygshållare.
  Verktygsvalsprocessen går också ut på att välja det specificerade verktyget från verktygsmagasinet enligt bearbetningsprocessens krav. Vid verktygsbyte skickas verktyget som tas från spindeln till närmaste tomma verktygsposition för senare användning. Denna verktygsbytesmetod tar till viss del hänsyn till flexibiliteten i verktygsförvaring och bekvämligheten med verktygsmagasinhantering. Den är lämplig för vissa bearbetningsuppgifter med relativt komplexa bearbetningsprocesser, många typer av verktyg och relativt låg användningsfrekvens för vissa verktyg. Till exempel kan vid viss formbearbetning flera verktyg med olika specifikationer användas, men vissa specialverktyg används mer sällan. I detta fall kan placering av dessa verktyg i fasta verktygshållare och förvaring av de använda verktygen på spindeln i närheten förbättra utrymmesutnyttjandet i verktygsmagasinet och verktygsbyteseffektiviteten.

IV. Slutsats