Automatski CNC glodalice s mjenjačem alata za svaki budžet

Definicija

Automatski mjenjač alata je uređaj za prijenos, utovar i istovar alata između vretena i spremnika alata. Automatski mjenjač alata je puni naziv ATC u CNC obradi.

Automatski setovi za izmjenu alata pokreću CNC stroj s kontinuiranim radom, odnosno nakon što je svaki proces završen, novi alat koji se koristi u sljedećem procesu automatski se mijenja na vretenu, a vreteno preuzima alat, zamjena alata općenito se dovršava koordiniranim djelovanjem manipulatora, spremnika i vretena.

U usporedbi s viševretenim CNC glodalicama, ATC-u je potrebno samo jedno vreteno u glavi glave, a komponente vretena imaju dovoljnu krutost da zadovolje zahtjeve različitih preciznih obrada. Osim toga, spremnik alata može pohraniti veliki broj alata za višestepenu obradu složenih dijelova, što može značajno poboljšati prilagodljivost i učinkovitost obrade alatnih strojeva. ATC sustav sastoji se od 2 dijela: spremnika alata i uređaja za automatsku izmjenu alata. Ima 2 glavne prednosti: 1. je da je rezervirano samo jedno vreteno, što je korisno za pojednostavljenje strukture vretena i poboljšanje krutosti vretena; 2. je da se u biblioteci može pohraniti veliki broj glodala različitih tipova i funkcija, što je praktično za dovršetak raznih složenih i višestepenih postupaka obrade.

Komplet automatizirane izmjene alata sastoji se od spremnika alata, sustava za odabir alata, mehanizma za izmjenu alata i drugih dijelova, a struktura je složenija. Odgovoran je za prijenos svrdla između spremnika i vretena, guranje svrdla koje se koristi na vreteno, a zatim slanje zamijenjenog svrdla natrag u spremnik. Iako ova metoda izmjene nije tako jednostavna kao prethodna, sprječava pomicanje spremnika i vretena za izmjenu alata te je zamijenjena automatiziranom izmjenjivačem alata. Na taj način se smanjuje raspon kretanja mehaničkih komponenti, izmjena se brže dovršava, a dizajn je također fleksibilniji.

Princip rada

U sustavu automatske izmjene alata, uređaj koji ostvaruje prijenos te utovar i istovar alata između spremnika i vretena naziva se izmjenjivač alata. Postoje dva načina izmjene alata: relativno kretanje spremnika i vretena te manipulator. Uređaj koji koristi relativno kretanje spremnika i vretena za ostvarivanje izmjene alata mora prvo vratiti korišteni alat u spremnik prilikom izmjene alata, a zatim izvaditi novi alat iz spremnika. Dvije radnje ne mogu se izvršiti istovremeno, a vrijeme izmjene alata je dulje.

Međutim, manipulator s izmjenjivačem alata može istovremeno hvatati, utovarivati ​​i istovarivati ​​svrdla u vretenu i spremniku tijekom izmjene, pa se vrijeme izmjene dodatno skraćuje. Metoda izmjene alata pomoću robota je najčešće korištena. To je zato što je manipulator fleksibilan u izmjeni, brz u djelovanju i jednostavan po strukturi. Manipulator može izvršiti niz radnji kao što su hvatanje - izvlačenje - okretanje - umetanje - vraćanje. Kako bi se spriječilo ispadanje svrdla, pomična kandža manipulatora opremljena je mehanizmom za samoblokiranje.

Značajke i prednosti

Usvojeno je vreteno automatske izmjene alata velike snage s dobrim početnim performansama i velikim okretnim momentom, što može u potpunosti iskoristiti prednosti velike brzine i veće učinkovitosti stroja. Koristi servo motor velikog okretnog momenta proizveden u Japanu, koji ima prednosti niske buke, velike brzine i visoke točnosti pozicioniranja. Opremljen jedinstvenim spremnikom alata, možete mijenjati potrebne glodalice po želji. Vrijeme izmjene alata traje samo nekoliko sekundi. Standardni spremnik alata dolazi s 8 alata, a spremnik alata većeg kapaciteta može se prilagoditi.

Troškovi

Cijena CNC glodalice s automatskim izmjenjivačem alata (ATC) može uvelike varirati ovisno o specifikacijama stroja, veličini, značajkama i marki, obično u rasponu od oko $10,800 do više $100,000. CNC glodalice za početnike u hobiju koštaju u prosjeku $12,000, dok su neki vrhunski industrijski ATC CNC glodalice s naprednim mogućnostima, većim radnim površinama i dodatnim značajkama obično skuplje. Sveukupno, prosječna cijena kupnje ATC CNC glodalice s izmjenjivačem alata iznosi oko $16,000. Preporučljivo je konzultirati određene proizvođače ili dobavljače za precizne cijene na temelju vaših potreba.

Većina stolara želi posjedovati ATC CNC glodalicu, ali neki od njih nemaju pojma koliko košta nadogradnja običnog CNC stroja kompletom za automatsku izmjenu alata. Prema 2025 izvješće o tržištu industrijskog CNC-a, morat ćete potrošiti dodatnih $3,000 do $8,000 na vrhu običnog stroja ako želite sami napraviti.

Tehnički podaci

Tipovi

Automatski mjenjači alata podijeljeni su u 3 uobičajena tipa: linearni tip, bubanj i lančani tip, a predstavit ćemo ih jedan po jedan.

Linearni tip

Ovo je vrsta linijskog mjenjača koji se koristi za spremnike s 4 do 12 alata. Odlikuje se brzom izmjenom alata i jednostavnim korištenjem.

Vrsta bubnja

Ovo je vrsta rotacijskog mjenjača, koji je također poznat kao CTM tip ATC i disk tip ATC. Koristi se za spremnike s 8 do 20 alata.

Vrsta lanca

Koristi se za vertikalne CNC strojeve s nižom brzinom izmjene alata. Dizajniran je za spremnike s više od 30 alata, što mu daje najbolji kapacitet nošenja alata.

Kako promijeniti alat u CNC obradi?

Držač rotacijskog alata

Rotacijski držač alata jedan je od najjednostavnijih izmjenjivača koji se obično koristi u CNC tokarilicama. Može biti dizajniran u različitim oblicima kao što su kvadratni, šesterokutni ili aksijalni držač alata tipa diska. Četiri, šest ili više alata se ugrađuju na rotacijski držač, a nastavci se mijenjaju prema uputama numeričkog upravljačkog uređaja. Rotacijski držač alata mora imati dobru čvrstoću i krutost strukture kako bi izdržao otpor rezanju tijekom grube obrade. Budući da točnost obrade tokarenjem uvelike ovisi o položaju vrha alata, kod računalno numerički upravljanih tokarilica položaj alata se ne podešava ručno tijekom procesa obrade, pa je potrebnije odabrati pouzdanu shemu pozicioniranja i razumnu strukturu pozicioniranja kako bi se osiguralo rotiranje alata. Nakon svakog indeksiranja, stalak ima najveću moguću točnost ponavljanja pozicioniranja (obično 0.001-0.005mm). U normalnim okolnostima, radnja promjene rotirajućeg držača uključuje podizanje držača, indeksiranje držača i pritiskanje držača.

Zamjena glave vretena

Izmjena alata na glavi vretena relativno je jednostavna metoda izmjene alata za CNC strojeve s rotirajućim alatima. Ova glava vretena zapravo je spremnik alata s revolverom. Postoje dvije vrste glava vretena: horizontalne i vertikalne. Obično se indeksiranje revolvera koristi za zamjenu glave vretena kako bi se ostvarila automatska izmjena alata. Na svakom vretenu revolvera unaprijed su instalirani rotacijski alati potrebni za svaki proces. Kada se izda naredba za izmjenu alata, svaka glava vretena redom se okreće u položaj za obradu i uključuje se glavno kretanje, tako da odgovarajuće vreteno pokreće svrdlo da se okreće. Ostala vretena u položajima koji nisu za obradu isključuju se iz glavnog gibanja. Uređaj za izmjenu alata vretena štedi niz kompliciranih operacija kao što su automatsko otpuštanje, stezanje, istovar, utovar i istovar, čime se skraćuje vrijeme izmjene i poboljšava pouzdanost izmjene. Međutim, zbog ograničenja prostora položaja, strukturna veličina komponenti vretena ne smije biti prevelika, što utječe na krutost sustava vretena. Kako bi se osigurala krutost vretena, broj vretena mora biti ograničen, inače će se veličina strukture povećati. Stoga je glava vretena s revolverskom glavom obično prikladna samo za strojeve s malo procesa i niskim zahtjevima za preciznošću, kao što su strojevi za bušenje i glodanje s računalnim numeričkim upravljanjem.

Automatski sustav za izmjenu alata

Budući da rotacijski držač alata i izmjenjivač tip revolverske glave ne mogu primiti previše nastavka, ne mogu zadovoljiti potrebe obrade složenih dijelova. Stoga ATC CNC strojevi uglavnom koriste automatske izmjenjivače s magazinima alata. Uređaj s magazinom alata sastoji se od magazina i mehanizma za izmjenu alata, a proces izmjene je složeniji. Prvo, sve nastavke koji se koriste u procesu obrade treba instalirati na standardni držač i nakon prethodnog podešavanja veličine izvan stroja, staviti ih u magazin na određeni način. Prilikom izmjene, prvo odaberite nastavak u magazinu, a zatim će izmjenjivač izvaditi nastavak iz magazina ili vretena za zamjenu, staviti novi nastavak u vreteno i vratiti stari nastavak u magazin. Magazin ima veliki kapacitet i može se montirati sa strane ili iznad glavnog snopa. Budući da postoji samo jedno vreteno u glavnom snopu stroja s automatskim magazinom za izmjenu alata, krutost komponenti vretena trebala bi biti visoka kako bi se zadovoljili zahtjevi precizne obrade. Osim toga, broj bitova u spremniku je velik, pa se može provoditi višeprocesna obrada složenih dijelova, što uvelike poboljšava prilagodljivost i učinkovitost obrade stroja. ATC sustav sa spremnikom prikladan je za centre za bušenje i obradne centre.

Kako odabrati časopis i alat?

Vrsta magazina alata

Spremnik alata koristi se za rezerviranje određenog broja glodala, koja se mogu zamijeniti s glodalima na vretenu pomoću manipulatora. Postoje različite vrste spremnika, kao što su spremnici diskovitog tipa i spremnici lančanog tipa. Oblik i kapacitet spremnika trebaju se odrediti prema tehnološkom opsegu stroja. U spremniku diskovitog alata, smjer glodala je u istom smjeru kao i vreteno. Prilikom promjene svrdla, kutija vretena se podiže u određeni položaj, tako da je svrdlo na vretenu poravnato s donjim položajem spremnika, a glodalo je stegnuto, vreteno je pod kontrolom računala, otpustite ručku, spremnik diskovitog alata pomiče se naprijed, izvlači glodalo na vretenu, a zatim spremnik rotira svrdlo korišteno u sljedećem procesu u položaj poravnat s vretenom, spremnik se vraća unatrag, ubacuje se novo svrdlo u otvor vretena, vreteno steže držač, kutija vretena se spušta u radni položaj, zadatak izmjene alata je završen i sljedeći proces počinje s radom. Prednosti ovog uređaja za izmjenu alata su jednostavna struktura, niska cijena i dobra pouzdanost izmjene. Nedostatak je što je vrijeme izmjene dugo, te je prikladno za obradne centre s malim kapacitetom spremnika. Za obradne centre koji zahtijevaju veliki kapacitet spremnika, koristit će se spremnik lančanog alata. Spremnik ima kompaktnu strukturu i veliki kapacitet spremnika. Oblik lančanika može se izraditi u različite vrste prema rasporedu stroja. Oblik, položaj izmjene također se može izbočiti radi lakše izmjene. Kada je potrebno povećati broj glodala, potrebno je samo povećati duljinu lanca, što donosi praktičnost u dizajnu i proizvodnji spremnika.

Metoda odabira alata

U spremniku se nalazi mnogo bitova. Prije svake promjene, bit se mora odabrati. Uobičajene metode odabira alata uključuju sekvencijalnu metodu i proizvoljnu metodu. Alati se redom ubacuju u držače spremnika prema zahtjevima procesa. Obrada se sastoji u podešavanju bitova redom. Prilikom obrade različitih obradaka, redoslijed bitova u spremniku mora se ponovno podesiti. Prednost je što su pogon i upravljanje spremnikom relativno jednostavni. Stoga je ova metoda prikladna za automatsku izmjenu alata malih i srednjih strojeva s numeričkim upravljanjem s velikim serijama obrade i malim brojem vrsta obradaka. Razvojem numeričkog sustava upravljanja, većina numeričkih sustava upravljanja usvaja metodu proizvoljnog odabira alata, koja je podijeljena na 3 vrste kodiranja držača alata, kodiranje alata i vrstu memorije.

Metoda kodiranja alata

Kod alata ili držača potrebno je identificirati postavljanjem kodne trake na alat ili držač, koja se općenito kodira prema principu binarnog kodiranja. Metoda odabira koristi posebnu strukturu držača alata, a svaki bit ima svoj vlastiti kod, tako da se bit može ponovno koristiti u različitim procesima, a zamijenjeni bit ne treba vraćati u originalni držač. Spremnik velikog kapaciteta može se shodno tome smanjiti. Međutim, svaki bit ima poseban kodni prsten, duljina se produžuje, teško ga je proizvesti, a struktura spremnika i manipulatora postaje komplicirana. Metoda kodiranja držača je da jedan nož odgovara jednom držaču. Alati uklonjeni iz jednog držača moraju se vratiti na isti držač. Bitovi za odabir i postavljanje su nezgrapni i potrebno je dugo vremena za promjenu. Trenutno se metoda memorije široko koristi u obradnim centrima. Na taj se način broj i položaj držača u spremniku mogu pohraniti u PLC CNC sustava u skladu s tim. Informacije o alatu uvijek se pohranjuju u PLC-u, bez obzira u koji se držač alat nalazi. Spremnik je opremljen uređajem za detekciju položaja koji može dobiti informacije o položaju svakog držača. Na taj se način alat može izvaditi i vratiti po želji. Spremnik također ima mehaničko ishodište, tako da će se svaki put kada se odabere nož odabrati i najbliži nož.

Aplikacije

ATC CNC glodalice mogu se koristiti u širokom rasponu industrija, kao što su proizvodnja namještaja i uređenja doma, drveni obrti, ormari, ekrani, oglašavanje, industrija glazbenih instrumenata ili prerada kućišta preciznih instrumenata. Materijali koji se mogu obrađivati ​​uglavnom uključuju razne nemetalne materijale poput drva, stakla, kamena, plastike, akrila i izolacijskih materijala.

Woodworking

Kućna vrata, 3D Strojna obrada valovitih ploča, vrata ormara, vrata od punog drva, vrata od drva za rukotvorine, vrata bez boje, pregrade, izrada prozora za rukotvorine, čistači cipela, ormari i paneli za automate za igre, računalni stolovi i izrada namještaja od ploča.

Izrada plijesni

Može izrađivati ​​metalne kalupe poput bakra, aluminija, željeza i drugih materijala, kao i nemetalne kalupe poput drveta, kamena, plastike, PVC-a i drugih materijala.

Oglašavanje i hobisti

Izrada znakova, izrada logotipa, natpisi, rezanje akrila, blister oblikovanje i dekoracije.

Industrijska proizvodnja

Može izrađivati ​​sve vrste sjenčanih skulptura i reljefnih skulptura, koje se široko koriste u industriji obrta i poklona.

Rješavanje problema

CNC glodalica s ATC-om je najmoćnija klasifikacija strojeva s računalnim numeričkim upravljanjem. Iako su snaga i brzina obrade neusporedive s drugim strojevima s računalnim numeričkim upravljanjem, kao potpuno automatizirana mehanička oprema, dnevni pregled i održavanje su također vrlo potrebni. CNC glodalica s izmjenjivačem alata potpuno se razlikuje od metoda otkrivanja i dijagnosticiranja grešaka običnih strojeva s računalnim numeričkim upravljanjem.

Metoda inspekcije rada stroja

Metoda inspekcije rada je metoda promatranja i praćenja stvarnog rada stroja kako bi se odredio položaj kvara i time pronašao uzrok kvara. Općenito govoreći, kompleti strojeva s numeričkim upravljanjem koriste hidraulične i pneumatske upravljačke dijelove, kao što su automatizirani mjenjač alata, uređaj za izmjenu alata, uređaj za pričvršćivanje i prijenos itd., koji se mogu koristiti za utvrđivanje uzroka kvara putem dijagnoze gibanja.

Metoda analize stanja

CNC sustav ne samo da može prikazati informacije o dijagnozi kvara, već i pružiti različita stanja dijagnoze u obliku adrese dijagnoze i dijagnostičkih podataka. Na primjer, kada se sustav netočno vrati na referentnu točku, možete provjeriti vrijednost statusa relevantnog parametra kako biste utvrdili uzrok kvara.

Metoda provjere CNC programiranja

Metoda provjere CNC programiranja naziva se i metoda testiranja funkcija programa. To je metoda za potvrdu uzroka kvara sastavljanjem posebnog segmenta testnog programa. Možete koristiti metodu ručnog programiranja za sastavljanje programa za testiranje funkcija sustava (kao što su linearno pozicioniranje, kružna interpolacija, rezanje navoja, standardni ciklusi, korisnički makro programi itd.) i pokrenuti testni program kako biste provjerili točnost i pouzdanost stroja za izvođenje tih funkcija, a zatim utvrdili uzrok kvara. Obično se testni program piše s uputama za popravak stroja, a program se pokreće kada se dogodi kvar kako bi se utvrdilo o čemu se radi.

Metoda pregleda instrumenata

Metoda inspekcije instrumenata odnosi se na korištenje konvencionalnih električnih instrumenata za mjerenje napona svake skupine AC i DC napajanja, faznih DC i impulsnih signala itd., kako bi se pronašli kvarovi.

Metoda samodijagnostike numeričkog upravljačkog sustava

Samodijagnostika numeričkog upravljačkog sustava je dijagnostička metoda koja koristi interni program za samodijagnostiku ili poseban dijagnostički softver sustava za samodijagnostiku i testiranje ključnog hardvera unutar sustava i upravljačkog softvera sustava. Uglavnom uključuje samodijagnostiku pri uključivanju, online nadzor i offline testiranje. CNC stroj koristi funkciju samodijagnostike sustava, koja može lako prikazati status signala sučelja između sustava i svakog dijela te otkriti opću lokaciju kvara. To je najčešće korištena metoda u procesu dijagnosticiranja kvara.