Načelo in koraki avtomatske menjave orodij v CNC obdelovalnih centrih

Načelo in koraki avtomatske menjave orodij v CNC obdelovalnih centrih

I. Uvod

II. Načelo avtomatske menjave orodja v CNC obdelovalnih centrih

(I) Osnovni postopek menjave orodja

(II) Analiza gibanja orodja

• Orodje se ustavi skupaj z vretenom in se premakne v položaj za menjavo orodja: Ta postopek zahteva, da se vreteno hitro in natančno ustavi ter se premakne v določen položaj za menjavo orodja prek premikajočega se sistema koordinatnih osi obdelovalnega stroja. Običajno se to gibanje doseže s prenosnim mehanizmom, kot je par vijakov in matic, ki ga poganja motor, da se zagotovi, da natančnost pozicioniranja vretena ustreza zahtevam obdelave.
• Gibanje orodja v nabiralniku orodij: Način gibanja orodja v nabiralniku orodij je odvisen od vrste nabiralnika orodij. Na primer, v verižnem nabiralniku orodij se orodje premika v določen položaj skupaj z vrtenjem verige. Ta postopek zahteva, da pogonski motor nabiralnika orodij natančno nadzoruje kot vrtenja in hitrost verige, da se zagotovi, da orodje natančno doseže položaj za menjavo orodja. V diskastem nabiralniku orodij se pozicioniranje orodja doseže z vrtljivim mehanizmom nabiralnika orodij.
• Premikanje orodja z manipulatorjem za menjavo orodja: Gibanje manipulatorja za menjavo orodja je relativno kompleksno, saj mora doseči tako rotacijsko kot linearno gibanje. Med fazama prijema in sprostitve orodja se mora manipulator približati orodju in ga zapustiti z natančnim linearnim gibanjem. Običajno se to doseže z mehanizmom zobate letve, ki ga poganja hidravlični valj ali zračni valj, ki nato poganja mehansko roko za doseganje linearnega gibanja. Med fazami odvzema in vstavljanja orodja mora manipulator poleg linearnega gibanja izvesti tudi določen kot vrtenja, da se orodje lahko gladko odvzame in vstavi v vreteno ali nabiralnik orodij. To rotacijsko gibanje se doseže s sodelovanjem med mehansko roko in zobniško gredjo, kar vključuje pretvorbo kinematičnih parov.
• Vrnitev orodja v položaj za obdelavo z orodjem: Po končani menjavi orodja se mora vreteno z novim orodjem hitro vrniti v prvotni položaj za obdelavo, da se nadaljujejo nadaljnje operacije obdelave. Ta postopek je podoben premikanju orodja v položaj za menjavo orodja, vendar v nasprotni smeri. Zahteva tudi visoko natančno pozicioniranje in hiter odziv, da se zmanjša čas izpada med procesom obdelave in izboljša učinkovitost obdelave.

III. Koraki avtomatske menjave orodij v CNC obdelovalnih centrih

(I) Nalaganje orodja

• Metoda nalaganja naključnega držala orodja
  Ta metoda nalaganja orodja ima relativno veliko fleksibilnost. Operaterji lahko orodja namestijo v katero koli držalo orodja v reviji orodij. Vendar je treba upoštevati, da je treba po končani namestitvi orodja natančno zabeležiti številko držala orodja, kjer se orodje nahaja, da lahko krmilni sistem v nadaljnjem procesu obdelave natančno najde in pokliče orodje v skladu z navodili programa. Na primer, pri nekaterih kompleksnih obdelavah kalupov je morda treba orodja pogosto menjati glede na različne postopke obdelave. V tem primeru lahko metoda naključnega nalaganja držala orodja priročno razporedi položaje shranjevanja orodij glede na dejansko stanje in izboljša učinkovitost nalaganja orodja.
• Metoda nalaganja fiksnega držala orodja
  Za razliko od metode naključnega nalaganja držal orodja metoda nalaganja fiksnih držal orodja zahteva, da so orodja nameščena v vnaprej določena držala orodja. Prednost te metode je, da so položaji shranjevanja orodij fiksni, kar je za operaterje priročno za pomnjenje in upravljanje, poleg tega pa omogoča hitro pozicioniranje in klicanje orodij s strani krmilnega sistema. Pri nekaterih nalogah serijske proizvodnje, če je proces obdelave relativno fiksen, lahko uporaba metode nalaganja fiksnih držal orodja izboljša stabilnost in zanesljivost obdelave ter zmanjša število nesreč pri obdelavi, ki jih povzročijo napačni položaji shranjevanja orodja.

(II) Izbira orodja

• Zaporedna izbira orodja
  Metoda zaporedne izbire orodja zahteva, da operaterji orodja namestijo v držala za orodje v strogem skladu z zaporedjem tehnološkega procesa pri nalaganju orodij. Med procesom obdelave bo krmilni sistem orodje eno za drugim jemal v skladu z zaporedjem namestitve orodij in jih po uporabi vračal v prvotna držala za orodje. Prednost te metode izbire orodja je v tem, da je enostavna za uporabo in ima nizke stroške, ter je primerna za nekatere obdelovalne naloge z relativno preprostimi obdelovalnimi procesi in fiksnimi zaporedji uporabe orodja. Na primer, pri obdelavi nekaterih preprostih delov gredi je morda potrebnih le nekaj orodij v fiksnem zaporedju. V tem primeru lahko metoda zaporedne izbire orodja izpolni zahteve obdelave in zmanjša stroške ter kompleksnost opreme.
• Naključna izbira orodja
• Izbira orodja za kodiranje držala orodja
  Ta metoda izbire orodja vključuje kodiranje vsakega držala orodja v skladišču orodij in nato eno za drugim vstavljanje orodij, ki ustrezajo kodam držala orodja, v določena držala orodja. Pri programiranju operaterji uporabijo naslov T za določitev kode držala orodja, kjer se orodje nahaja. Krmilni sistem poganja skladišče orodij, da premakne ustrezno orodje v položaj za menjavo orodja v skladu s temi kodnimi informacijami. Prednost metode izbire orodja s kodiranjem držala orodja je, da je izbira orodja bolj prilagodljiva in se lahko prilagodi nekaterim nalogam obdelave z relativno kompleksnimi procesi obdelave in nefiksnimi zaporedji uporabe orodja. Na primer, pri obdelavi nekaterih kompleksnih letalskih delov je morda treba orodja pogosto menjati glede na različne dele obdelave in zahteve procesa, zaporedje uporabe orodja pa je nefiksno. V tem primeru lahko metoda izbire orodja s kodiranjem držala orodja priročno doseže hitro izbiro in zamenjavo orodja ter izboljša učinkovitost obdelave.
• Izbira orodja za računalniški pomnilnik
  Izbira orodja s pomočjo računalniškega pomnilnika je naprednejša in inteligentnejša metoda izbire orodja. Pri tej metodi se številke orodij in njihovi položaji shranjevanja ali številke držal orodja ustrezno shranijo v pomnilnik računalnika ali pomnilnik programabilnega logičnega krmilnika. Ko je treba med procesom obdelave zamenjati orodje, krmilni sistem neposredno pridobi informacije o položaju orodja iz pomnilnika v skladu z navodili programa in upravlja skladišče orodij, da hitro in natančno premakne orodje na položaj za menjavo orodja. Poleg tega, ker si računalnik lahko v realnem času zapomni spremembo naslova shranjevanja orodja, je mogoče orodja naključno jemati iz skladišča in jih vračati v skladišče orodij, kar močno izboljša učinkovitost upravljanja in prilagodljivost uporabe orodij. Ta metoda izbire orodja se pogosto uporablja v sodobnih visoko natančnih in visoko učinkovitih CNC obdelovalnih centrih, še posebej primernih za obdelovalne naloge s kompleksnimi procesi obdelave in številnimi vrstami orodij, kot je obdelava delov, kot so bloki motorjev avtomobilov in glave valjev.

(III) Menjava orodja

• Tako orodje na vretenu kot orodje, ki ga je treba zamenjati v zalogovniku orodij, sta v naključnih držalih orodij.
  V tem primeru je postopek menjave orodja naslednji: Najprej orodni magazin izvede izbiro orodja v skladu z navodili krmilnega sistema, da hitro premakne orodje, ki ga je treba zamenjati, v položaj za menjavo orodja. Nato se dvokraki manipulator iztegne, da natančno prime novo orodje v orodnem magazinu in staro orodje na vretenu. Nato se miza za menjavo orodja zavrti, da novo in staro orodje premakne v ustrezni položaj vretena oziroma orodnega magazina. Nazadnje manipulator vstavi novo orodje v vreteno in ga vpne, hkrati pa staro orodje namesti v prazen položaj orodnega magazina, da zaključi postopek menjave orodja. Ta metoda menjave orodja ima relativno veliko fleksibilnost in se lahko prilagodi različnim procesom obdelave in kombinacijam orodij, vendar ima višje zahteve glede natančnosti manipulatorja in odzivne hitrosti krmilnega sistema.
• Orodje na vretenu je nameščeno v fiksnem držalu orodja, orodje, ki ga je treba zamenjati, pa je v naključnem držalu orodja ali fiksnem držalu orodja.
  Postopek izbire orodja je podoben zgoraj opisani metodi izbire orodja z naključnim držalom orodja. Pri menjavi orodja je treba po odstranitvi orodja iz vretena zavihek orodij predhodno zavrteti v določen položaj za sprejem orodja vretena, da se staro orodje lahko natančno vrne v zavihek orodij. Ta metoda menjave orodja je pogostejša pri nekaterih obdelovalnih nalogah z relativno fiksnimi obdelovalnimi procesi in visoko frekvenco uporabe orodja vretena. Na primer, pri nekaterih postopkih obdelave lukenj v serijski proizvodnji se lahko na vretenu dlje časa uporabljajo specifični svedri ali povrtala. V tem primeru lahko namestitev orodja vretena v fiksno držalo orodja izboljša stabilnost in učinkovitost obdelave.
• Orodje na vretenu je v naključnem držalu orodja, orodje, ki ga je treba zamenjati, pa je v fiksnem držalu orodja.
  Postopek izbire orodja vključuje tudi izbiro določenega orodja iz orodjarne v skladu z zahtevami procesa obdelave. Pri menjavi orodja se orodje, vzeto iz vretena, pošlje na najbližje prazno mesto za orodje za nadaljnjo uporabo. Ta metoda menjave orodja do neke mere upošteva fleksibilnost shranjevanja orodja in udobje upravljanja orodjarne. Primerna je za nekatere obdelovalne naloge z relativno kompleksnimi procesi obdelave, številnimi vrstami orodij in relativno nizko frekvenco uporabe nekaterih orodij. Na primer, pri nekaterih obdelavah kalupov se lahko uporablja več orodij z različnimi specifikacijami, nekatera posebna orodja pa se uporabljajo manj pogosto. V tem primeru lahko namestitev teh orodij v fiksna držala za orodje in shranjevanje rabljenih orodij na vretenu v bližini izboljša stopnjo izkoriščenosti prostora v orodjarni in učinkovitost menjave orodja.

IV. Zaključek