Устройство смены инструмента на ЧПУ станке
Устройство смены инструмента на ЧПУ станке повышает эффективность производственного процесса, устраняя необходимость вмешательства человека для смены инструмента.
Устройство смены инструмента на станке с ЧПУ — это устройство, которое может хранить различные инструменты в инструментальном магазине и автоматически менять инструменты с помощью короткого G-кода. Это сокращает время машинного цикла, устраняя необходимость вручную менять инструменты для выполнения нескольких задач.
В этой статье подробно рассматриваются устройства смены инструмента с ЧПУ, их типы, преимущества и стоимость.
Что такое устройство смены инструмента на ЧПУ станке?
Устройство смены инструмента с ЧПУ позволяет станку с ЧПУ выполнять различные операции обработки за один проход без необходимости остановки станка для ручной смены режущего инструмента для различных операций.
В результате повышается производительность процесса и устраняются человеческие ошибки, такие как неправильная установка инструмента, которые могут повлиять на качество обработки.
Устройства смены инструмента на ЧПУ станке также известны как автоматические устройства смены инструмента (ATC) и требуют специальных шпинделей ATC , которые облегчают автоматическую смену инструмента.
В зависимости от времени, затрачиваемого на смену инструмента, и емкости инструмента, на рынке доступны различные типы ATC.
Хотя ATC впервые использовались на фрезерных и токарных станках, теперь они доступны почти для каждого станка с ЧПУ.
Например, листогибочные станки теперь интегрированы с системой ATC с ЧПУ, которая настраивает движение пуансонов в соответствии с размером заготовки.
ATC также устанавливаются на листогибочных прессах и состоят из челнока, выбирающего инструменты из инструментальной стойки рядом с листогибочным прессом и размещающего их в нужном месте.
Как правило, система смены инструмента с ЧПУ состоит из следующих узлов.
| Узел | Функция |
|---|---|
| Магазин инструментов | Индексируемый блок хранения для нескольких инструментов. |
| Держатели инструментов | Для удержания различных инструментов. |
| Автоматическая смена инструмента | Удаляет текущий инструмент из держателей, прикрепленных к шпинделю станка, и заменяет его новым инструментом в соответствии с программой ЧПУ. |
| Кодовые кольца инструментов и их систем | Для распознавания точного инструмента по программе. |
ATC автоматически выбирает инструмент из магазина в соответствии с программой ЧПУ и вставляет нужный инструмент (установленный в универсальных держателях) в патрон или инструментальный держатель работающего станка с ЧПУ.
Различные держатели инструментов подходят для удержания различных типов режущих инструментов, используемых для различных операций, таких как торцевое фрезерование , фрезерование по профилю, резьбофрезерование, сверление, ратачивание, нарезание резьбы, токарная обработка, и т. д.
| Тип держателя | Цель |
|---|---|
| Держатель на оправке | Для удержания фрезы оправочного типа, необходимой для торцевого фрезерования. |
| Держатель положительного замка | Для удержания хвостовиков |
| Цанговый держатель с прямым хвостовиком | Для крепления инструментов для сверления, развертывания и растачивания. |
| Цанговые держатели сжатия и растяжения | Для удержания инструментов для нарезания резьбы. |
По завершении операции инструмент либо возвращается в магазин, либо заменяется по программе ЧПУ.
Типы устройств смены инструмента на ЧПУ станке
Устройство смены инструмента с ЧПУ может быть пяти типов в зависимости от расположения магазина и количества инструментов.
| Тип | Удерживающая способность инструмента |
|---|---|
| Система ATC с захватным рычагом | максимум 32 инструмента |
| Система ATC с вращающимся барабаном. | максимум 30 инструментов |
| Система ATC с цепным магазином | Минимум 32 и вмещает более 100 инструментов. |
| Система ATC с дисковым магазином | Минимум 32 и максимум 64 инструмента |
| Система ATC с турельной головкой | Максимум 8 инструментов. |
Система ATC с захватным рычагом
Такая система обычно состоит из рычага захвата и диска с магазином, вмещающим до 32 инструментов.
Инструменты, необходимые для работы, последовательно индексируются перед захватным рычагом, и контроллер ЧПУ программируется соответствующим образом.
Во время операции захват выбирает инструменты на основе индексации, указанной в программе, и возвращает инструмент на то же место после завершения операции.
Конструкция захвата инструмента обычно изготавливается из алюминия, а клеммы для захвата инструментов — из закаленной стали.
Пружинный механизм, приводимый в действие вращением рычага, используется для захвата и освобождения инструмента.
Этот тип устройства смены инструмента обычно используется на многошпиндельных токарных станках, таких как Index MS52-6 .
Система ATC с вращающимся барабаном
Этот тип ATC работает с 30 инструментами (максимум), размещенными в магазине на периферии вращающегося барабана.
Система состоит из кулачкового редуктора, отвечающего за смену инструментов с помощью роликовой передачи и кулачков с рифлеными пластинами.
Благодаря меньшей длине блока и упрощенной конструкции системы УВД на основе вращающихся барабанов имеют более быстрое время работы, лучшую эффективность, а также экономичны.
В результате устройства смены инструмента барабанного типа лучше всего подходят для промышленного применения, где желательна высокая производительность.
Система ATC с цепным магазином
Цепь используется с инструментальными магазинами, вмещающими не менее 32 инструментов и не более 100.
В зависимости от запрограммированного положения инструмента цепь индексируется непосредственно перед передней бабкой.
Механизм состоит из поворотного рычага, который меняет инструмент и заменяет его новым инструментом из магазина.
В некоторых современных ATC цепного типа нет отдельного устройства для удаления инструментов, и обработка выполняется, когда инструменты остаются установленными на цепи.
Такая компоновка идеальна для тяжелого машиностроения и массового производства, но обычно связана с более высокими затратами на техническое обслуживание и меньшей скоростью поиска инструментов из-за большого количества инструментов.
Система АТС с дисковым магазином
Это устройство состоит из большого диска и снабжено захватами инструментов по его периферии.
Он может состоять из нескольких магазинов с захватами, удерживающими инструменты во время и после обработки, и подходит для мелко- и среднесерийного производства.
Индексация инструментов выполняется на основе положения захвата.
Системы ATC с дисковыми магазинами обычно имеют более высокую скорость работы, чем цепные системы, и могут вмещать минимум 32 инструмента и максимум 64 инструмента.
В результате, ATC дискового типа идеально подходят для операций, где требуется большая вместимость инструмента с быстрой сменой инструмента.
Система АТС с револьверной головкой
Этот тип системы обычно применяется на токарных станках с ЧПУ , таких как револьверные токарные станки , швейцарские токарные станки и т. д., и может вмещать до 8 инструментов.
Система регулируется с помощью пневматического механизма, а инструменты пронумерованы на головке, которая вращается по часовой стрелке.
Система обычно имеет высокую воспроизводимую точность и идеально подходит для небольших токарных операций.
Устройство смены инструмента с револьверной головкой доступно как на токарных станках с ЧПУ, так и на токарных станках с ручным управлением .
В то время как ручные токарные станки включают индексирование инструмента вручную, токарные станки с ЧПУ требуют, чтобы программист ЧПУ работал с программным обеспечением для программирования токарного станка с ЧПУ и выполнял процесс автоматической смены инструмента с помощью G-кода.
Сколько стоит устройство смены инструмента с ЧПУ?
Стоимость устройства смены инструмента с ЧПУ зависит от его типа, мощности и качества.
Небольшое устройство смены инструмента с ЧПУ от китайского бренда может стоить менее 100 долларов и, как правило, подходит для домашнего использования и мелкосерийного производства.
Принимая во внимание, что крупногабаритное промышленное устройство смены инструмента с ЧПУ от известных брендов, таких как HaasCNC, может стоить до 30 000 долларов или даже больше.
Прямой инструментальный магазин на 6 инструментов может стоить около 200–300 долларов и идеально подходит для фрезерных станков с ЧПУ, используемых для деревообработки.
Точно так же ATC дискового типа, совместимый с шаговым двигателем NEMA34 и способный удерживать около 16 инструментов, может стоить около 600 долларов.
С другой стороны, надежные промышленные АТС барабанного и цепного типа вместимостью более 30 инструментов могут стоить более 3000 долларов.
Однако при покупке устройства смены инструмента для профессионального применения важно выбирать известные бренды, поскольку они обеспечивают надежную работу и хорошее послепродажное обслуживание.
Преимущества использования устройства смены инструмента с ЧПУ
Повышает производительность станка с ЧПУ
Автоматическая смена инструментов сокращает время цикла за счет исключения времени, необходимого для ручной обработки, и, таким образом, повышает производительность станка.
В результате устройства смены инструмента с ЧПУ рекомендуются для промышленного применения, где высокая производительность приводит к высокой прибыли.
Снижение трудозатрат
Используя устройства смены инструмента с ЧПУ, станок может автоматически выполнять несколько функций, что устраняет необходимость в операторе для смены инструмента.
Это снижает трудозатраты, а также повышает безопасность цеха за счет сокращения количества несчастных случаев, вызванных ручными ошибками.
Увеличение вместимости инструмента для хранения станка
Магазины инструментов могут хранить от 8 до 100 инструментов в зависимости от типа ATC.
Такое расположение позволяет машине выполнять сложные и сложные операции без частого участия человека.
Лучшая воспроизводимость процессов и качество продукции
Установка ATC исключает вмешательство оператора во время процесса и, таким образом, снижает количество человеческих ошибок и повышает воспроизводимость процесса.
Вышеуказанные факторы повышают качество конечного продукта, полученного в процессе.
Широкий диапазон размеров
ATC доступны в широком диапазоне размеров и типов, из которых вы можете выбрать в зависимости от ваших требований.
Делаем устройства смены инструмента с ЧПУ доступными практически для любого масштаба бизнес-приложений.
Повышение безопасности работников
Включение ATC позволяет операторам ЧПУ контролировать процесс вместо непосредственного участия, что повышает их безопасность.
Как правило, прогаммист ЧПУ отвечает за первоначальную настройку процесса, а оператор ЧПУ обеспечивает соответствующее соблюдение процесса.
Как работает устройство смены инструмента с ЧПУ?
После получения команды смены инструмента через программу сменяемый инструмент перемещается в фиксированное положение, известное как «позиция смены инструмента».
Рычаг ATC поворачивается между револьверной головкой и магазином, поднимая или опуская инструмент из положения смены инструмента.
Захваты с обеих сторон стрелы могут поворачиваться на 90°, благодаря чему инструменты доставляются к передней поверхности револьверной головки.
Один из захватов отвечает за захват старого инструмента из револьверной головки, а другой берет новый инструмент из магазина.
Затем рычаг поворачивается на 180° и устанавливает инструменты в соответствующие положения.
Относительное движение рычага и шпинделя также может иметь несколько вариантов.
Например, в случае пинольного шпинделя шпиндель перемещается к рычажному захвату, чтобы принять или заменить инструмент.
В то время как для обычных шпинделей сам рвчаг совершает движения внутрь и наружу для вставки или извлечения инструментов.
Однако в цепном типе ATC инструменты кодируются либо физически, либо в магазине, загруженном инструментом.
На основе программы, предоставленной контроллеру ЧПУ, двигатель цепного привода вращается по часовой стрелке или против часовой стрелки, чтобы расположить инструмент в нужном положении.
Добавление устройства смены инструмента увеличивает сложность программирования ЧПУ , так как требует дополнительных кодов для смены инструмента.
T-коды обычно используются для выбора инструмента. Например, T26 в программе означает выбор инструмента номер 26.
Команда M06 в программе указывает ATC на смену инструмента, и ее необходимо выполнить перед командой T.
Что следует учитывать при эксплуатации ATC.
Длина инструмента
Длина инструмента играет важную роль в безопасной работе АТС.
При использовании инструмента, превышающего стандартную допустимую длину, рекомендуется следить за зазором по оси Z, так как контакт между инструментом и обрабатываемой деталью может повредить приспособление.
В случае, если инструмент заблокирован во время работы, рекомендуется немедленно активировать аварийную остановку, чтобы предотвратить любые повреждения.
Вес инструмента
В ATC максимально допустимый вес инструмента включает в себя вес держателя, цанги и всех их частей.
Индивидуальный вес инструмента всегда меньше допустимого веса.
При превышении допустимого веса устройство смены инструмента может не предвидеть заданный обрабатывающий центр, что приведет к неточности процесса.
Последние мысли
Cмена инструмента на ЧПУ станке заменяет инструмент без участия оператора и, таким образом, сокращает время простоя производства.
Она также улучшает вместимость и гибкость станка, позволяя хранить различные инструменты для различных функций.
Тем не менее, устройство смены инструмента рекомендуется для серийного и массового производства, где критически важны скорость и повторяемость.
ATC револьверного типа подходит для небольших проектов, но применим только к токарным станкам.
Для небольших производств с одной или двумя машинами обычно требуется обоснование затрат на установку и обслуживание АТС.
Часто задаваемые вопросы (FAQ)
Сколько времени требуется ATC для смены инструмента?
Время, затрачиваемое диспетчером на смену инструмента, обычно составляет от 3 до 7 секунд.
Почему в магазинном двигателе иногда используется поворотный энкодер?
Включение поворотного энкодера в магазинный двигатель устраняет необходимость в распределительном валу; следовательно, нет времени на остановку, что сокращает время работы АТС.
Что означает «последовательность операций смены инструмента»?
Под последовательностью операции смены инструмента понимается путь, пройденный инструментом от магазина к шпинделю при замене инструмента или наоборот.
Какая польза от команды T в программировании ATC?
Команда T используется для предварительного включения следующего инструмента в операции для оптимизации времени смены инструмента.
Какова стандартная длина инструмента для устройства смены двух манипуляторов ATC?
Стандартная длина инструмента для двухрычажного устройства смены ATC составляет 400 мм.
