Полуавтоматическая смена инструмента на чпу что значит

Устройства автоматической смены инструмента станка с ЧПУ

От типа и конструкции устройства автоматической смены инструмента (УАСИ) зависят точность установки инструмента, а следовательно, точность обработки, время смены инструмента, т. е. производительность, а также вся компоновка многооперационного станка.

К автоматическим сменщикам инструмента предъявляются следующие основные требования: 1) быстродействие; 2) высокая надежность и точность перемещения, безударность; 3) большая емкость магазина при минимальной занимаемой площади; 4) неограничение рабочего объема станка; 5) удобство обслуживания; 6) надежность контроля износа и поломки инструментов, предохранения инструментов и их посадочных мест от загрязнения и запыления; 7) возможность ручной смены инструмента.

Устройства автоматической смены инструмента могут быть разделены на 4 основных типа (рис. 1):

Таким образом, автоматическая смена инструмента при обработке деталей на станках может производиться:

Автоматическая смена инструмента в шпинделе позволяет выполнять на многооперационном станке различные технологические операции без перебазирования обрабатываемых деталей с малыми затратами вспомогательного времени.

Когда инструмент передается в рабочую позицию через промежуточную, последняя устанавливается у шпинделя или у магазина, либо в промежуточном носителе. В последнем случае носитель связывает промежуточную и рабочую позиции в единый конструктивный элемент. Промежуточная позиция выполняется в виде двухпозиционной револьверной (рис. 2) или двойной шпиндельной головки.

Конструктивное и компоновочное использование устройств автоматической смены инструмента зависит главным образом от типа станка, расположения шпинделя, количества и типов применяемого инструмента, времени смены инструмента. Классификация способов и устройств АСИ приведена на рис. 3. Револьверные шпиндельные головки (рис. 3, α) вначале получили широкое распространение благодаря относительной простоте устройства. Однако в последние годы они применяются реже из-за малого числа размещаемого в них инструмента и неточностей, вносимых индексацией головок, а также недостаточной их жесткостью. Сменные многошпиндельные головки (рис. 3, б) используют в многооперационных станках при изготовлении крупных серий деталей.

Магазины шпиндельных гильз (рис. 3, в) лишены недостатков, свойственных револьверным шпиндельным головкам, но имеют высокую стоимость вследствие необходимости изготовления большого числа прецизионных шпиндельных узлов. Револьверные магазины с постоянным положением относительно шпинделя (рис. 3, г) содержат больше инструмента, чем револьверные шпиндельные головки, и позволяют разместить шпиндель любой длины. Их недостатки: ограниченная емкость магазина, большой вылет шпинделя, вследствие этого снижение точности обработки, размещение громоздкого магазина непосредственно на шпиндельной бабке вблизи рабочей зоны станка и загромождение рабочей зоны. Магазины инструментов без автооператоров (рис. 3, д) требуют дополнительного радиального перемещения, что ограничивает их емкость и количество вариантов компоновок.

Рис. 3. Классификация способов и устройств автоматической смены инструмента

Перемещение же шпинделя при автоматической смене инструмента (АСИ) к неподвижному магазину нарушает предварительную установку. Устройства автоматической смены инструмента с одним загрузочным оператором (рис. 3, e) получили широкое распространение. При повороте автооператор захватывает одновременно оправки с предыдущим и последующим инструментом, затем осевым перемещением выталкивает их из магазина и шпинделя, поворотом на 180° меняет местами и обратным осевым движением посылает предыдущий инструмент в магазин, который в компоновке нельзя располагать далеко от шпинделя. Магазин с автооператором на каждый инструмент (рис. 3, ж) имеет ограниченную емкость или же получается громоздким. Обслуживание устройства, расположенного в рабочей зоне, затруднено. Магазины с загрузочным и транспортным автооператорами (рис. 3, з) могут быть размещены на достаточном удалении от шпинделя, в удобном для обслуживания месте. Усложнение, связанное с дополнительным автооператором, компенсируется возможностью изготовления магазинов в виде независимых агрегатных узлов различной емкости.

Время смены инструмента может быть сведено к минимуму (до 1 с) применением в устройствах автоматической смены инструмента многозахватных автооператоров (рис. 4), общее количество которых доходит до 16.

Из конструктивных разновидностей магазинов наибольшее распространение получили дисковые и цепные, последние вследствие большой емкости и возможности различного размещения при компоновке. Положение магазина при компоновке в некоторых случаях однозначно определяется конструктивным типом устройства, а в других случаях благо даря автооператорам может быть неоднозначным. Расположение магазина и инструмента при компоновке определяет технология производства и эксплуатация станка и должно соответствовать общим требованиям к устройствам автоматической смены инструмента, которые были рассмотрены выше и здесь только перечисляются:

Для автоматического поиска необходимого инструмента используют различные методы кодирования непосредственно инструментальной оправки или гнезда магазина:

Рис. 5. Резец с автоматической сменой режущей пластины

Источник

Как происходит смена инструмента в станках с ЧПУ?

Активное внедрение числового программного управления (ЧПУ) в производство вызвало расширение использования для обработки сложных деталей универсальных многоцелевых станков. В их работе применяются инструменты разного типа, и для обеспечения бесперебойной работы оборудования требуется автоматизированная смена. Современные механизмы и системы такого назначения заслуживают особого внимания.

Когда производится автоматическая смена инструмента на станках с ЧПУ?

Многофункциональные станки с ЧПУ способны осуществлять полный цикл обработки деталей сложной формы. Весь процесс условно можно подразделить на несколько этапов по виду обработки, на каждом из которых необходим специфический инструмент. Его сменой принято называть замену рабочего режущего инструмента при переходе с одного вида обработки на другой в соответствии с программой.

До настоящего времени используются станки с ЧПУ прежней конструкции и дешевые модели, в которых смена осуществляется вручную. Оператор вынужден останавливать оборудование и менять инструмент.

Для того чтобы избежать остановки оборудования для ручной смены на каждом этапе, современные обрабатывающие центры с ЧПУ оснащаются специальными системами для автоматизации данной операции. Механизмы автоматической смены (АСИ) позволяют устанавливать нужный режущий инструмент в непрерывном режиме, по особой программе. Таким образом, АСИ агрегатов с ЧПУ — это специальный комплект приспособлений, в которых закрепляется весь набор необходимых инструментов и обеспечивается их подача в рабочую зону в нужный момент.

Как производится смена?

Процесс смены инструмента зависит от его разновидности. Однако общий принцип подразумевает такой порядок:

В современных механизмах с ЧПУ закладывается специальная система слежения за состоянием рабочего инструмента. При его несоответствии нормам производится отключение станка и ручная замена в магазине. В ряде моделей и этот процесс автоматизирован, что обеспечивается путем создания запаса идентичных инструментов в магазине.

Когда производится автоматическая смена инструмента на станках с ЧПУ?

Использование АСИ позволяет значительно повысить производительность оборудования за счет исключения его остановки. Она применяется в следующих случаях:

ВАЖНО! Автоматическая замена может применяться и при износе инструмента или его поломке.

Автоматическая смена из магазина с помощью двухзахватного автооператора и двухпозиционной револьверной головки:

Расположение инструментального магазина

Все инструменты, необходимые для полного цикла обработки деталей на станке с ЧПУ, размещаются в инструментальном магазине. Месторасположение этого узла существенно влияет на скорость проведения операции, удобство обслуживания и технические возможности. Выделяются такие варианты его размещения:

В разных модификациях оборудования используется разное расположение магазина в зависимости от назначения оборудования, его габаритов, скорости обработки и количества инструмента. Оптимальная емкость — 30 наименований.

Многоцелевой станок с кассетным инструментальным магазином:

Какие конструкции магазинов бывают?

В станках с ЧПУ применятся инструментальные магазины барабанного, цепного, дискового и планетарного типа. Инструмент в них может располагаться параллельно, перпендикулярно или наклонно к оси вращения шпинделя. Емкость обоймы до 40 единиц способны обеспечить дисковые и барабанные конструкции. Для увеличения емкости (до 100 единиц) требуется цепной тип. Все нужные инструменты закрепляются в специальных ячейках со своим персональным номером. Это облегчает автоматический поиск.

Конструктивно выделяются такие основные разновидности магазинов:

Важно! Инструментальный магазин считается важнейшим элементом системы, и к нему предъявляются повышенные требования.

Классификация устройств АСИ:

Устройство смены инструмента на станках с ЧПУ

В настоящее время используются такие основные разновидности АСИ для станков с ЧПУ со следующим закреплением и поступлением инструментов:

Механизмы АСИ должны обеспечить своевременное использование нужного инструмента, его надежное крепление и точное расположение, минимальное время проведения операции.

Типы устройств АСИ:

Код автоматической смены инструмента

В управляющей команде для ЧПУ используется код М06, означающий АСИ. Команда будет записана так М06 Т5 или Т5 М06, где Т5 означает, что инструмент надо взять из ячейки № 5 магазина.

После осуществления АСИ необходима коррекция длины инструмента. Она производится по команде под кодом G43. В команде используются обозначения, соответствующие номеру и точке перемещения. Например, команда №15 G43 Н5 Z50,0 указывает на параметры при смещении по оси Z.

Схемы компоновки

Наиболее часто используются такие компоновочные схемы:

Принципиальная схема устройства для автоматической смены на оборудовании с ЧПУ:

Может использоваться и комбинированный вариант. В этом случае станок оснащается и револьверной головкой, и инструментальным магазином, что позволяет сократить продолжительность процесса.

Смена рабочего инструмента в станках с ЧПУ является важнейшим технологическим процессом. В современном оборудовании применяются системы АСИ, позволяющие производить операцию по коду в управляющей программе без участия оператора. Использование таких механизмов способствует значительному повышению производительности процесса изготовления сложных деталей, где требуется многократное изменение типа обработки.

Источник

Фрезерные станки ЧПУ с автосменой инструмента

Люди всегда стремились ускорить свою работу сначала они придумали ручной инструмент, затем электрический,
затем сделали фрезер,
потом фрезерный станок с ЧПУ

Но инструмент по-прежнему меняли вручную. Это тоже было медленно. Тогда люди придумали пневматический зажим инструмента, но и это со временем стала для них медленно. Прогресс не стоит на месте и вот люди дошли до линейной авто смены, когда инструмент сменяется уже полностью автоматически

Практически все современные фрезерные станки, оснащённые ЧПУ комплектуются магазинами инструмента. Так именуются устройства, используемые для автоматизации операции замены режущего инструмента.

Операция происходит при переходе (согласно технологической карте) с выполненной операции на следующую при обработке заготовки. Альтернативным наименованием устройства является «накопитель инструментов».

Какие типы магазинов применяются чаще всего

Станкостроителями отдаётся предпочтение следующим моделям накопителей:

Принцип работы рассматриваемого устройства вытекает из его названия. Представляет поворотный механизм, жёстко скреплённый со шпинделем. Вращаясь, он подводит поочерёдно закреплённый инструмент к обрабатываемой детали. Смена инструмента допустима в любой точке, расположенной на линии перемещения шпинделя. Обладает малой ёмкостью, не превышающей 12 позиций.

Все типы магазинов, рассмотренных ниже, это устройства, расположенные отдельно. Механизма рассчитаны на выполнение требуемых манипуляций только в момент фиксации шпинделя в конкретной точке, часто являющейся крайней для перемещения последнего.

В магазине подобного типа резцы установлены по одной линии. В зону обработки заготовки они подаются в процессе возвратно-поступательного перемещения самого механизма.

Эти системы получили своё наименование благодаря их концептуальной похожести на складское оборудование, применяемое при организации хранения различных товаров. Инструмент в них фиксируется на специальных держателях, размещённых, подобно стеллажным полкам, друг над другом. Каждый держатель жёстко закреплён на зубчатом ремне или цепи, которые допускают двухстороннее вертикальное перемещение. Это позволяет подводить требуемый инструмент непосредственно к захватам, которые ставят его в суппорт.

Это самые большие накопители. Число закреплённых в них инструментов может достигать нескольких сотен. Представляют сложную механическую систему. Все фрезы, резцы размещаются в ней согласно специальной нумерации с последующей кодировкой каждого места координатной сеткой, применяемой в подобном складе.

Эти магазины предназначены для многопрофильных обрабатывающих центров, которые способны выполнять чрезвычайно сложную обработку заготовки.
Первые два варианта магазинов, кроме собственно хранения, выступают в качестве держателя инструмента. Они принимают непосредственное участие в процессе обработки заготовки.

Два последних используются исключительно для подачи нужного инструмента. Он достаётся, затем автоматически крепится в суппорте. Последний подводит режущий инструмент напрямую к заготовке, проходящей обработку.

На основании каких принципов функционирует смена инструмента

Независимо от того, какой именно накопитель рассматривается, общий принцип их работы заключается к выполнению двухшагового алгоритма. Получение команды от блока управления, перемещение обрабатывающих приспособлений на фиксированный шаг. Каждый рабочий цикл условно можно разбить на следующие операции:

Этими перемещениями магазина управляет встроенная электроника. Двигателями выступают гидромоторы. Они малоинерционны и, в силу этого, более точны.

Как обеспечивается точность позиционирования

Такой параметр, как функциональность накопителя инструмента, во многом зависит от обеспечиваемой точности позиционирования. Достижение её максимального значения требуется для того, чтобы фреза (резец, сверло) подавались к суппортам, которыми удерживаются (вариант, к обрабатываемой детали) с отклонением от требуемых величин, стремящимся к нулю. Это позволяет решать двуединую задачу: срок службы инструмента продлевается, достигается максимальное качество обработки детали.

Точность позиционирования, в значительном числе станков последних моделей, контролируется специальной оптикой. В качестве измерительного инструмента в ней применяется луч лазера. Подобное решение минимизирует вероятные погрешности позиционирования, сводя их значение к пренебрежимо малым величинам.

Какой лучше выбрать фрезерный станок с автоматической сменой инструмента

Рассмотрим ее на примере надежного высокоточного ЧПУ станка с автосменой линейки WATTSAN (модель 1325).

Рассчитан на серийный выпуск продукции из мягких металлов (пример, Al и сплавы на его основе).

Инструмент меняется автоматически. Для чего используется пневматическая система. Магазин рассчитан на 8 инструментов.

Поставляется производителем в комплекте с парой распределителей, влаги и масла. Что позволяет подключать внешний компрессор.

Датчик давления исключает включение станка при отсоединённой пневматике. Датчик инструмента решает задачу обнуления каждого инструмента с последующим занесением, в соответствующий раздел ПО, его длины.

Допускает применение магазина револьверного либо линейного типа.

Наличие СОЖ (смазывающе-охлаждающих жидкостей) потребовало отказа от стола вакуумного типа. Поэтому на нём удобно обрабатывать неметаллические материалы значительной толщины или металлы. СОЖ по дается, если это предусмотрено программой. Выставленные настройки определяют, нужна она или нет для каждого конкретного инструмента.

Реализован механизм возврата, очистки использованной жидкости, повторного ее применения.

Величина рабочего поля обеспечивает изготовление на станке любых изделий. Реализована возможность вертикального перемещения шпинделя по Z на 300 миллиметров.

Устройство укомплектовано системой управления промышленного стандарта с контроллером модели Syntec 6МА. Блок питания, Mean Well, адаптирован специально под него.

Полную информацию о характеристиках станка и способах его использования можно получить в ТО или при консультации с менеджером отдела сбыта.

Чтобы создать объемные детали из любого материала, надо делать работу на несколько этапов и несколькими рабочими насадками. Фрезерный станок с автоматической сменой инструмента экономит время на этих этапах, выполняя их без остановок.

Источник

Как осуществляется автоматическая смена инструмента на станке с ЧПУ

Осуществляется автоматическая смена инструмента на станках с ЧПУ специальными механизмами с высокой скоростью срабатывания для максимальной оптимизации процесса.

Обрабатывающие станки с ЧПУ оснащаются функцией замены рабочего элемента, выполняемой без участия оператора. Автоматическая смена инструмента на станках с ЧПУ повышает производительность, помогает сократить простои и время на смену обрабатывающего элемента.

Разновидности механизмов

К механизмам автоматической смены относятся магазины инструментов, револьверные головки, автооператоры. Их основная задача выполнить замену в максимально короткие сроки. При этом необходимо получить постоянное, точное позиционирование, когда вылет и расположение оси фрезы или сверла сохраняются.

Револьверную головку используют при низких требованиях к точности и при потребном количестве до 8 единиц. Операция занимает 1-3 сек. После перемещения в рабочее положение один из шпинделей становится приводным, получает вращение от главпривода. Устройство применяется на токарных, фрезерных, сверлильных станках.

Виды конструкций

Конструкция магазина инструментов бывает:

Инструмент в любой из этих конструкций ориентируется параллельно, радиально или под углом к центральной оси шпинделя станка. При потребности 30-40 единиц нужны устройства дискового или барабанного типа, с ростом потребности до 100 единиц – цепного.

Необходимые для обработки инструменты размещаются в гнездах магазина станка. Каждая из ячеек запрограммирована под своим номером, что облегчает поиск. Система датчиков и приборов обратной связи отслеживают его в ячейке.

Способы смены инструмента

Автозамена инструмента происходит по двум схемам, когда магазин перемешается («зонтик») и не перемещается («рука»).

Когда возникает необходимость замены рабочего элемента по схеме «зонтик», система числового программного управления отправляет шпиндель в позицию возле магазина. Он смещается к той же точке, пока не произойдет совмещение фрезы или сверла со свободной ячейкой. Узел главпривода смещается и отпускает отработанный рабочий элемент. Затем магазин проворачивается, подставляя нужное сверло или фрезу. Шпиндель ЧПУ закрепляет его и отъезжает. Устройство занимает исходное положение.

При неподвижном устройстве, узел главпривода подъезжает в заданную позицию возле устройства, которое перемещается пока рабочий элемент расположится рядом со шпинделем. Механическая «рука» захватывает сразу два рабочих элемента – сменный и отработавший, захват отъезжает, меняет инструменты местами. Потом возвращается, сменный элемент фиксируется шпинделем, а другой остается в накопительном устройстве.

Расположение инструментального магазина

Располагаться устройство на станке может на колонне, столе, шпиндельной головке, в зоне вне оборудования.

Монтаж устройства на столе приводит к ограничению полезной площади, значительным потерям времени на операцию смены рабочего элемента, поэтому применяется редко.

Существенно облегчается загрузка и транспортировка, если устройство находится на шпиндельных головках станков. Рабочий элемент подводится до совмещения с осью вращения. Оправку со сверлом берет гильза и переносит из накопителя. При следующем цикле происходит подъем узла главпривода, затем поворот револьверного накопителя.

Смена осуществляется без участия оператора, в автоматическом режиме. Устройство имеет ограничение по вместимости, приличный рабочий ход и мощнее привод, чем у револьверной головки.

Большой вместимостью (на 12-120 единиц) обладают устройства, вынесенные на колонну или за станок. Такая компоновка влечет усложнение конструкции, возникает потребность в автооператорах и транспортных механизмах. Увеличиваются затраты времени. Потребная емкость определяется количеством операций технологического цикла обработки, наружным диаметром, находящегося в накопителе инструмента. Оптимальной принята возможность размещения 30 рабочих элементов.

Компоновочные схемы

Существующие схемы компоновки:

Существующая конструкция магазина шпиндельных гильз, где использована линейная и барабанная компоновка, допускает установку от 15 до 20 гильз. У него достаточно жесткий шпиндельный узел, надежная фиксация. К недостаткам относится то, что механизм слишком громоздкий и дорогой.

Сократить время замены помогают комбинированные механизмы, имеющие револьверную головку и магазин.

Распространены многоцелевые станки, когда замена происходит в 1 шпинделе. У них есть возможность закрепления большого количества инструментов за счет оснащения сменными магазинами, механизмами пакетной замены, стеллажами внестаночного хранения. Манипуляции со сменой рабочего элемента выполняет портальный робот.

Источник