Прынцып і этапы аўтаматычнай змены інструмента ў апрацоўчых цэнтрах з ЧПУ
Анатацыя: У гэтым артыкуле падрабязна разглядаецца важнасць прылады аўтаматычнай змены інструмента ў апрацоўчых цэнтрах з ЧПУ, прынцып аўтаматычнай змены інструмента і канкрэтныя этапы, у тым ліку такія аспекты, як загрузка інструмента, выбар інструмента і змена інструмента. Яго мэта — глыбока прааналізаваць тэхналогію аўтаматычнай змены інструмента, даць тэарэтычную падтрымку і практычныя рэкамендацыі па павышэнні эфектыўнасці апрацоўкі і дакладнасці апрацоўчых цэнтраў з ЧПУ, дапамагчы аператарам лепш зразумець і авалодаць гэтай ключавой тэхналогіяй, а затым павысіць эфектыўнасць вытворчасці і якасць прадукцыі.
I. Уводзіны
Як ключавое абсталяванне ў сучаснай вытворчасці, апрацоўчыя цэнтры з ЧПУ адыгрываюць вырашальную ролю дзякуючы сваім прыладам аўтаматычнай змены інструмента, сістэмам рэжучага інструмента і прыладам аўтаматычнай змены паддонаў. Выкарыстанне гэтых прылад дазваляе апрацоўчым цэнтрам выконваць апрацоўку некалькіх розных частак апрацоўванай дэталі пасля адной устаноўкі, значна скарачаючы час прастою без збояў, эфектыўна скарачаючы цыкл вытворчасці прадукцыі, а таксама маючы значнае значэнне для павышэння дакладнасці апрацоўкі прадукцыі. Як асноўная частка сярод іх, прадукцыйнасць прылады аўтаматычнай змены інструмента непасрэдна звязана з узроўнем эфектыўнасці апрацоўкі. Таму паглыбленае даследаванне яе прынцыпу і этапаў мае важную практычную каштоўнасць.
II. Прынцып аўтаматычнай змены інструмента ў апрацоўчых цэнтрах з ЧПУ
(I) Асноўны працэс змены інструмента
Нягледзячы на тое, што ў апрацоўчых цэнтрах з ЧПУ існуюць розныя тыпы крам інструментаў, такія як дыскавыя крамы інструментаў і ланцуговыя крамы інструментаў, асноўны працэс змены інструментаў аднолькавы. Калі прылада аўтаматычнай змены інструментаў атрымлівае каманду на змену інструментаў, уся сістэма хутка запускае праграму змены інструментаў. Спачатку шпіндзель неадкладна спыняе кручэнне і дакладна спыняецца ў зададзеным становішчы змены інструментаў з дапамогай высокадакладнай сістэмы пазіцыянавання. Пасля гэтага актывуецца механізм адціску інструмента, каб перавесці інструмент на шпіндзель у стан, прыдатны для замены. Тым часам, у адпаведнасці з камандамі сістэмы кіравання, крама інструментаў прыводзіць у рух адпаведныя перадаткавыя прылады, каб хутка і дакладна перамясціць новы інструмент у становішча змены інструментаў, а таксама выконвае аперацыю адціску інструмента. Затым двухрукавы маніпулятар хутка дзейнічае, каб дакладна захапіць як новы, так і стары інструменты адначасова. Пасля таго, як стол для змены інструментаў павернецца ў патрэбнае становішча, маніпулятар усталёўвае новы інструмент на шпіндзель і размяшчае стары інструмент у пустым месцы крамы інструментаў. Нарэшце, шпіндзель выконвае дзеянне заціску, каб трывала ўтрымаць новы інструмент, і вяртаецца ў зыходнае становішча апрацоўкі паводле ўказанняў сістэмы кіравання, тым самым завяршаючы ўвесь працэс змены інструмента.
(II) Аналіз руху інструмента
Падчас змены інструмента ў апрацоўчым цэнтры рух інструмента ў асноўным складаецца з чатырох ключавых частак:
- Інструмент спыняецца разам са шпіндзелем і перамяшчаецца ў становішча змены інструмента: гэты працэс патрабуе хуткай і дакладнай прыпынку кручэння шпіндзеля і перамяшчэння ў пэўнае становішча змены інструмента праз сістэму руху каардынатных восяў станка. Звычайна гэты рух дасягаецца прывадным механізмам, такім як пара шруба-гайка, якая прыводзіцца ў рух рухавіком, каб забяспечыць адпаведнасць дакладнасці пазіцыянавання шпіндзеля патрабаванням апрацоўкі.
- Рух інструмента ў магазіне інструментаў: Рэжым руху інструмента ў магазіне інструментаў залежыць ад тыпу магазіна інструментаў. Напрыклад, у ланцуговым магазіне інструмент перамяшчаецца ў зададзенае становішча разам з кручэннем ланцуга. Гэты працэс патрабуе ад прываднага рухавіка магазіна інструментаў дакладнага кантролю вугла павароту і хуткасці ланцуга, каб гарантаваць, што інструмент можа дакладна дасягнуць пазіцыі змены інструмента. У дыскавым магазіне інструментаў пазіцыянаванне інструмента дасягаецца з дапамогай механізму павароту магазіна інструментаў.
- Перадача інструмента з дапамогай маніпулятара для змены інструмента: Рух маніпулятара для змены інструмента з'яўляецца адносна складаным, бо ён павінен выконваць як вярчальныя, так і лінейныя рухі. Падчас этапаў захопу і адпускання інструмента маніпулятар павінен набліжацца да інструмента і адхіляцца ад яго з дапамогай дакладнага лінейнага руху. Звычайна гэта дасягаецца з дапамогай рэечнага механізму, які прыводзіцца ў рух гідраўлічным цыліндрам або пнеўматычным цыліндрам, які затым прыводзіць у рух механічны рычаг для дасягнення лінейнага руху. Падчас этапаў адвядзення і ўстаўкі інструмента, акрамя лінейнага руху, маніпулятар таксама павінен выконваць пэўны вугал павароту, каб забяспечыць плаўнае адвядзенне і ўстаўленне інструмента са шпіндзеля або інструментальнага магазіна. Гэты вярчальны рух дасягаецца дзякуючы ўзаемадзеянню паміж механічным рычагом і валам-рэдуктарам, што ўключае пераўтварэнне кінематычных пар.
- Вяртанне інструмента ў пазіцыю апрацоўкі з дапамогай 主轴: Пасля завяршэння змены інструмента шпіндзель павінен хутка вярнуцца ў зыходнае становішча апрацоўкі з новым інструментам, каб працягнуць наступныя аперацыі апрацоўкі. Гэты працэс падобны на рух інструмента ў пазіцыю змены інструмента, але ў процілеглым кірунку. Ён таксама патрабуе высокадакладнага пазіцыянавання і хуткай рэакцыі, каб скараціць час прастою падчас працэсу апрацоўкі і павысіць эфектыўнасць апрацоўкі.
III. Этапы аўтаматычнай змены інструмента ў апрацоўчых цэнтрах з ЧПУ
(I) Загрузка інструмента
- Метад загрузкі выпадковага трымальніка інструмента
Гэты метад загрузкі інструментаў мае адносна высокую гнуткасць. Аператары могуць размяшчаць інструменты ў любым трымальніку інструментаў у краме інструментаў. Аднак варта адзначыць, што пасля завяршэння ўстаноўкі інструмента неабходна дакладна запісаць нумар трымальніка інструмента, у якім ён знаходзіцца, каб сістэма кіравання магла дакладна знайсці і выклікаць інструмент у адпаведнасці з інструкцыямі праграмы ў наступным працэсе апрацоўкі. Напрыклад, пры апрацоўцы некаторых складаных формаў інструменты могуць патрабаваць частай замены ў адпаведнасці з рознымі працэдурамі апрацоўкі. У гэтым выпадку метад выпадковай загрузкі трымальнікаў інструментаў можа зручна размясціць інструменты ў залежнасці ад рэальнай сітуацыі і павысіць эфектыўнасць загрузкі інструментаў. - Спосаб загрузкі фіксаванага трымальніка інструмента
У адрозненне ад метаду загрузкі выпадковым чынам у трымальнікі інструментаў, метад загрузкі з фіксаваным трымальнікам інструментаў патрабуе, каб інструменты былі размешчаны ў загадзя зададзеных трымальніках. Перавага гэтага метаду заключаецца ў тым, што пазіцыі захоўвання інструментаў фіксаваныя, што зручна для аператараў для запамінання і кіравання, а таксама спрыяе хуткаму пазіцыянаванню і выкліку інструментаў сістэмай кіравання. У некаторых задачах серыйнай вытворчасці, калі працэс апрацоўкі адносна фіксаваны, выкарыстанне метаду загрузкі з фіксаваным трымальнікам інструментаў можа палепшыць стабільнасць і надзейнасць апрацоўкі і знізіць колькасць аварый, выкліканых няправільным становішчам захоўвання інструментаў.
(II) Выбар інструмента
Выбар інструмента з'яўляецца ключавым звяном у працэсе аўтаматычнай змены інструмента, і яго мэтай з'яўляецца хуткі і дакладны выбар патрэбнага інструмента з інструментальнага крамы ў адпаведнасці з патрэбамі розных працэдур апрацоўкі. У цяперашні час існуюць наступныя два асноўныя распаўсюджаныя метады выбару інструмента:
- Паслядоўны выбар інструмента
Паслядоўны метад выбару інструментаў патрабуе ад аператараў размяшчэння інструментаў у трымальніках у строгай адпаведнасці з паслядоўнасцю тэхналагічнага працэсу пры загрузцы інструментаў. Падчас працэсу апрацоўкі сістэма кіравання будзе браць інструменты адзін за адным у адпаведнасці з паслядоўнасцю размяшчэння інструментаў і вяртаць іх у зыходныя трымальнікі пасля выкарыстання. Перавага гэтага метаду выбару інструментаў заключаецца ў тым, што ён просты ў эксплуатацыі і мае нізкі кошт, і ён падыходзіць для некаторых задач апрацоўкі з адносна простымі працэсамі апрацоўкі і фіксаванай паслядоўнасцю выкарыстання інструментаў. Напрыклад, пры апрацоўцы некаторых простых дэталяў вала можа спатрэбіцца толькі некалькі інструментаў у фіксаванай паслядоўнасці. У гэтым выпадку паслядоўны метад выбару інструментаў можа задаволіць патрабаванні апрацоўкі і знізіць кошт і складанасць абсталявання. - Выпадковы выбар інструмента
- Кодаванне трымальніка інструмента Выбар інструмента
Гэты метад выбару інструмента прадугледжвае кадаванне кожнага трымальніка інструмента ў інструментальным магазіне, а затым па чарзе ўстаўляць інструменты, якія адпавядаюць кодам трымальніка інструмента, у пазначаныя трымальнікі інструмента. Пры праграмаванні аператары выкарыстоўваюць адрас T, каб указаць код трымальніка інструмента, у якім знаходзіцца інструмент. Сістэма кіравання кіруе інструментальным магазінам, каб перамясціць адпаведны інструмент у пазіцыю змены інструмента ў адпаведнасці з гэтай інфармацыяй аб кадаванні. Перавага метаду выбару інструмента з кадаваннем трымальніка інструмента заключаецца ў тым, што выбар інструмента больш гнуткі і можа адаптавацца да некаторых задач апрацоўкі з адносна складанымі працэсамі апрацоўкі і нявызначанай паслядоўнасцю выкарыстання інструмента. Напрыклад, пры апрацоўцы некаторых складаных авіяцыйных дэталяў інструменты могуць патрабаваць частай замены ў залежнасці ад розных дэталяў апрацоўкі і патрабаванняў працэсу, а паслядоўнасць выкарыстання інструмента нявызначаная. У гэтым выпадку метад выбару інструмента з кадаваннем трымальніка інструмента дазваляе зручна рэалізаваць хуткі выбар і замену інструментаў і павысіць эфектыўнасць апрацоўкі. - Выбар інструмента камп'ютэрнай памяці
Выбар інструментаў з дапамогай камп'ютарнай памяці — гэта больш прасунуты і інтэлектуальны метад выбару інструментаў. Пры гэтым метадзе нумары інструментаў і іх пазіцыі захоўвання або нумары трымальнікаў інструментаў адпаведна захоўваюцца ў памяці камп'ютара або ў памяці праграмуемага лагічнага кантролера. Калі неабходна змяніць інструменты падчас працэсу апрацоўкі, сістэма кіравання непасрэдна атрымлівае інфармацыю аб становішчы інструментаў з памяці ў адпаведнасці з інструкцыямі праграмы і кіруе інструментальным магазінам для хуткага і дакладнага перамяшчэння інструментаў у пазіцыю змены інструментаў. Больш за тое, паколькі змена адраса захоўвання інструментаў можа быць запомнена камп'ютарам у рэжыме рэальнага часу, інструменты можна вымаць і вяртаць у інструментальны магазін у выпадковым парадку, што значна павышае эфектыўнасць кіравання і гнуткасць выкарыстання інструментаў. Гэты метад выбару інструментаў шырока выкарыстоўваецца ў сучасных высокадакладных і высокаэфектыўных апрацоўчых цэнтрах з ЧПУ, асабліва падыходзіць для задач апрацоўкі са складанымі працэсамі апрацоўкі і шматлікімі тыпамі інструментаў, такіх як апрацоўка дэталяў, такіх як блокі рухавікоў аўтамабіляў і галоўкі цыліндраў.
(III) Змена інструмента
Працэс змены інструмента можна падзяліць на наступныя сітуацыі ў залежнасці ад тыпаў трымальнікаў інструмента на шпіндзелі і інструмента, які трэба замяніць у інструментальным магазіне:
- Інструмент на шпіндзелі і інструмент, які трэба замяніць у інструментальным магазіне, знаходзяцца ў выпадковых трымальніках інструментаў.
У гэтым выпадку працэс змены інструмента выглядае наступным чынам: спачатку інструментальны магазін выконвае аперацыю выбару інструмента ў адпаведнасці з інструкцыямі сістэмы кіравання, каб хутка перамясціць інструмент, які трэба замяніць, у пазіцыю змены інструмента. Затым двухрукавы маніпулятар выцягваецца, каб дакладна захапіць новы інструмент у інструментальным магазіне і стары інструмент на шпіндзелі. Далей стол змены інструмента паварочваецца, каб павярнуць новы і стары інструмент у адпаведныя пазіцыі шпіндзеля і інструментальнага магазіна адпаведна. Нарэшце, маніпулятар устаўляе новы інструмент у шпіндзель і заціскае яго, адначасова размяшчаючы стары інструмент у пустым месцы інструментальнага магазіна, каб завяршыць аперацыю змены інструмента. Гэты метад змены інструмента мае адносна высокую гнуткасць і можа адаптавацца да розных працэсаў апрацоўкі і камбінацый інструментаў, але мае больш высокія патрабаванні да дакладнасці маніпулятара і хуткасці рэагавання сістэмы кіравання. - Інструмент на шпіндзелі размешчаны ў фіксаваным трымальніку інструмента, а інструмент, які трэба замяніць, знаходзіцца ў выпадковым трымальніку інструмента або фіксаваным трымальніку інструмента.
Працэс выбару інструмента падобны да вышэйапісанага метаду выбару выпадковага трымальніка інструмента. Пры змене інструмента, пасля зняцця інструмента са шпіндзеля, магазін інструментаў неабходна загадзя павярнуць у пэўнае становішча для прыёму шпіндзельнага інструмента, каб стары інструмент можна было дакладна вярнуць у магазін інструментаў. Гэты метад змены інструмента часцей сустракаецца ў некаторых апрацоўчых задачах з адносна фіксаванымі працэсамі апрацоўкі і высокай частатой выкарыстання шпіндзельнага інструмента. Напрыклад, у некаторых працэдурах апрацоўкі адтулін у серыйнай вытворчасці спецыяльныя свердзелы або развёрткі могуць выкарыстоўвацца на шпіндзелі працяглы час. У гэтым выпадку размяшчэнне шпіндзельнага інструмента ў фіксаваным трымальніку інструмента можа палепшыць стабільнасць і эфектыўнасць апрацоўкі. - Інструмент на шпіндзелі знаходзіцца ў выпадковым трымальніку інструмента, а інструмент, які трэба замяніць, знаходзіцца ў фіксаваным трымальніку інструмента.
Працэс выбару інструмента таксама заключаецца ў выбары пэўнага інструмента з інструментальнага магазіна ў адпаведнасці з патрабаваннямі працэсу апрацоўкі. Пры змене інструмента, зняты са шпіндзеля, будзе адпраўлены на бліжэйшую пустую пазіцыю для наступнага выкарыстання. Гэты метад змены інструмента ў пэўнай ступені ўлічвае гнуткасць захоўвання інструментаў і зручнасць кіравання інструментальным магазінам. Ён падыходзіць для некаторых задач апрацоўкі з адносна складанымі працэсамі апрацоўкі, шматлікімі тыпамі інструментаў і адносна нізкай частатой выкарыстання некаторых інструментаў. Напрыклад, пры апрацоўцы некаторых формаў можа выкарыстоўвацца некалькі інструментаў розных спецыфікацый, але некаторыя спецыяльныя інструменты выкарыстоўваюцца радзей. У гэтым выпадку размяшчэнне гэтых інструментаў у фіксаваных трымальніках інструментаў і захоўванне выкарыстаных інструментаў на шпіндзелі побач можа палепшыць каэфіцыент выкарыстання прасторы інструментальнага магазіна і эфектыўнасць змены інструментаў.
IV. Заключэнне
Прынцып і этапы аўтаматычнай змены інструмента ў апрацоўчых цэнтрах з ЧПУ — гэта складаная і дакладная сістэмная інжынерыя, якая ўключае тэхнічныя веды ў розных галінах, такіх як механічная канструкцыя, электрычнае кіраванне і праграмнае забеспячэнне. Глыбокае разуменне і валоданне тэхналогіяй аўтаматычнай змены інструмента маюць вялікае значэнне для павышэння эфектыўнасці апрацоўкі, дакладнасці апрацоўкі і надзейнасці абсталявання апрацоўчых цэнтраў з ЧПУ. З пастаянным развіццём вытворчай прамысловасці і тэхналагічным прагрэсам прылады аўтаматычнай змены інструмента апрацоўчых цэнтраў з ЧПУ таксама будуць працягваць укараняцца і ўдасканальвацца, рухаючыся да больш высокай хуткасці, больш высокай дакладнасці і больш магутнага інтэлекту, каб задаволіць расце попыт на апрацоўку складаных дэталяў і забяспечыць моцную падтрымку для садзейнічання трансфармацыі і мадэрнізацыі вытворчай прамысловасці. На практыцы аператары павінны разумна выбіраць метады загрузкі інструмента, метады выбару інструмента і стратэгіі змены інструмента ў адпаведнасці з характарыстыкамі і патрабаваннямі задач апрацоўкі, каб цалкам выкарыстоўваць перавагі апрацоўчых цэнтраў з ЧПУ, павысіць эфектыўнасць вытворчасці і якасць прадукцыі. У той жа час вытворцы абсталявання таксама павінны пастаянна аптымізаваць працэсы праектавання і вытворчасці прылад аўтаматычнай змены інструмента, каб палепшыць прадукцыйнасць і стабільнасць абсталявання і забяспечыць карыстальнікам больш якасныя і эфектыўныя рашэнні для апрацоўкі на станках з ЧПУ.