Definícia
Automatický výmenník nástrojov je zariadenie na prenášanie, nakladanie a vykladanie nástrojov medzi vretenom a zásobníkom nástrojov. Automatic Tool Changer je úplný názov ATC v CNC obrábaní.
Súpravy automatickej výmeny nástrojov poháňajú CNC stroj nepretržitou prácou, to znamená, že po dokončení každého procesu sa nový nástroj použitý v ďalšom procese automaticky zmení na vreteno a vreteno zdvihne nástroj, výmena nástrojov je vo všeobecnosti dokončená koordinovanou činnosťou manipulátora, zásobníka a vretena.
V porovnaní s viacvretenovými CNC smerovačmi potrebuje ATC iba jedno vreteno vo vreteníku, komponenty vretena majú dostatočnú tuhosť, aby splnili požiadavky na rôzne presné obrábanie. Okrem toho je v zásobníku nástrojov možné uložiť veľké množstvo nástrojov na viackrokové obrábanie zložitých dielov, čo môže výrazne zlepšiť prispôsobivosť a efektivitu obrábania obrábacích strojov. Systém ATC pozostáva z 2 častí: zásobník nástrojov a zariadenie na automatickú výmenu nástrojov. Má 2 hlavné výhody: 1. je, že je vyhradené iba jedno vreteno, čo je výhodné na zjednodušenie konštrukcie vretena a zlepšenie tuhosti vretena; 2. je, že v knižnici je možné uložiť veľké množstvo bitov smerovača s rôznymi typmi a funkciami, čo je pohodlné na dokončenie rôznych zložitých a viackrokových procesov spracovania.
Súprava automatickej výmeny nástrojov sa skladá zo zásobníka nástrojov, systému výberu nástrojov, mechanizmu výmeny nástrojov a ďalších častí a štruktúra je komplikovanejšia. Je zodpovedný za prenos bitu medzi zásobníkom a vretenom, zatlačenie bitu, ktorý sa má použiť, do vretena a potom odoslanie vymeneného bitu späť do zásobníka vo vnútri. Hoci tento spôsob výmeny nie je taký jednoduchý ako predchádzajúci, zabraňuje pohybu zásobníka a vretena pri výmene nástroja a je nahradený automatickým výmenníkom nástrojov. Týmto spôsobom je rozsah pohybu mechanických komponentov znížený, výmena je dokončená rýchlejšie a dizajnové usporiadanie je tiež flexibilnejšie.
pracovný princíp
V systéme automatickej výmeny nástrojov sa zariadenie, ktoré realizuje presun a nakladanie a vykladanie nástroja medzi zásobníkom a vretenom, nazýva výmenník nástrojov. Existujú 2 spôsoby výmeny nástrojov: relatívny pohyb zásobníka a vretena a manipulátor. Zariadenie, ktoré na realizáciu výmeny nástroja využíva relatívny pohyb zásobníka a vretena, musí pri výmene nástroja najskôr vrátiť použitý nástroj do zásobníka a potom vybrať nový nástroj zo zásobníka. Tieto 1 úkony nie je možné vykonať súčasne a čas výmeny nástroja je dlhší.
Manipulátorový menič nástrojov však môže pri výmene uchopiť a súčasne naložiť a vyložiť bity vo vretene a zásobníku, takže čas výmeny sa ďalej skracuje. Metóda výmeny nástrojov pomocou robota je najpoužívanejšia. Je to preto, že manipulátor je flexibilný pri výmene, rýchly v akcii a má jednoduchú štruktúru. Manipulátor môže absolvovať sériu úkonov ako uchopenie – kreslenie – otáčanie – vkladanie – vracanie. Aby udidlo nespadlo, je pohyblivá čeľusť manipulátora vybavená samosvorným mechanizmom.
Vlastnosti a výhody
Je použité vysokovýkonné vreteno automatického meniča nástrojov s dobrým štartovacím výkonom a veľkým krútiacim momentom, ktoré môže naplno využiť výhody vysokej rýchlosti a vyššej účinnosti stroja. Prijíma servomotor s vysokým krútiacim momentom vyrobený v Japonsku, ktorý má výhody nízkej hlučnosti, vysokej rýchlosti a vysokej presnosti polohovania. Vybavený jedinečným zásobníkom nástrojov si môžete ľubovoľne vymieňať potrebné frézy. Výmena nástroja trvá len niekoľko sekúnd. Štandardný zásobník nástrojov sa dodáva s 8 nástrojmi a zásobník nástrojov s väčšou kapacitou je možné prispôsobiť.
náklady
Náklady na CNC frézku ATC (Automatic Tool Changer) sa môžu značne líšiť v závislosti od špecifikácií stroja, veľkosti, funkcií a značky, zvyčajne od $10,800 až viac $100,000. Súpravy hobby ATC CNC smerovačov základnej úrovne stoja v priemere $12,000, zatiaľ čo niektoré špičkové priemyselné ATC CNC routerové stoly s pokročilými funkciami, väčšími pracovnými plochami a ďalšími funkciami bývajú drahšie. Celkovo sú priemerné náklady na nákup ATC CNC routera s meničom nástrojov približne $16,000. Pre presné ceny na základe vašich potrieb je vhodné poradiť sa s konkrétnymi výrobcami alebo dodávateľmi.
Väčšina drevárov túži vlastniť ATC CNC router, no niektorí z nich netušia, koľko stojí modernizácia bežného CNC stroja súpravou automatickej výmeny nástrojov. Podľa správy o trhu priemyselných CNC z roku 2025 budete musieť minúť navyše $3,000 až $8,000 na vrchole bežného stroja, ak chcete DIY.
technické údaje
| Značka | STYLECNC |
| Veľkosti stolov | 4' x 4', 4' x 6', 4' x 8', 5' x 10', 6' x 12' |
| Os | 3 os, 4. os, 4 os, 5 os |
| Schopnosť | 2D obrábanie, 2.5D obrábanie, 3D obrábanie |
| materiály | Drevo, kov, hliník, meď, mosadz, kameň, pena, plast |
| Typy | Hobby typy pre domáce použitie a priemyselné typy pre komerčné použitie |
| Softvér | ArtCAM, Type3, Cabinet Vision, CorelDraw, UG, Solidworks, MeshCAM, AlphaCAM, UcanCAM, MasterCAM, CASmate, PowerMILL, Fusion360, Aspire, AutoCAD, Autodesk Inventor, Alibre, Rhinoceros 3D |
| kontrolór | OSAI, Syntec, LNC |
| Cenové rozpätie | 6,000.00 USD – $110,000.00 |
| OEM Service | Pracovná oblasť osi X, Y, Z |
| Voliteľné diely | Zberač prachu, rotačné zariadenie, vákuové čerpadlo, servomotory, chladiaci systém, vreteno Colombo |
Typy
Automatické meniče nástrojov sú rozdelené do 3 bežných typov: lineárny typ, bubnový typ a reťazový typ, predstavíme si ich jeden po druhom.
Lineárny typ
Ide o typ radového meniča, ktorý sa používa na zásobníky so 4 až 12 nástrojmi. Vyznačuje sa rýchlou výmenou nástroja a jednoduchým používaním.
Typ bubna
Ide o typ rotačného meniča, ktorý je známy aj ako CTM typ ATC a diskový typ ATC. Používa sa na zásobníky s 8 až 20 nástrojmi.
Typ reťaze
Používa sa pre vertikálne CNC stroje s nižšou rýchlosťou výmeny nástrojov. Je určený pre zásobníky s viac ako 30 nástrojmi, ktoré majú najlepšiu nosnosť nástrojov.
Ako vymeniť nástroj v CNC obrábaní?
Rotačný držiak náradia
Rotačný držiak nástrojov je jedným z najjednoduchších meničov, bežne používaných v CNC sústruhoch. Môže byť navrhnutý v rôznych tvaroch, ako napríklad štvorcový, šesťuholníkový alebo kotúčový axiálny držiak nástrojov. Na rotačný držiak je nainštalovaných štyri, šesť alebo viac nástrojov a bity sa vymieňajú podľa pokynov numerického riadiaceho zariadenia. Rotačný držiak nástrojov musí mať dobrú pevnosť a tuhosť konštrukcie, aby odolal reznému odporu počas hrubého obrábania. Keďže presnosť sústruženia pri obrábaní do značnej miery závisí od polohy hrotu nástroja, pri numericky riadených sústruhoch sa poloha nástroja počas obrábania nenastavuje manuálne, preto je potrebné zvoliť spoľahlivú schému polohovania a primeranú štruktúru polohovania, aby sa zabezpečila rotácia nástroja. Po každom indexovaní má držiak najvyššiu možnú presnosť opakovaného polohovania (zvyčajne 0.001-0.005mm). Za normálnych okolností výmena otočného držiaka zahŕňa zdvihnutie držiaka, indexovanie držiaka a stlačenie držiaka.
Výmena hlavy vretena
Výmena nástroja vretenovej hlavy je pomerne jednoduchý spôsob výmeny nástroja pre CNC stroje s rotujúcimi nástrojmi. Táto vretenová hlava je vlastne zásobník revolverových nástrojov. Existujú 2 typy vretenových hláv: horizontálne a vertikálne. Zvyčajne sa indexovanie revolverovej hlavy používa na výmenu hlavy vretena, aby sa realizovala automatická výmena nástroja. Na každom vretene revolverovej hlavy sú vopred nainštalované rotačné nástroje potrebné pre každý proces. Keď je vydaný príkaz na výmenu nástroja, každá hlava vretena sa postupne otočí do polohy spracovania a zapne sa hlavný pohyb, takže príslušné vreteno poháňa vrták do otáčania. Ostatné vretená v neobrobených polohách sú odpojené od hlavného pohybu. Zariadenie na výmenu nástrojov vretena šetrí sériu komplikovaných operácií, ako je automatické uvoľňovanie, upínanie, vykladanie, nakladanie a vykladanie, čím sa skracuje čas výmeny a zvyšuje sa spoľahlivosť výmeny. Avšak kvôli obmedzeniu priestorovej polohy nemôže byť konštrukčná veľkosť komponentov vretena príliš veľká, čím sa ovplyvní tuhosť systému vretena. Aby sa zabezpečila tuhosť vretena, musí byť počet vretena obmedzený, inak sa zväčší veľkosť konštrukcie. Preto je revolverová vretenová hlava zvyčajne vhodná len pre stroje s malým počtom procesov a nízkymi požiadavkami na presnosť, ako sú vŕtačky a frézky s počítačovým numerickým riadením.
Automatický systém výmeny nástrojov
Pretože rotačná opierka nástroja a menič typu revolverovej hlavy nemôžu pojať príliš veľa bitov, nemôžu uspokojiť potreby spracovania zložitých častí. Preto ATC CNC stroje väčšinou využívajú automatické meniče so zásobníkmi nástrojov. Zariadenie so zásobníkom nástrojov pozostáva zo zásobníka a mechanizmu výmeny nástrojov a proces výmeny je komplikovanejší. Po prvé, všetky bity používané v procese obrábania by mali byť nainštalované na štandardnom držiaku a po predbežnom nastavení veľkosti mimo stroja ich vložiť do zásobníka určitým spôsobom. Pri výmene 1. vyberte hrot v zásobníku a potom menič vyberie hrot zo zásobníka alebo vretena na výmenu, vloží nový hrot do vretena a starý hrot vloží späť do zásobníka. Zásobník má veľkú kapacitu a možno ho namontovať zboku alebo nad vreteník. Keďže vo vreteníku stroja so zásobníkom na automatickú výmenu nástrojov je len jedno vreteno, tuhosť komponentov vretena by mala byť vysoká, aby spĺňala požiadavky presného obrábania. Okrem toho je počet bitov v zásobníku veľký, takže je možné vykonávať viacprocesové spracovanie zložitých dielov, čo výrazne zlepšuje prispôsobivosť a efektivitu spracovania stroja. Systém ATC so zásobníkom je vhodný pre vŕtacie centrá a obrábacie centrá.
Ako si vybrať zásobník a nástroj?
Typ zásobníka nástrojov
Zásobník nástrojov slúži na rezerváciu určitého počtu frézovacích hrotov, ktoré je možné prostredníctvom manipulátora vymieňať s hrotmi na vretene. Existujú rôzne typy zásobníkov, ako sú zásobníky diskového typu a zásobníky reťazového typu. Forma a kapacita zásobníkov by mala byť určená podľa technologického rozsahu stroja. V zásobníku kotúčových nástrojov je smer frézy v rovnakom smere ako vreteno. Pri výmene hrotu sa vretenová skrinka zdvihne do určitej polohy, takže hrot na vretene je zarovnaný so spodnou polohou zásobníka a fréza je upnutá, vreteno je pod kontrolou počítača, uvoľnite rukoväť, zásobník kotúčového náradia sa posunie dopredu, vytiahne frézu na vretene a potom zásobník otočí hrot použitý v ďalšom procese do vretena do polohy vretena dozadu, zarovnajte zásobník s vretenom, zarovnajte zásobník s vretenom. vreteno upne držiak, skriňa vretena sa spustí do pracovnej polohy, úloha výmeny nástroja je dokončená a ďalší proces začína pracovať. Výhody tohto zariadenia na výmenu nástrojov sú jednoduchá konštrukcia, nízka cena a dobrá spoľahlivosť výmeny. Nevýhodou je dlhý čas výmeny a je vhodný pre obrábacie centrá s malou kapacitou zásobníka. Pre obrábacie centrá, ktoré vyžadujú veľkú kapacitu zásobníka, sa použije reťazový zásobník nástrojov. Zásobník má kompaktnú konštrukciu a veľkú kapacitu zásobníka. Tvar reťazového krúžku je možné vyrobiť do rôznych typov podľa rozloženia stroja. Tvar, poloha zmeny môže byť tiež vysunutá, aby sa uľahčila zmena. Keď je potrebné zvýšiť počet frézovacích hrotov, je potrebné iba zväčšiť dĺžku reťaze, čo prináša pohodlie pri návrhu a výrobe zásobníka.
Metóda výberu nástroja
V zásobníku je uložených veľa bitov. Pred každou výmenou je potrebné vybrať bit. Bežne používané metódy výberu nástrojov zahŕňajú sekvenčnú metódu a ľubovoľnú metódu. Nástroje sa vkladajú do držiakov zásobníka postupne podľa požiadaviek procesu. Spracovanie spočíva v postupnom nastavovaní bitov. Pri spracovávaní rôznych obrobkov je potrebné znovu upraviť poradie bitov v zásobníku. Výhodou je, že pohon a ovládanie zásobníka sú pomerne jednoduché. Preto je táto metóda vhodná pre automatickú výmenu nástrojov malých a stredne veľkých strojov s počítačovým numerickým riadením s veľkými výrobnými dávkami a malým počtom druhov obrobkov. S rozvojom numerického riadiaceho systému väčšina numerických riadiacich systémov prijíma metódu ľubovoľného výberu nástroja, ktorý je rozdelený na 3 typy kódovania držiaka nástroja, kódovania nástroja a typu pamäte.
Metóda kódovania nástroja
Kód náradia alebo kód držiaka je potrebné identifikovať inštaláciou kódovej čiary na nástroj alebo držiak, ktorý je vo všeobecnosti kódovaný podľa princípu binárneho kódovania. Metóda výberu využíva špeciálnu štruktúru držiaka nástroja a každý bit má svoj vlastný kód, takže bit možno znova použiť v rôznych procesoch a vymenený bit nie je potrebné vkladať späť do pôvodného držiaka. Veľkokapacitný zásobník je možné primerane zmenšiť. Každý bit má však špeciálny kódovací krúžok, predlžuje sa dĺžka, je náročná na výrobu a štruktúra zásobníka a manipulátora sa komplikuje. Spôsob kódovania držiaka je taký, že jeden nôž zodpovedá jednému držiaku. Nástroje vybraté z jedného držiaka sa musia vložiť späť do toho istého držiaka. Nástavce na výber a umiestnenie sú ťažkopádne a ich výmena trvá dlho. V súčasnosti je pamäťová metóda široko používaná v obrábacích centrách. Týmto spôsobom je možné v PLC CNC systému zodpovedajúcim spôsobom uložiť číslo a polohu držiaka v zásobníku. Informácie o nástroji sú vždy uložené v PLC bez ohľadu na to, v akom upínači je nástroj umiestnený. Zásobník je vybavený zariadením na detekciu polohy, ktoré dokáže získať informácie o polohe každého držiaka. Týmto spôsobom je možné nástroj ľubovoľne vybrať a vrátiť. Na zásobníku je aj mechanický pôvod, takže pri každom výbere noža sa vyberie najbližší nôž.
použitie
ATC CNC frézovacie stroje môžu byť použité v širokom spektre priemyselných odvetví, ako je nábytkársky priemysel a domáce kutily, drevené remeslá, skrinky, obrazovky, reklama, hudobné nástroje alebo odvetvie spracovania obalov presných nástrojov. A medzi materiály, ktoré sa dajú spracovať, patria najmä rôzne nekovové materiály ako drevo, sklo, kameň, plast, akryl a izolačné materiály.
drevospracujúci
Domáce dvere, 3D opracovanie vlnitých dosiek, dvierok skriniek, dvierok z masívneho dreva, remeselníckych drevených dvierok, bezfarebných dvierok, zásten, remeselnej výroby okien, leštičov topánok, skríň a panelov hracích strojov, počítačových stolov a výroby panelového nábytku.
Výroba foriem
Môže vyrábať kovové formy, ako je meď, hliník, železo a ďalšie, ako aj nekovové formy, ako je drevo, kameň, plast, PVC a ďalšie.
Reklama a záľuby
Tvorba nápisov, tvorba loga, nápisy, rezanie akrylom, tvarovanie pľuzgierov a dekorácie.
Priemyselná výroba
Môže vyrábať všetky druhy tieňových sôch a reliéfnych sôch, ktoré sa široko používajú v remeselnom a darčekovom priemysle.
Riešenie problémov
CNC router s ATC je najvýkonnejšia klasifikácia počítačových strojov na numerické riadenie. Aj keď sú sila a rýchlosť obrábania neporovnateľné s inými strojmi s počítačovým numerickým riadením, ako plne automatizované mechanické zariadenie je každodenná kontrola a údržba tiež veľmi potrebná. CNC router s meničom nástrojov je úplne odlišný od metód detekcie a diagnostiky porúch bežných počítačových strojov s číslicovým riadením.
Spôsob kontroly prevádzky stroja
Metóda kontroly prevádzky je metóda pozorovania a monitorovania skutočnej prevádzky stroja, aby sa určila poloha poruchy a tým sa zistila hlavná príčina poruchy. Všeobecne povedané, súpravy počítačového numerického riadenia využívajú hydraulické a pneumatické riadiace časti, ako je napríklad automatický menič nástrojov, zariadenie výmenného stola, upínacie a prevodové zariadenie atď., Ktoré možno použiť na určenie príčiny poruchy pomocou diagnostiky pohybu.
Metóda štátnej analýzy
CNC systém dokáže nielen zobraziť informácie o diagnostike porúch, ale tiež poskytnúť rôzne stavy diagnostiky vo forme adresy diagnostiky a diagnostických údajov. Napríklad, keď sa systém vráti do referenčného bodu nesprávne, môžete skontrolovať stavovú hodnotu príslušného parametra a určiť príčinu zlyhania.
Metóda kontroly programovania CNC
Metóda kontroly programovania CNC sa tiež nazýva metóda testovania funkcie programu. Je to metóda na potvrdenie príčiny poruchy zostavením špeciálneho segmentu testovacieho programu. Môžete použiť metódu manuálneho programovania na zostavenie programu testovania funkcií pre systémové funkcie (ako je lineárne polohovanie, kruhová interpolácia, rezanie závitov, pevné cykly, používateľské makro programy atď.) a spustiť testovací program na kontrolu presnosti a spoľahlivosti stroja na vykonávanie týchto funkcií a potom určiť príčinu zlyhania. Zvyčajne je napísaný testovací program s pokynmi na opravu stroja a program sa spustí, keď sa vyskytne chyba, aby sa zistilo, o akú poruchu ide.
Spôsob kontroly prístroja
Metóda kontroly prístroja sa vzťahuje na použitie konvenčných elektrických prístrojov na meranie napätia každej skupiny AC a DC napájacích zdrojov, fázových DC a impulzných signálov atď., aby sa našli chyby.
Metóda samodiagnostiky numerického riadiaceho systému
Autodiagnostika číslicového riadiaceho systému je diagnostická metóda, ktorá využíva interný autodiagnostický program alebo špeciálny diagnostický softvér systému na samodiagnostiku a testovanie kľúčového hardvéru vo vnútri systému a riadiaceho softvéru systému. Zahŕňa hlavne samodiagnostiku pri zapnutí, online monitorovanie a offline testovanie. CNC stroj využíva funkciu autodiagnostiky systému, ktorá dokáže jednoducho zobraziť stav signálu rozhrania medzi systémom a každou časťou a zistiť všeobecnú polohu poruchy. Je to najčastejšie používaná metóda v procese diagnostiky porúch.