дефиниция
Автоматичният сменител на инструменти е устройство за прехвърляне, зареждане и разтоварване на инструменти между шпиндела и инструменталния магазин. Автоматичният сменител на инструменти е пълното наименование на ATC в CNC обработката.
Комплектите за автоматична смяна на инструменти задвижват CNC машината с непрекъсната работа, т.е. след завършване на всеки процес, новият инструмент, използван в следващия процес, автоматично се сменя на шпиндела, а шпинделът поема инструмента, като смяната на инструменти обикновено се извършва чрез координирано действие на манипулатора, магазина и шпиндела.
В сравнение с многошпинделните CNC рутери, ATC се нуждае само от едно вретено в главата, като компонентите на шпиндела имат достатъчна твърдост, за да отговорят на изискванията за разнообразна прецизна обработка. Освен това, инструменталният магазин може да съхранява голям брой инструменти за многоетапна обработка на сложни детайли, което може значително да подобри адаптивността и ефективността на обработката на машините. Системата ATC се състои от 2 части: инструментален магазин и устройство за автоматична смяна на инструменти. Тя има 2 основни предимства: първото е, че е запазено само едно вретено, което е от полза за опростяване на структурата на шпиндела и подобряване на твърдостта му; второто е, че в библиотеката могат да се съхраняват голям брой фрези с различни видове и функции, което е удобно за изпълнение на различни сложни и многоетапни процедури за обработка.
Комплектът за автоматизирана смяна на инструменти се състои от магазин за инструменти, система за избор на инструменти, механизъм за смяна на инструменти и други части, а структурата му е по-сложна. Той отговаря за прехвърлянето на инструмента между магазина и шпиндела, избутването на инструмента към шпиндела и след това връщането на сменения инструмент обратно в магазина. Въпреки че този метод на смяна не е толкова лесен, колкото предишния, той предотвратява движението на магазина и шпиндела при смяна на инструмента и се заменя с автоматизирана смяна на инструменти. По този начин се намалява обхватът на движение на механичните компоненти, смяната се извършва по-бързо и дизайнът е по-гъвкав.
Принцип на работа
В системата за автоматична смяна на инструменти, устройството, което осъществява прехвърлянето, зареждането и разтоварването на инструмента между магазина и шпиндела, се нарича инструментален сменник. Има 2 начина за смяна на инструменти: относително движение на магазина и шпиндела и манипулатор. Устройството, което използва относителното движение на магазина и шпиндела, за да осъществи смяната на инструменти, трябва първо да върне използвания инструмент в магазина при смяната на инструмента и след това да извади новия инструмент от магазина. Двете действия не могат да се извършват едновременно и времето за смяна на инструмента е по-дълго.
Въпреки това, инструменталният сменник на манипулатора може да захваща, зарежда и разтоварва инструментите от шпиндела и магазина едновременно по време на смяната, така че времето за смяна се съкращава допълнително. Методът за смяна на инструменти с помощта на робот е най-широко използваният. Това е така, защото манипулаторът е гъвкав при смяна, бърз в действие и опростен по структура. Манипулаторът може да изпълнява серия от действия като захващане - изтегляне - завъртане - поставяне - връщане. За да се предотврати падането на инструмента, подвижният захват на манипулатора е оборудван със самозаключващ се механизъм.
Характеристики и предимства
Използва се мощен шпиндел за автоматична смяна на инструменти с добри стартови характеристики и голям въртящ момент, което позволява да се възползват максимално от предимствата на високата скорост и по-висока ефективност на машината. Използва се серво мотор с висок въртящ момент, произведен в Япония, който има предимствата на нисък шум, висока скорост и висока точност на позициониране. Оборудван с уникален магазин за инструменти, можете да сменяте необходимите фрезерни накрайници по желание. Времето за смяна на инструментите отнема само няколко секунди. Стандартният магазин за инструменти се предлага с 8 инструмента, а може да се персонализира магазин за инструменти с по-голям капацитет.
Разходи
Цената на CNC рутер ATC (автоматична смяна на инструменти) може да варира значително в зависимост от спецификациите, размера, характеристиките и марката на машината, като обикновено варира от около $10,800 до повече $100,000. Комплектите за хоби ATC CNC рутери за начинаещи струват средно $12,000, докато някои по-висок клас индустриални ATC CNC рутерни маси с разширени възможности, по-големи работни зони и допълнителни функции са склонни да бъдат по-скъпи. Като цяло, средната цена за закупуване на ATC CNC рутер с устройство за смяна на инструменти е около $16,000. Препоръчително е да се консултирате с конкретни производители или доставчици за точно ценообразуване въз основа на вашите нужди.
Повечето дърводелци са нетърпеливи да притежават CNC рутер ATC, но някои от тях нямат представа колко струва да се надгради обикновена CNC машина с комплект за автоматична смяна на инструменти. Според пазарния доклад за индустриални CNC машини за 2025 г., ще трябва да похарчите допълнително... $3,000 до $8, 000 върху обикновена машина, ако искате да си го направите сами.
Характеристики
| Бранд | STYLECNC |
| Размери на таблицата | 4' x 4', 4' x 6', 4' x 8', 5' x 10', 6' x 12' |
| Ос | 3 ос, 4-та ос, 4 ос, 5 ос |
| Способност | 2D обработка, 2.5D обработка, 3D Машинни |
| материали | Дърво, Метал, Алуминий, Мед, Месинг, Камък, Пяна, Пластмаса |
| Видове | Хоби видове за домашна употреба и индустриални видове за търговска употреба |
| Софтуер | ArtCAM, Type3, Cabinet Vision, CorelDraw, UG, Solidworks, MeshCAM, AlphaCAM, UcanCAM, MasterCAM, CASmate, PowerMILL, Fusion360, Aspire, AutoCAD, Autodesk Inventor, Alibre, Rhinoceros 3D |
| Регулатор | OSAI, Syntec, LNC |
| Ценови диапазон | $6,000.00 - $110,000.00 |
| OEM Service | Работна зона по ос X, Y, Z |
| Незадължителни части | Прахоуловител, Ротационно устройство, Вакуумна помпа, Серво мотори, Охладителна система, Шпиндел Коломбо |
Видове
Автоматичните устройства за смяна на инструменти са разделени на 3 често срещани типа: линеен тип, барабанен тип и верижен тип, като ще ги представим един по един.
Линеен тип
Това е вид устройство за смяна на инструменти, което се използва за пълнители с от 4 до 12 инструмента. Характеризира се с бърза смяна на инструментите и лесна употреба.
Тип барабан
Това е вид ротационен чейнджър, известен още като CTM тип ATC и дисков тип ATC. Използва се за магазини с от 8 до 20 инструмента.
Тип верига
Използва се за вертикални CNC машини с по-ниска скорост на смяна на инструментите. Проектиран е за магазини с повече от 30 инструмента, което му позволява най-добър капацитет за носене на инструменти.
Как да сменим инструмента при CNC обработка?
Държач за ротационни инструменти
Ротационният инструментален държач е един от най-простите сменячи, често използвани в CNC стругове. Той може да бъде проектиран в различни форми, като квадратни, шестоъгълни или дискови аксиални инструментални държачи. Четири, шест или повече инструмента се монтират съответно на ротационния държач и битовете се сменят съгласно инструкциите на устройството за цифрово управление. Ротационният инструментален държач трябва да има добра здравина и твърдост, за да издържи на съпротивлението при рязане по време на груба обработка. Тъй като точността на струговата обработка до голяма степен зависи от позицията на върха на инструмента, при струговете с цифрово управление позицията на инструмента не се регулира ръчно по време на процеса на обработка, така че е по-необходимо да се избере надеждна схема за позициониране и разумна структура за позициониране, за да се гарантира въртенето на инструмента. След всяко индексиране, рейката има възможно най-висока точност на повторно позициониране (обикновено 0.001-0.005mm). При нормални обстоятелства, действието за промяна на въртящия се държач включва повдигане на държача, индексиране на държача и натискане на държача.
Смяна на шпинделната глава
Смяната на инструментите на шпинделната глава е сравнително лесен метод за смяна на инструменти за CNC машини с въртящи се инструменти. Тази шпинделна глава всъщност е магазин за инструменти на револверна глава. Има 2 вида шпинделни глави: хоризонтални и вертикални. Обикновено индексирането на револверната глава се използва за смяна на шпинделната глава, за да се осъществи автоматична смяна на инструментите. На всеки шпиндел на револверната глава са предварително инсталирани въртящите се инструменти, необходими за всеки процес. Когато се подаде команда за смяна на инструмента, всяка шпинделна глава се завърта на свой ред в позиция за обработка и основното движение се включва, така че съответният шпиндел задвижва фрезата да се върти. Други шпиндели в позиции, които не са за обработка, се изключват от основното движение. Устройството за смяна на инструментите на шпиндела спестява серия от сложни операции като автоматично разхлабване, затягане, разтоварване, зареждане и разтоварване, като по този начин съкращава времето за смяна и подобрява надеждността на смяната. Поради ограниченото пространство на позицията обаче, конструктивният размер на компонентите на шпиндела не може да бъде твърде голям, което би повлияло на твърдостта на шпинделната система. За да се осигури твърдостта на шпиндела, броят на шпинделите трябва да бъде ограничен, в противен случай размерът на конструкцията ще се увеличи. Следователно, шпинделната глава на револверната глава обикновено е подходяща само за машини с малко процеси и ниски изисквания за точност, като например пробивни и фрезови машини с компютърно числово управление.
Система за автоматична смяна на инструменти
Тъй като ротационният инструментален лагер и сменният механизъм тип „куполна глава“ не могат да поберат твърде много битове, те не могат да отговорят на нуждите за обработка на сложни детайли. Следователно, CNC машините ATC използват предимно автоматични сменни устройства с инструментални магазини. Устройството с инструментален магазин се състои от магазин и механизъм за смяна на инструменти, а процесът на смяна е по-сложен. Първо, всички битове, използвани в процеса на обработка, трябва да бъдат монтирани на стандартния държач и след предварително регулиране на размера извън машината, да се поставят в магазина по определен начин. При смяна, първо изберете бита в магазина, след което сменният механизъм ще извади бита от магазина или шпиндела за смяна, ще постави новия бит в шпиндела и ще постави стария бит обратно в магазина. Магазинът има голям капацитет и може да се монтира отстрани или над главата на седлото. Тъй като в главата на машината с автоматичен магазин за смяна на инструменти има само един шпиндел, твърдостта на компонентите на шпиндела трябва да бъде висока, за да отговаря на изискванията за прецизна обработка. Освен това, броят на битовете в магазина е голям, така че може да се извършва многопроцесорна обработка на сложни части, което значително подобрява адаптивността и ефективността на обработка на машината. Системата ATC с магазин е подходяща за пробивни центрове и обработващи центрове.
Как да изберем списание и инструмент?
Тип списание за инструменти
Магазинът за инструменти се използва за запазване на определен брой фрезери, които могат да се сменят с фрезерите на шпиндела чрез манипулатора. Съществуват различни видове магазини, като дискови и верижни. Формата и капацитетът на магазините трябва да се определят според технологичния обхват на машината. В магазина за дискови инструменти посоката на фрезера е в същата посока като шпиндела. При смяна на фрезера, кутията на шпиндела се повдига до определена позиция, така че фрезерът на шпиндела да се подравни с долната позиция на магазина, фрезерът да се затегне, шпинделът се управлява от компютър, след което се освобождава дръжката, магазинът за дискови инструменти се придвижва напред, издърпва фрезера от шпиндела и след това магазинът завърта фрезера, използван в следващия процес, до позиция, подравнена със шпиндела, магазинът се връща назад, поставя новия фрезер в отвора на шпиндела, шпинделът затяга държача, кутията на шпиндела се спуска в работно положение, задачата за смяна на инструмента е завършена и следващият процес започва работа. Предимствата на това устройство за смяна на инструменти са проста конструкция, ниска цена и добра надеждност при смяна. Недостатъкът е, че времето за смяна е дълго и е подходящ за обработващи центрове с малък капацитет на магазина. За обработващи центрове, които изискват голям капацитет на магазина, ще се използва магазин за верижни инструменти. Магазинът има компактна структура и голям капацитет. Формата на верижния пръстен може да бъде изработена в различни видове в зависимост от оформлението на машината. Формата и позицията за смяна могат да бъдат издадени, за да се улесни смяната. Когато броят на фрезите трябва да се увеличи, е необходимо само да се увеличи дължината на веригата, което улеснява проектирането и производството на магазина.
Метод за избор на инструмент
В магазина се съхраняват много инструменти. Преди всяка смяна, инструментът трябва да бъде избран. Често използваните методи за избор на инструменти включват последователен метод и произволен метод. Инструментите се поставят в държачите на магазина последователно, според изискванията на процеса. Обработката се състои в настройване на инструментите последователно. При обработка на различни детайли, редът на инструментите в магазина трябва да се регулира отново. Предимството е, че задвижването и управлението на магазина са сравнително прости. Следователно, този метод е подходящ за автоматична смяна на инструменти в малки и средни машини с цифрово управление с големи партиди обработка и малък брой разновидности на детайлите. С развитието на системите за цифрово управление, повечето системи за цифрово управление възприемат метода за произволен избор на инструменти, който е разделен на 3 вида кодиране на държачите на инструменти, кодиране на инструмента и тип памет.
Метод за кодиране на инструменти
Кодът на инструмента или кодът на държача трябва да се идентифицира чрез инсталиране на кодова лента върху инструмента или държача, която обикновено се кодира съгласно принципа на двоичното кодиране. Методът на избор използва специална структура на държача на инструмента и всеки бит има свой собствен код, така че битът може да се използва повторно в различни процеси и замененият бит не е необходимо да се връща в оригиналния държач. Магазинът с голям капацитет може да бъде съответно намален. Всеки бит обаче има специален кодиращ пръстен, дължината му се удължава, производството е трудно, а структурата на магазина и манипулатора става сложна. Методът на кодиране на държача е, че един нож съответства на един държач. Инструментите, извадени от един държач, трябва да се поставят обратно на същия държач. Битовете за вземане и поставяне са тромави и отнемат много време за смяна. В момента методът на запаметяване се използва широко в обработващите центрове. По този начин номерът и позицията на държача в магазина могат да се съхранят съответно в PLC на CNC системата. Информацията за инструмента винаги се съхранява в PLC, независимо в кой държач е поставен инструментът. Магазинът е оборудван с устройство за откриване на позиция, което може да получи информация за позицията на всеки държач. По този начин инструментът може да бъде изваден и върнат по желание. Магазинът има и механично начално положение, така че всеки път, когато се избере нож, ще бъде избран и най-близкият нож.
Приложения
CNC рутерите ATC могат да се използват в широк спектър от индустрии, като например производство на мебели и домашен ремонт, дървени занаяти, шкафове, екрани, реклама, музикални инструменти или обработка на корпуси на прецизни инструменти. Материалите, които могат да се обработват, включват главно различни неметални материали като дърво, стъкло, камък, пластмаса, акрил и изолационни материали.
Дървообработване
Домашни врати, 3D обработка на вълнообразни плоскости, врати за шкафове, врати от масивна дървесина, дървени врати за занаяти, врати без боядисване, паравани, изработка на прозорци за занаяти, почистващи препарати за обувки, шкафове и панели за игрални машини, компютърни маси и изработка на мебели от панели.
Изработка на плесени
Може да прави метални форми като мед, алуминий, желязо и други, както и неметални форми като дърво, камък, пластмаса, PVC и други.
Реклама и любители
Изработка на табели, изработка на лога, надписи, рязане на акрил, блистерно формоване и декорации.
Промишлено производство
Може да прави всякакви сенчести скулптури и релефни скулптури, които се използват широко в занаятчийската и подаръчна индустрия.
Отстраняване на проблеми
CNC рутерът с ATC е най-мощната класификация на машините с цифрово управление. Въпреки че производителността и скоростта на обработка са несравними с други машини с цифрово управление, като напълно автоматизирано механично оборудване е необходима ежедневна проверка и поддръжка. CNC рутерът с устройство за смяна на инструменти е напълно различен от методите за откриване и диагностика на повреди на обикновените машини с цифрово управление.
Метод за проверка на работата на машината
Методът за проверка на работата е метод за наблюдение и мониторинг на действителната работа на машината, за да се определи местоположението на неизправността и по този начин да се проследи първопричината за нея. Най-общо казано, машините с числово програмно управление използват хидравлични и пневматични контролни части, като например автоматизиран сменник на инструменти, устройство за смяна на маса, устройство за закрепване и предаване и др., които могат да се използват за определяне на причината за повредата чрез диагностика на движението.
Метод за анализ на състоянието
CNC системата може не само да показва информация за диагностика на повреди, но и да предоставя различни състояния на диагностиката под формата на адрес за диагностика и данни за диагностика. Например, когато системата се върне неправилно към референтната точка, можете да проверите стойността на състоянието на съответния параметър, за да определите причината за повредата.
Метод за проверка на CNC програмирането
Методът за проверка на CNC програмирането се нарича още метод за тестване на функциите на програмата. Това е метод за потвърждаване на причината за повредата чрез компилиране на специален сегмент от тестова програма. Можете да използвате метода на ръчно програмиране, за да компилирате програма за тестване на функциите на системата (като линейно позициониране, кръгова интерполация, нарязване на резба, фиксирани цикли, потребителски макро програми и др.) и да изпълните тестовата програма, за да проверите точността и надеждността на машината за изпълнение на тези функции, след което да определите причината за повредата. Обикновено се пише тестова програма с инструкции за ремонт на машината и програмата се изпълнява, когато възникне повреда, за да се определи каква е тя.
Метод за проверка на инструмента
Методът за проверка на инструменти се отнася до използването на конвенционални електрически инструменти за измерване на напрежението на всяка група променливотокови и постоянен ток, фазови постоянни и импулсни сигнали и др., за да се открият неизправности.
Метод за самодиагностика на система за числено управление
Самодиагностиката на системата за числово управление е диагностичен метод, който използва вътрешната програма за самодиагностика или специален диагностичен софтуер на системата, за да се самодиагностицира и тества ключовия хардуер вътре в системата и софтуера за управление на системата. Тя включва главно самодиагностика при включване, онлайн наблюдение и офлайн тестване. CNC машината използва функцията за самодиагностика на системата, която може лесно да покаже състоянието на интерфейсния сигнал между системата и всяка част и да открие общото местоположение на повредата. Това е най-често използваният метод в процеса на диагностициране на повреди.