Автоматические фрезерные станки с ЧПУ и устройством смены инструмента для любого бюджета

Определение

Фрезерный станок с ЧПУ ATC — это тип обрабатывающего центра с ЧПУ с автоматическим набором для смены инструмента, который автоматически меняет фрезы в магазине инструментов вместо ручного управления на основе различных конструкций для изготовления шкафов, дверей, мебели, поделок, украшений, музыкальных инструментов, вывесок, окон, столов и самых популярных проектов и планов по деревообработке. Шпиндели обычно несут инструментальные магазины с 4–12 фрезами и резцами, которые могут автоматически меняться в соответствии с рабочими требованиями во время работы станка, без необходимости ручного управления. Наиболее распространенные типы наборов фрезерных станков с ЧПУ ATC включают линейные наборы с ЧПУ ATC, барабанные наборы с ЧПУ ATC (вращающиеся наборы с ЧПУ ATC) и цепные наборы с ЧПУ ATC.

Устройство автоматической смены инструмента — это устройство для перемещения, загрузки и выгрузки инструментов между шпинделем и инструментальным магазином. Автоматическое устройство смены инструмента — это полное название ATC в области обработки с ЧПУ.

Комплекты автоматической смены инструмента приводят станок с ЧПУ в непрерывную работу, то есть после завершения каждого процесса новый инструмент, используемый в следующем процессе, автоматически заменяется на шпиндель, а шпиндель подхватывает инструмент, замена инструментов обычно производится завершается слаженным действием манипулятора, магазина и шпинделя.

По сравнению с многошпиндельными фрезерными станками с ЧПУ, ATC требуется только один шпиндель в передней бабке, компоненты шпинделя имеют достаточную жесткость для удовлетворения требований различной точной обработки. Кроме того, магазин инструментов может хранить большое количество инструментов для многоэтапной обработки сложных деталей, что может значительно улучшить адаптивность и эффективность обработки станков. Система ATC состоит из 2 частей: магазина инструментов и автоматического устройства смены инструмента. Она имеет 2 основных преимущества: 1-е заключается в том, что зарезервирован только один шпиндель, что выгодно для упрощения конструкции шпинделя и повышения жесткости шпинделя; 2-е заключается в том, что в библиотеке можно хранить большое количество фрез с различными типами и функциями, что удобно для завершения различных сложных и многоэтапных процедур обработки.

Комплект автоматической смены инструмента состоит из магазина инструментов, системы выбора инструмента, механизма смены инструмента и других частей, а структура более сложная. Он отвечает за передачу биты между магазином и шпинделем, проталкивание используемой биты в шпиндель, а затем отправку замененной биты обратно в магазин внутри. Хотя этот метод замены не так прост, как предыдущий, он позволяет избежать перемещения магазина и шпинделя при смене инструмента и заменяется автоматическим устройством смены инструмента. Таким образом, диапазон перемещения механических компонентов уменьшается, замена выполняется быстрее, а компоновка конструкции становится более гибкой.

Принцип работы

В системе автоматической смены инструмента устройство, которое реализует передачу и загрузку и выгрузку инструмента между магазином и шпинделем, называется устройством смены инструмента. Существует 2 способа замены инструментов: относительное перемещение магазина и шпинделя и манипулятор. Устройство, которое использует относительное перемещение магазина и шпинделя для реализации замены инструмента, должно сначала вернуть использованный инструмент в магазин при замене инструмента, а затем извлечь новый инструмент из магазина. Эти 1 действия не могут быть выполнены одновременно, и время смены инструмента больше.

Однако манипулятор смены инструмента может захватывать, загружать и выгружать биты в шпинделе и магазине одновременно во время смены, поэтому время смены еще больше сокращается. Метод смены инструмента с использованием робота является наиболее широко используемым. Это связано с тем, что манипулятор гибок в смене, быстр в действии и прост по конструкции. Манипулятор может выполнять ряд действий, таких как захват - вытягивание - поворот - вставка - возврат. Чтобы предотвратить падение биты, подвижный захват манипулятора оснащен самоблокирующимся механизмом.

Особенности и преимущества

Применен мощный шпиндель автоматической смены инструмента с хорошими пусковыми характеристиками и большим крутящим моментом, который может в полной мере раскрыть преимущества высокой скорости и более высокой эффективности машины. Он использует высокомоментный серводвигатель, произведенный в Японии, который имеет преимущества низкого уровня шума, высокой скорости и высокой точности позиционирования. Оснащен уникальным инструментальным магазином, вы можете менять требуемые фрезы по желанию. Время смены инструмента занимает всего несколько секунд. Стандартный инструментальный магазин поставляется с 8 инструментами, а магазин инструментов большей емкости может быть настроен.

Бюджет

Стоимость фрезерного станка с ЧПУ ATC (автоматическая смена инструмента) может значительно варьироваться в зависимости от технических характеристик, размера, функций и марки станка, обычно от 10,800 до более 100,000 долларов США. Комплекты фрезерных станков ATC с ЧПУ для хобби начального уровня стоят в среднем 12,000 долларов США, в то время как некоторые более дорогие промышленные фрезерные столы ATC с ЧПУ с расширенными возможностями, большими рабочими зонами и дополнительными функциями, как правило, стоят дороже. В целом средняя стоимость приобретения фрезерного станка с ЧПУ ATC с устройством смены инструмента составляет около 16,000 долларов США. Рекомендуется проконсультироваться с конкретными производителями или поставщиками для точной цены в зависимости от ваших потребностей.

Большинство деревообработчиков хотят иметь фрезерный станок с ЧПУ ATC, но некоторые из них понятия не имеют, сколько стоит модернизировать обычный станок с ЧПУ с помощью комплекта для автоматической смены инструмента. Согласно отчету о промышленном рынке ЧПУ 2025 года, вам придется потратить дополнительно от 3,000 до 8,000 долларов США сверх обычного станка, если вы хотите сделать все своими руками.

Характеристики

Тип

Устройства автоматической смены инструмента делятся на 3 распространенных типа: линейные, барабанные и цепные. Мы рассмотрим их по отдельности.

Линейный тип

Это тип линейного сменщика, который используется для магазинов с 4-12 инструментами. Он отличается быстрой сменой инструмента и простотой использования.

Тип барабана

Это тип поворотного сменщика, который также известен как ATC типа CTM и ATC дискового типа. Он используется для магазинов с 8-20 инструментами.

Тип цепи

Используется для вертикальных станков с ЧПУ с меньшей скоростью смены инструмента. Разработан для магазинов с более чем 30 инструментами, что обеспечивает наилучшую грузоподъемность инструмента.

Как сменить инструмент при обработке на станке с ЧПУ?

Поворотный держатель инструмента

Поворотный резцедержатель является одним из самых простых устройств смены инструмента, обычно используемых в токарных станках с ЧПУ. Он может быть спроектирован в различных формах, таких как квадратный, шестиугольный или дисковый осевой резцедержатель. Четыре, 6 или более инструментов соответственно устанавливаются на поворотный держатель, а биты меняются в соответствии с инструкциями устройства числового программного управления. Поворотный резцедержатель должен иметь хорошую прочность и жесткость конструкции, чтобы выдерживать сопротивление резанию во время черновой обработки. Поскольку точность токарной обработки во многом зависит от положения режущей кромки инструмента, для токарных станков с числовым программным управлением положение инструмента не регулируется вручную во время процесса обработки, поэтому более необходимо выбрать надежную схему позиционирования и разумную структуру позиционирования, чтобы обеспечить поворотный инструмент. После каждой индексации стойка имеет максимально возможную точность повторного позиционирования (обычно 0.001-0.005mm). В обычных условиях действие по смене поворотного держателя включает подъем держателя, индексацию держателя и нажатие держателя.

Смена шпиндельной головки

Смена инструмента шпиндельной головки — это относительно простой метод смены инструмента для станков с ЧПУ с вращающимися инструментами. Эта шпиндельная головка фактически является магазином инструментов револьверной головки. Существует 2 типа шпиндельных головок: горизонтальная и вертикальная. Обычно индексация револьверной головки используется для замены шпиндельной головки с целью реализации автоматической смены инструмента. На каждом шпинделе револьверной головки предварительно установлены вращающиеся инструменты, необходимые для каждого процесса. Когда выдается команда на смену инструмента, каждая шпиндельная головка по очереди поворачивается в положение обработки, и включается основное движение, так что соответствующий шпиндель приводит в движение сверло. Другие шпиндели в необрабатывающих положениях отключаются от основного движения. Устройство смены инструмента шпинделя экономит ряд сложных операций, таких как автоматическое ослабление, зажим, выгрузка, загрузка и выгрузка, тем самым сокращая время смены и повышая надежность смены. Однако из-за ограничения положения пространства структурный размер компонентов шпинделя не может быть слишком большим, что влияет на жесткость шпиндельной системы. Для обеспечения жесткости шпинделя количество шпинделей должно быть ограничено, в противном случае размер конструкции увеличится. Поэтому револьверная головка шпинделя обычно подходит только для станков с небольшим количеством процессов и низкими требованиями к точности, таких как сверлильные и фрезерные станки с числовым программным управлением.

Автоматическая система смены инструмента

Так как поворотный суппорт и револьверная головка не могут вместить слишком много бит, они не могут удовлетворить потребности в обработке сложных деталей. Поэтому в станках с ЧПУ ATC в основном используются автоматические сменщики с инструментальными магазинами. Устройство с инструментальным магазином состоит из магазина и механизма смены инструмента, а процесс смены более сложен. Во-первых, все биты, используемые в процессе обработки, должны быть установлены на стандартный держатель, и после предварительной регулировки размера вне станка, поместить их в магазин определенным образом. При замене сначала выберите биту в магазине, а затем сменщик вытащит биту из магазина или шпинделя для замены, вставит новую биту в шпиндель и положит старую биту обратно в магазин. Магазин имеет большую емкость и может быть установлен сбоку или над передней бабкой. Поскольку в передней бабке станка с автоматическим магазином смены инструмента находится только один шпиндель, жесткость компонентов шпинделя должна быть высокой, чтобы соответствовать требованиям точной обработки. Кроме того, количество бит в магазине большое, поэтому можно выполнять многопроцессную обработку сложных деталей, что значительно повышает адаптивность и эффективность обработки станка. Система ATC с магазином подходит для сверлильных центров и обрабатывающих центров.

Как выбрать журнал и инструмент?

Тип магазина инструментов

Инструментальный магазин используется для резервирования определенного количества фрез, которые можно заменить на фрезы на шпинделе с помощью манипулятора. Существуют различные типы магазинов, такие как магазины дискового типа и магазины цепного типа. Форма и емкость магазинов должны определяться в соответствии с технологическими возможностями станка. В дисковом инструментальном магазине направление фрезы совпадает с направлением шпинделя. При замене фрезы шпиндельная коробка поднимается в определенное положение, так что фреза на шпинделе совмещается с нижним положением магазина, а фреза зажимается, шпиндель находится под управлением компьютера, отпускают рукоятку, дисковый инструментальный магазин перемещается вперед, вытаскивает фрезу на шпинделе, а затем магазин поворачивает фрезу, используемую в следующем процессе, в положение, выровненное со шпинделем, магазин назад, вставляют новую фрезу в отверстие шпинделя, шпиндель зажимает держатель, шпиндельная коробка опускается в рабочее положение, задача по замене инструмента выполнена, и следующий процесс начинает работать. Преимущества этого устройства смены инструмента просты по конструкции, дешевы и надежны при замене. Недостатком является то, что время смены велико, и оно подходит для обрабатывающих центров с небольшой емкостью магазина. Для обрабатывающих центров, которым требуется большая емкость магазина, будет использоваться цепной магазин инструментов. Магазин имеет компактную конструкцию и большую емкость магазина. Форма цепного кольца может быть выполнена в различных типах в соответствии с компоновкой станка. Форма, положение смены также может быть выдвинуто для облегчения замены. Когда необходимо увеличить количество фрез, необходимо только увеличить длину цепи, что обеспечивает удобство при проектировании и изготовлении магазина.

Метод выбора инструмента

В магазине хранится множество бит. Перед каждой заменой необходимо выбрать биту. Обычно используемые методы выбора инструмента включают последовательный метод и произвольный метод. Инструменты вставляются в держатели магазина по очереди в соответствии с требованиями процесса. Обработка заключается в последовательной настройке бит. При обработке различных заготовок порядок бит в магазине должен быть перенастроен. Преимущество заключается в том, что привод и управление магазином относительно просты. Поэтому этот метод подходит для автоматической смены инструмента на небольших и средних станках с числовым программным управлением с большими партиями обработки и небольшим количеством разновидностей заготовок. С развитием систем числового управления большинство систем числового управления используют метод произвольного выбора инструмента, который делится на 3 типа кодирования держателя инструмента, кодирования инструмента и типа памяти.

Метод кодирования инструмента

Код инструмента или держателя необходимо идентифицировать, установив кодовую полосу на инструмент или держатель, которая обычно кодируется в соответствии с принципом двоичного кодирования. Метод выбора использует специальную структуру держателя инструмента, и каждое долото имеет свой собственный код, поэтому долото можно повторно использовать в различных процессах, а замененное долото не нужно вставлять обратно в исходный держатель. Магазин большой емкости может быть соответственно уменьшен. Однако каждое долото имеет специальное кодирующее кольцо, длина увеличивается, его сложно изготовить, а структура магазина и манипулятора становится сложной. Метод кодирования держателя заключается в том, что один нож соответствует одному держателю. Инструменты, снятые с одного держателя, должны быть установлены обратно на тот же держатель. Биты Pick and Place громоздки и требуют много времени для замены. В настоящее время метод памяти широко используется в обрабатывающих центрах. Таким образом, номер и положение держателя в магазине могут быть сохранены в ПЛК системы ЧПУ соответственно. Информация об инструменте всегда хранится в ПЛК, независимо от того, в какое приспособление помещен инструмент. Магазин оснащен устройством определения положения, которое может получать информацию о положении каждого держателя. Таким образом, инструмент можно вынимать и возвращать по желанию. На магазине также имеется механическое начало отсчета, так что каждый раз, когда выбирается нож, будет выбран ближайший нож.

Приложения

Фрезерные станки с ЧПУ ATC могут использоваться в самых разных отраслях, таких как мебель и обустройство дома, деревянные изделия, шкафы, экраны, реклама, музыкальные инструменты или обработка корпусов прецизионных инструментов. А обрабатываемые материалы в основном включают различные неметаллические материалы, такие как дерево, стекло, камень, пластик, акрил и изоляционные материалы.

Деревообрабатывающий

Двери для дома, 3D Обработка волнистых досок, дверцы шкафов, двери из массива дерева, деревянные двери ручной работы, двери без покраски, экраны, изготовление окон ручной работы, чистильщики обуви, корпуса и панели для игровых автоматов, компьютерные столы и изготовление панельной мебели.

Изготовление пресс-форм

Он может изготавливать металлические формы, такие как медь, алюминий, железо и т. д., а также неметаллические формы, такие как дерево, камень, пластик, ПВХ и многое другое.

Реклама и любители

Изготовление вывесок, логотипов, надписей, вырезка акрила, блистерная формовка, декорирование.

Промышленное производство

Он может создавать все виды теневых и рельефных скульптур, которые широко используются в ремесленной и сувенирной промышленности.

УСТРАНЕНИЕ НЕПОЛАДОК

Фрезерный станок с ЧПУ с АТС является самой мощной классификацией станков с числовым программным управлением. Хотя прочность и скорость обработки несопоставимы с другими станками с числовым программным управлением, как полностью автоматизированное механическое оборудование, ежедневный осмотр и техническое обслуживание также очень необходимы. Фрезерный станок с ЧПУ с устройством смены инструмента полностью отличается от методов обнаружения и диагностики неисправностей обычных станков с числовым программным управлением.

Метод проверки работы машины

Метод проверки работы - это метод наблюдения и контроля фактической работы машины для определения места неисправности и, таким образом, отслеживания первопричины неисправности. В общем, комплекты станков с числовым программным управлением используют гидравлические и пневматические части управления, такие как автоматизированное устройство смены инструмента, устройство сменного стола, приспособление и передаточное устройство и т. д., которые можно использовать для определения причины неисправности посредством диагностики движения.

Метод анализа состояния

Система ЧПУ может не только отображать информацию о диагностике неисправностей, но и предоставлять различные состояния диагностики в виде адреса диагностики и данных диагностики. Например, когда система возвращается в исходную точку неправильно, вы можете проверить значение состояния соответствующего параметра, чтобы определить причину неисправности.

Метод проверки программирования ЧПУ

Метод проверки программирования ЧПУ также называется методом проверки функций программы. Это метод подтверждения причины сбоя путем составления специального сегмента тестовой программы. Вы можете использовать метод ручного программирования для составления программы проверки функций для системных функций (таких как линейное позиционирование, круговая интерполяция, нарезание резьбы, фиксированные циклы, пользовательские макропрограммы и т. д.) и запустить тестовую программу для проверки точности и надежности машины для выполнения этих функций, а затем определить причину сбоя. Обычно тестовая программа пишется с инструкциями по ремонту машины, и программа запускается при возникновении неисправности, чтобы определить, в чем заключается неисправность.

Метод проверки прибора

Метод инструментального контроля заключается в использовании обычных электрических приборов для измерения напряжения каждой группы источников питания переменного и постоянного тока, фазных сигналов постоянного тока и импульсов и т. д. с целью поиска неисправностей.

Метод самодиагностики системы числового программного управления

Самодиагностика системы числового программного управления — это метод диагностики, который использует внутреннюю программу самодиагностики или специальное диагностическое программное обеспечение системы для самодиагностики и тестирования ключевого оборудования внутри системы и управляющего программного обеспечения системы. Он в основном включает в себя самодиагностику при включении питания, онлайн-мониторинг и офлайн-тестирование. Станок с ЧПУ использует функцию самодиагностики системы, которая может легко отображать состояние сигнала интерфейса между системой и каждой частью и находить общее место неисправности. Это наиболее часто используемый метод в процессе диагностики неисправностей.