Automatiske CNC-routere med værktøjsskifter til ethvert budget

Definition

Automatisk værktøjsskifter er en anordning til overførsel, i- og aflæsning af værktøj mellem spindlen og værktøjsmagasinet. Automatic Tool Changer er det fulde navn på ATC i CNC-bearbejdning.

Automatiske værktøjsskiftersæt driver CNC-maskinen med kontinuerligt arbejde, det vil sige, efter hver proces er afsluttet, ændres det nye værktøj, der bruges i den næste proces, automatisk til spindlen, og spindlen opfanger værktøjet, udvekslingen af ​​værktøjer er generelt fuldendes af den koordinerede handling af manipulatoren, magasinet og spindelen.

Sammenlignet med multispindel CNC-fræsere behøver ATC kun én spindel i hovedstammen, spindelkomponenterne har tilstrækkelig stivhed til at opfylde kravene til forskellige præcisionsbearbejdninger. Derudover kan værktøjsmagasinet opbevare en lang række værktøjer til flertrinsbearbejdning af komplekse dele, hvilket væsentligt kan forbedre værktøjsmaskinernes tilpasningsevne og bearbejdningseffektivitet. ATC-systemet består af 2 dele: et værktøjsmagasin og en automatisk værktøjsskifteanordning. Den har 2 store fordele: den 1. er, at der kun er reserveret én spindel, hvilket er fordelagtigt for at forenkle spindlens struktur og forbedre spindlens stivhed; den 2. er, at et stort antal router bits med forskellige typer og funktioner kan gemmes i biblioteket, hvilket er bekvemt fuldføre forskellige komplekse og multi-trins behandlingsprocedurer.

Automatiseret værktøjsskiftersæt består af værktøjsmagasin, værktøjsvalgssystem, værktøjsudvekslingsmekanisme og andre dele, og strukturen er mere kompliceret. Det er ansvarligt for at overføre boret mellem magasinet og spindlen, skubbe det, der skal bruges til spindlen, og derefter sende det udskiftede bor tilbage til magasinet indeni. Selvom denne skiftemetode ikke er så ligetil som den forrige, undgår den, at magasinet og spindlen bevæger sig til værktøjsskift, og den erstattes af en automatisk værktøjsskifter. På denne måde reduceres bevægelsesområdet for de mekaniske komponenter, ændringen gennemføres hurtigere, og designlayoutet er også mere fleksibelt.

Working Princip

I det automatiske værktøjsskiftesystem kaldes den anordning, der realiserer overførsel og på- og aflæsning af værktøjet mellem magasinet og spindlen, værktøjsskifteren. Der er 2 måder at udveksle værktøjer på: den relative bevægelse af magasinet og spindlen og manipulatoren. Enheden, der bruger den relative bevægelse af magasinet og spindlen til at realisere værktøjsudskiftningen, skal først returnere det brugte værktøj til magasinet, når værktøjet skiftes, og derefter tage det nye værktøj ud af magasinet. De 1 handlinger kan ikke udføres på samme tid, og værktøjsskiftetiden længere.

Dog kan manipulatorværktøjsveksleren gribe og læsse og aflæse bitsene i spindlen og magasinet på samme tid under udskiftningen, så skiftetiden forkortes yderligere. Metoden til værktøjsudveksling ved hjælp af en robot er den mest udbredte. Dette skyldes, at manipulatoren er fleksibel i forandring, hurtig i aktion og enkel i strukturen. Manipulatoren kan udføre en række handlinger såsom at gribe - tegne - dreje - indsætte - returnere. For at forhindre, at bittet falder, er manipulatorens bevægelige klo udstyret med en selvlåsende mekanisme.

Funktioner og fordele

Den højeffekts automatiske værktøjsskifter-spindel er taget i brug, med god startydelse og stort drejningsmoment, som kan give fuldt spil til fordelene ved maskinens høje hastighed og højere effektivitet. Den anvender servomotor med højt drejningsmoment fremstillet i Japan, som har fordelene ved lav støj, høj hastighed og høj positioneringsnøjagtighed. Udstyret med et unikt værktøjsmagasin kan du udskifte de nødvendige fræserbits efter eget ønske. Værktøjsskiftetiden tager kun et par sekunder. Standardværktøjsmagasinet leveres med 8 værktøjer, og et værktøjsmagasin med større kapacitet kan tilpasses.

Omkostninger

Prisen på en ATC (Automatic Tool Changer) CNC-fræsermaskine kan variere meget baseret på maskinens specifikationer, størrelse, funktioner og mærke, typisk fra ca. $10,800 til over $100,000. Entry-level hobby ATC CNC routersæt koster i gennemsnit $12,000, mens nogle avancerede industrielle ATC CNC-fræserborde med avancerede muligheder, større arbejdsområder og yderligere funktioner har tendens til at være dyrere. Alt i alt er de gennemsnitlige omkostninger ved at købe en ATC CNC-fræser med værktøjsskifter ca $16,000. Det er tilrådeligt at konsultere specifikke producenter eller leverandører for præcise priser baseret på dine behov.

De fleste træarbejdere er ivrige efter at eje en ATC CNC-fræser, men nogle af dem aner ikke, hvor meget det koster at opgradere en almindelig CNC-maskine med et automatisk værktøjsskiftersæt. Ifølge den industrielle CNC-markedsrapport for 2025 skal du bruge yderligere $3,000 til $8,000 oveni en almindelig maskine, hvis du vil gøre det selv.

Specifikationer

Typer

Automatiske værktøjsskiftere er opdelt i 3 almindelige typer: lineær type, tromletype og kædetype, vi vil introducere dem én efter én.

Lineær type

Dette er en type in-line skifter, som bruges til magasiner med 4 til 12 værktøjer. Det er kendetegnet ved hurtigt værktøjsskift og let at bruge.

Trommetype

Dette er en type roterende skifter, som også er kendt som CTM type ATC og disc type ATC. Det bruges til magasiner med 8 til 20 værktøjer.

kæde type

Den bruges til vertikale CNC-maskiner med lavere værktøjsskiftehastighed. Den er designet til magasiner med mere end 30 værktøjer, som har den bedste værktøjsbæreevne.

Hvordan ændres værktøj i CNC-bearbejdning?

Roterende værktøjsholder

Roterende værktøjsstolpe er en af ​​de enkleste skiftere, der almindeligvis anvendes i CNC-drejebænke. Den kan designes i forskellige former, såsom firkantet, sekskantet eller skivetype aksialt værktøjsstøtte. Fire, 6 eller flere værktøjer er henholdsvis installeret på den roterende holder, og bitsene udskiftes i henhold til instruktionerne fra den numeriske styreenhed. Den roterende værktøjsholder skal have god styrke og stivhed i strukturen for at modstå skæremodstanden under grovbearbejdning. Da drejningsbearbejdningsnøjagtigheden i vid udstrækning afhænger af værktøjsspidsens position, for computer numeriske styredrejebænke, justeres værktøjspositionen ikke manuelt under bearbejdningsprocessen, så det er mere nødvendigt at vælge et pålideligt positioneringsskema og en rimelig positioneringsstruktur for at sikre det roterende værktøj. Efter hver indeksering har stativet den højest mulige gentagelsespositioneringsnøjagtighed (normalt 0.001-0.005mm). Under normale omstændigheder omfatter ændringshandlingen af ​​den roterende holder holderen løftning, holderen indeksering og holderen presning.

Skift af spindelhoved

Spindelhovedværktøjsskift er en relativt simpel værktøjsskiftemetode til CNC-maskiner med roterende værktøjer. Dette spindelhoved er faktisk et revolverværktøjsmagasin. Der er 2 typer spindelhoveder: vandret og lodret. Normalt bruges revolverens indeksering til at erstatte spindelhovedet for at realisere automatisk værktøjsskift. På hver spindel af revolverhovedet er de roterende værktøjer, der kræves til hver proces, forudinstalleret. Når en værktøjsskiftkommando udsendes, drejer hvert spindelhoved til behandlingspositionen på skift, og hovedbevægelsen aktiveres, så den tilsvarende spindel driver boret til at rotere. Andre spindler i ikke-bearbejdningspositioner er afbrudt fra hovedbevægelsen. Spindelværktøjsudskiftningsanordningen sparer en række komplicerede operationer såsom automatisk løsning, fastspænding, aflæsning, lastning og aflæsning, hvorved skiftetiden forkortes og skiftets pålidelighed forbedres. Men på grund af begrænsningen af ​​pladspositionen kan den strukturelle størrelse af spindelkomponenterne ikke være for stor, hvilket påvirker spindelsystemets stivhed. For at sikre spindlens stivhed skal antallet af spindlen begrænses, ellers vil strukturstørrelsen blive øget. Derfor er tårnspindelhovedet normalt kun egnet til maskiner med få processer og lave præcisionskrav, såsom computer numerisk styrebore- og fræsemaskiner.

Automatisk værktøjsskiftesystem

Da skifteren af ​​roterende værktøjsstøtte og revolverhovedtype ikke kan rumme for mange bits, kan de ikke opfylde forarbejdningsbehovene for komplekse dele. Derfor bruger ATC CNC-maskiner for det meste automatiske skiftere med værktøjsmagasiner. Enheden med et værktøjsmagasin består af et magasin og en værktøjsskiftemekanisme, og udskiftningsprocessen er mere kompliceret. Først og fremmest skal alle bits, der bruges i bearbejdningsprocessen, installeres på standardholderen, og efter at have justeret størrelsen uden for maskinen, skal du sætte dem i magasinet på en bestemt måde. Når du skifter, skal du først vælge bit i magasinet, og derefter vil skifteren tage bittet ud af magasinet eller spindlen til udskiftning, sætte det nye bit i spindlen og sætte det gamle bit tilbage i magasinet. Magasinet har stor kapacitet og kan monteres på siden eller over hovedstammen. Da der kun er én spindel i maskinens topstykke med det automatiske værktøjsskiftemagasin, bør spindelkomponenternes stivhed være høj for at opfylde kravene til præcisionsbearbejdning. Derudover er antallet af bits i magasinet stort, så multiprocesbehandling af komplekse dele kan udføres, hvilket i høj grad forbedrer maskinens tilpasningsevne og forarbejdningseffektivitet. ATC-systemet med magasin er velegnet til borecentre og bearbejdningscentre.

Hvordan vælger man magasin og værktøj?

Værktøjsmagasin Type

Værktøjsmagasinet bruges til at reservere et vist antal fræser, som kan udskiftes med bits på spindlen gennem manipulatoren. Der findes forskellige typer magasiner, såsom skivemagasiner og kædemagasiner. Magasinernes form og kapacitet skal bestemmes i henhold til maskinens teknologiske omfang. I skiveværktøjsmagasinet er fræserens retning i samme retning som spindlen. Når du skifter bit, stiger spindelboksen til en bestemt position, så bit på spindlen er på linje med magasinets nederste position, og fræseren er fastspændt, spindlen er under kontrol af computeren, slip håndtaget , skiveværktøjsmagasinet bevæger sig fremad, trækker overfræseren ud på spindlen, og derefter roterer magasinet den bit, der blev brugt i den næste proces, til den position, der er på linje med spindlen, magasinet bagud, indsæt den nye bit ind i spindelhullet, spindlen klemmer holderen, spindelboksen sænkes til arbejdsposition, værktøjsskifteopgaven er afsluttet, og den næste proces begynder at fungere. Fordelene ved denne værktøjsskifteanordning er enkel i strukturen, lav pris og god skiftningssikkerhed. Ulempen er, at skiftetiden er lang, og den er velegnet til bearbejdningscentre med lille magasinkapacitet. Til bearbejdningscentre, der kræver en stor magasinkapacitet, vil der blive brugt et kædeværktøjsmagasin. Magasinet har en kompakt struktur og stor magasinkapacitet. Formen på kæderingen kan laves i forskellige typer i henhold til maskinens layout. Form, ændringspositionen kan også stikkes frem for at lette ændringen. Når antallet af fræsebits skal øges, er det kun nødvendigt at øge længden af ​​kæden, hvilket bringer bekvemmelighed til design og fremstilling af magasinet.

Værktøjsvalgsmetode

Der er mange stumper gemt i magasinet. Før hver ændring skal bitten vælges. De almindeligt anvendte værktøjsudvælgelsesmetoder omfatter sekventiel metode og vilkårlig metode. Værktøjerne indsættes på skift i magasinets holdere i henhold til proceskravene. Behandlingen er at justere bits i rækkefølge. Ved bearbejdning af forskellige emner skal rækkefølgen af ​​bits i magasinet justeres igen. Fordelen er, at drevet og styringen af ​​magasinet er relativt enkelt. Derfor er denne metode velegnet til automatisk værktøjsskift af små og mellemstore computernumeriske styringsmaskiner med store behandlingspartier og et lille antal emnevarianter. Med udviklingen af ​​numerisk kontrolsystem anvender de fleste numeriske kontrolsystemer metoden til vilkårlig værktøjsvalg, som er opdelt i 3 typer værktøjsholderkodning, værktøjskodning og hukommelsestype.

Værktøjskodningsmetode

Værktøjskoden eller holderkoden skal identificeres ved at installere en kodebjælke på værktøjet eller holderen, som generelt er kodet efter princippet om binær kodning. Udvælgelsesmetoden vedtager en speciel værktøjsholderstruktur, og hver bit har sin egen kode, så bitten kan genbruges i forskellige processer, og den erstattede bit behøver ikke at blive sat tilbage i den originale holder. Magasinet med stor kapacitet kan reduceres tilsvarende. Hver bit har dog en speciel koderingsring, længden er forlænget, den er vanskelig at fremstille, og strukturen af ​​magasinet og manipulatoren bliver kompliceret. Kodningsmetoden for holderen er, at en kniv svarer til en holder. Værktøj fjernet fra en holder skal sættes tilbage på den samme holder. Pick and place bits er besværlige og tager lang tid at ændre. På nuværende tidspunkt er hukommelsesmetoden meget udbredt i bearbejdningscentre. På denne måde kan nummeret og positionen af ​​holderen i magasinet gemmes i CNC-systemets PLC tilsvarende. Værktøjsinformationer gemmes altid i PLC'en, uanset hvilken fikstur værktøjet er placeret i. Magasinet er udstyret med en positionsregistreringsanordning, som kan indhente positionsoplysningerne for hver holder. På denne måde kan værktøjet tages ud og returneres efter ønske. Der er også en mekanisk oprindelse på magasinet, så hver gang der vælges en kniv, vil den nærmeste kniv blive valgt.

Applikationer

ATC CNC-routermaskiner kan bruges i en lang række industrier, såsom møbler og boligforbedring, træhåndværk, skabe, skærme, reklamer, musikinstrumenter eller industrier til fremstilling af præcisionsinstrumenter. Og de materialer, der kan forarbejdes, omfatter hovedsageligt forskellige ikke-metalliske materialer såsom træ, glas, sten, plastik, akryl og isoleringsmaterialer.

Træbearbejdning

Døre til hjemmet, 3D bølgepladebearbejdning, skabslåger, massive trædøre, håndværksdøre i træ, malingsfrie døre, skærme, håndværksfremstilling af vinduer, skopudsere, spillemaskineskabe og -paneler, computerborde og panelmøbelfremstilling.

Skimmelfremstilling

Den kan lave metalforme som kobber, aluminium, jern med mere, såvel som ikke-metalforme som træ, sten, plastik, PVC og meget mere.

Reklame & hobbyister

Skiltefremstilling, logofremstilling, bogstaver, akrylskæring, blisterstøbning og dekorationer.

Industriel fremstilling

Den kan lave alle slags skyggeskulpturer og reliefskulpturer, som er meget udbredt i håndværks- og gaveindustrien.

Fejlfinding

CNC-router med ATC er den mest kraftfulde klassifikation af computer-numeriske kontrolmaskiner. Selvom bearbejdningsstyrken og -hastigheden er uforlignelig med andre computernumeriske styringsmaskiner, er daglig inspektion og vedligeholdelse også meget nødvendig som et fuldautomatisk mekanisk udstyr. En CNC-fræser med værktøjsskifter er helt anderledes end detekterings- og fejldiagnosemetoderne for almindelige computernumeriske styringsmaskiner.

Inspektionsmetode for maskindrift

Driftsinspektionsmetoden er en metode til at observere og overvåge maskinens faktiske drift for at bestemme fejlens position og dermed spore årsagen til fejlen. Generelt anvender computer-numeriske kontrolmaskinesæt hydrauliske og pneumatiske kontroldele, såsom automatisk værktøjsskifter, udskiftningsbordanordning, armatur- og transmissionsanordning osv., som kan bruges til at bestemme årsagen til fejlen gennem bevægelsesdiagnose.

Tilstandsanalysemetode

CNC-systemet kan ikke kun vise fejldiagnoseoplysninger, men også give forskellige diagnosetilstande i form af diagnoseadresse og diagnosedata. For eksempel, når systemet vender tilbage til referencepunktet forkert, kan du kontrollere statusværdien for den relevante parameter for at bestemme årsagen til fejlen.

CNC-programmeringskontrolmetode

CNC-programmeringskontrolmetoden kaldes også programfunktionstestmetoden. Det er en metode til at bekræfte årsagen til fejlen ved at kompilere et særligt testprogramsegment. Du kan bruge den manuelle programmeringsmetode til at kompilere et funktionstestprogram for systemfunktionerne (såsom lineær positionering, cirkulær interpolation, gevindskæring, konserverede cyklusser, brugermakroprogrammer osv.), og køre testprogrammet for at kontrollere nøjagtigheden og maskinens pålidelighed til at udføre disse funktioner, og derefter bestemme årsagen til fejlen. Normalt skrives et testprogram med instruktioner til reparation af maskinen, og programmet køres, når der opstår en fejl, for at fastslå, hvad fejlen er.

Instrumentinspektionsmetode

Instrumentinspektionsmetode refererer til brugen af ​​konventionelle elektriske instrumenter til at måle spændingen af ​​hver gruppe af AC- og DC-strømforsyninger, fase DC- og pulssignaler osv. For at finde fejl.

Numerisk kontrolsystem selvdiagnosemetode

Selvdiagnose af det numeriske kontrolsystem er en diagnostisk metode, der bruger det interne selvdiagnoseprogram eller systemets særlige diagnosesoftware til selvdiagnosticering og test af nøglehardwaren inde i systemet og systemets kontrolsoftware. Det omfatter hovedsageligt tændt selvdiagnose, online overvågning og offline test. CNC-maskinen anvender systemets selvdiagnosefunktion, som nemt kan vise interfacesignalstatus mellem systemet og hver del, og finde ud af den generelle placering af fejlen. Det er den mest anvendte metode i fejldiagnoseprocessen.