Princip i koraci automatske izmjene alata u CNC obradnim centrima

Princip i koraci automatske izmjene alata u CNC obradnim centrima

I. Uvod

II. Princip automatske izmjene alata u CNC obradnim centrima

(I) Osnovni postupak izmjene alata

(II) Analiza kretanja alata

• Alat se zaustavlja s vretenom i pomiče se u položaj za izmjenu alata: Ovaj proces zahtijeva da se vreteno brzo i precizno zaustavi i pomiče u određeni položaj za izmjenu alata putem sustava pomicanja koordinatnih osi alatnog stroja. Obično se ovo kretanje postiže mehanizmom prijenosa kao što je par vijaka i matice koji pokreće motor kako bi se osiguralo da točnost pozicioniranja vretena zadovoljava zahtjeve obrade.
• Kretanje alata u spremniku alata: Način kretanja alata u spremniku alata ovisi o vrsti spremnika alata. Na primjer, u spremniku alata s lancem, alat se pomiče u određeni položaj zajedno s rotacijom lanca. Ovaj proces zahtijeva da pogonski motor spremnika alata precizno kontrolira kut rotacije i brzinu lanca kako bi se osiguralo da alat može točno dosegnuti položaj za izmjenu alata. U spremniku alata s diskom, pozicioniranje alata postiže se rotacijskim mehanizmom spremnika alata.
• Prijenosno kretanje alata s manipulatorom za izmjenu alata: Kretanje manipulatora za izmjenu alata relativno je složeno jer treba postići i rotacijsko i linearno kretanje. Tijekom faza hvatanja i otpuštanja alata, manipulator se mora približiti i napustiti alat preciznim linearnim kretanjem. Obično se to postiže mehanizmom zupčanika i letve pokretanim hidrauličkim cilindrom ili zračnim cilindrom, koji zatim pokreće mehaničku ruku kako bi se postiglo linearno kretanje. Tijekom faza izvlačenja i umetanja alata, osim linearnog gibanja, manipulator također mora izvesti određeni kut rotacije kako bi se osiguralo da se alat može glatko izvući i umetnuti u vreteno ili spremnik alata. Ovo rotacijsko kretanje postiže se suradnjom između mehaničke ruke i osovine zupčanika, što uključuje pretvorbu kinematičkih parova.
• Povratak alata u položaj za obradu s pomoćnim alatom: Nakon što je izmjena alata završena, vreteno se mora brzo vratiti u izvorni položaj za obradu s novim alatom kako bi se nastavile sljedeće operacije obrade. Ovaj proces je sličan kretanju alata u položaj za izmjenu alata, ali u suprotnom smjeru. Također zahtijeva visokoprecizno pozicioniranje i brzu reakciju kako bi se smanjilo vrijeme zastoja tijekom procesa obrade i poboljšala učinkovitost obrade.

III. Koraci automatske izmjene alata u CNC obradnim centrima

(I) Utovar alata

• Metoda utovara nasumičnog držača alata
  Ova metoda utovara alata ima relativno visoku fleksibilnost. Operateri mogu postaviti alate u bilo koji držač alata u spremniku alata. Međutim, treba napomenuti da nakon što je instalacija alata završena, broj držača alata na kojem se alat nalazi mora biti točno zabilježen kako bi upravljački sustav mogao točno pronaći i pozvati alat prema uputama programa u sljedećem procesu obrade. Na primjer, kod nekih složenih obrada kalupa, alate će možda trebati često mijenjati prema različitim postupcima obrade. U tom slučaju, metoda nasumičnog utovara držača alata može prikladno organizirati položaje skladištenja alata prema stvarnoj situaciji i poboljšati učinkovitost utovara alata.
• Metoda utovara fiksnog držača alata
  Za razliku od metode nasumičnog utovara držača alata, metoda utovara fiksnog držača alata zahtijeva da se alati moraju postaviti u unaprijed određene držače alata. Prednost ove metode je u tome što su položaji pohrane alata fiksni, što je operaterima praktično za pamćenje i upravljanje, a također pogoduje brzom pozicioniranju i pozivanju alata od strane upravljačkog sustava. U nekim zadacima obrade serijske proizvodnje, ako je proces obrade relativno fiksan, usvajanje metode utovara fiksnog držača alata može poboljšati stabilnost i pouzdanost obrade te smanjiti nezgode pri obradi uzrokovane netočnim položajima pohrane alata.

(II) Odabir alata

• Sekvencijalni odabir alata
  Metoda sekvencijalnog odabira alata zahtijeva od operatera da postavljaju alate u držače alata u strogom skladu sa slijedom tehnološkog procesa prilikom umetanja alata. Tijekom procesa obrade, upravljački sustav će uzimati alate jedan po jedan prema redoslijedu postavljanja alata i vraćati ih u originalne držače alata nakon upotrebe. Prednost ove metode odabira alata je u tome što je jednostavna za rukovanje i ima nisku cijenu, te je prikladna za neke zadatke obrade s relativno jednostavnim procesima obrade i fiksnim slijedom korištenja alata. Na primjer, pri obradi nekih jednostavnih dijelova osovine, može biti potrebno samo nekoliko alata u fiksnom slijedu. U tom slučaju, metoda sekvencijalnog odabira alata može zadovoljiti zahtjeve obrade i smanjiti troškove i složenost opreme.
• Slučajni odabir alata
• Kodiranje držača alata Odabir alata
  Ova metoda odabira alata uključuje kodiranje svakog držača alata u spremniku alata, a zatim stavljanje alata koji odgovaraju kodovima držača alata u navedene držače alata jedan po jedan. Prilikom programiranja, operateri koriste adresu T za određivanje koda držača alata gdje se alat nalazi. Upravljački sustav pokreće spremnik alata kako bi pomaknuo odgovarajući alat u položaj za izmjenu alata prema ovim informacijama o kodiranju. Prednost metode odabira alata s kodiranjem držača alata je u tome što je odabir alata fleksibilniji i može se prilagoditi nekim zadacima obrade s relativno složenim procesima obrade i nefiksiranim redoslijedom korištenja alata. Na primjer, pri obradi nekih složenih zrakoplovnih dijelova, alate će možda trebati često mijenjati prema različitim dijelovima obrade i zahtjevima procesa, a redoslijed korištenja alata je nefiksan. U ovom slučaju, metoda odabira alata s kodiranjem držača alata može prikladno ostvariti brz odabir i zamjenu alata te poboljšati učinkovitost obrade.
• Odabir alata za memoriju računala
  Odabir alata iz memorije računala naprednija je i inteligentnija metoda odabira alata. Prema ovoj metodi, brojevi alata i njihovi položaji pohrane ili brojevi držača alata odgovarajuće se pamte u memoriji računala ili memoriji programabilnog logičkog kontrolera. Kada je potrebno promijeniti alate tijekom procesa obrade, upravljački sustav će izravno dobiti informacije o položaju alata iz memorije prema uputama programabilnog logičkog kontrolera i pokrenuti spremnik alata kako bi brzo i točno pomaknuo alate u položaj za izmjenu alata. Štoviše, budući da računalo može zapamtiti promjenu adrese pohrane alata u stvarnom vremenu, alati se mogu nasumično vaditi i vraćati u spremnik alata, što uvelike poboljšava učinkovitost upravljanja i fleksibilnost korištenja alata. Ova metoda odabira alata široko se koristi u modernim visokopreciznim i visokoučinkovitim CNC obradnim centrima, posebno je prikladna za zadatke obrade sa složenim procesima obrade i brojnim vrstama alata, kao što je obrada dijelova poput blokova motora automobila i glava cilindara.

(III) Izmjena alata

• I alat na vretenu i alat koji se zamjenjuje u spremniku alata nalaze se u nasumičnim držačima alata
  U ovom slučaju, proces izmjene alata je sljedeći: Prvo, spremnik alata izvodi operaciju odabira alata prema uputama upravljačkog sustava kako bi brzo pomaknuo alat koji treba zamijeniti u položaj za izmjenu alata. Zatim se dvokraki manipulator izvlači kako bi precizno uhvatio novi alat u spremniku alata i stari alat na vretenu. Nakon toga, stol za izmjenu alata okreće se kako bi rotirao novi i stari alat u odgovarajuće položaje vretena i spremnika alata. Na kraju, manipulator ubacuje novi alat u vreteno i steže ga, a istovremeno postavlja stari alat u prazan položaj spremnika alata kako bi dovršio operaciju izmjene alata. Ova metoda izmjene alata ima relativno visoku fleksibilnost i može se prilagoditi raznim procesima obrade i kombinacijama alata, ali ima veće zahtjeve za točnost manipulatora i brzinu odziva upravljačkog sustava.
• Alat na vretenu je smješten u fiksni držač alata, a alat koji se zamjenjuje je u nasumičnom držaču alata ili fiksnom držaču alata.
  Postupak odabira alata sličan je gore opisanoj metodi slučajnog odabira alata za držač alata. Prilikom promjene alata, nakon skidanja alata s vretena, spremnik alata potrebno je unaprijed zarotirati u određeni položaj za prihvat alata vretena kako bi se stari alat mogao točno vratiti u spremnik alata. Ova metoda izmjene alata češća je u nekim zadacima obrade s relativno fiksnim procesima obrade i visokom učestalošću korištenja alata vretena. Na primjer, u nekim postupcima obrade rupa u serijskoj proizvodnji, specifična svrdla ili razvrtači mogu se koristiti na vretenu dulje vrijeme. U tom slučaju, postavljanje alata vretena u fiksni držač alata može poboljšati stabilnost i učinkovitost obrade.
• Alat na vretenu je u nasumičnom držaču alata, a alat koji se zamjenjuje je u fiksnom držaču alata.
  Proces odabira alata također se sastoji u odabiru određenog alata iz spremnika alata prema zahtjevima procesa obrade. Prilikom promjene alata, alat uzet iz vretena bit će poslan na najbližu praznu poziciju alata za naknadnu upotrebu. Ova metoda izmjene alata, do određene mjere, uzima u obzir fleksibilnost skladištenja alata i praktičnost upravljanja spremnikom alata. Prikladna je za neke zadatke obrade s relativno složenim procesima obrade, brojnim vrstama alata i relativno niskom učestalošću korištenja nekih alata. Na primjer, u nekim obradama kalupa mogu se koristiti više alata različitih specifikacija, ali neki posebni alati se koriste rjeđe. U tom slučaju, postavljanje ovih alata u fiksne držače alata i skladištenje korištenih alata na vretenu u blizini može poboljšati iskorištenost prostora u spremniku alata i učinkovitost izmjene alata.

IV. Zaključak