Het principe en de stappen van automatische gereedschapswisseling in CNC-bewerkingscentra

Principe en stappen van automatische gereedschapswisseling in CNC-bewerkingscentra

I. Inleiding

II. Principe van automatische gereedschapswissel in CNC-bewerkingscentra

(I) Basisproces van gereedschapswisseling

(II) Analyse van gereedschapsbeweging

• Gereedschap stopt met de spindel en beweegt naar de gereedschapswisselpositie: Dit proces vereist dat de spindel snel en nauwkeurig stopt met draaien en naar de specifieke gereedschapswisselpositie beweegt via het bewegingssysteem van de coördinaatassen van de machine. Deze beweging wordt meestal gerealiseerd door het transmissiemechanisme, zoals het schroef-moerpaar dat door de motor wordt aangestuurd, om ervoor te zorgen dat de positioneringsnauwkeurigheid van de spindel voldoet aan de verwerkingsvereisten.
• Beweging van het gereedschap in het gereedschapsmagazijn: De bewegingsmodus van het gereedschap in het gereedschapsmagazijn is afhankelijk van het type gereedschapsmagazijn. In een gereedschapsmagazijn met kettingmechanisme beweegt het gereedschap bijvoorbeeld naar de gewenste positie, samen met de rotatie van de ketting. Dit proces vereist dat de aandrijfmotor van het gereedschapsmagazijn de rotatiehoek en snelheid van de ketting nauwkeurig regelt, zodat het gereedschap de gereedschapswisselpositie nauwkeurig kan bereiken. In een gereedschapsmagazijn met schijfmechanisme wordt de positionering van het gereedschap bepaald door het rotatiemechanisme van het gereedschapsmagazijn.
• Overdrachtsbeweging van het gereedschap met de gereedschapswisselmanipulator: De beweging van de gereedschapswisselmanipulator is relatief complex omdat deze zowel roterende als lineaire bewegingen moet maken. Tijdens de fasen van het vastgrijpen en loslaten van het gereedschap moet de manipulator het gereedschap nauwkeurig lineair benaderen en verlaten. Dit wordt meestal bereikt door het tandheugelmechanisme, aangedreven door een hydraulische cilinder of een luchtcilinder, die vervolgens de mechanische arm aandrijft om een ​​lineaire beweging te realiseren. Tijdens de fasen van het terugtrekken en inbrengen van het gereedschap moet de manipulator, naast de lineaire beweging, ook een bepaalde rotatiehoek uitvoeren om ervoor te zorgen dat het gereedschap soepel uit de spindel of het gereedschapsmagazijn kan worden getrokken en erin kan worden geplaatst. Deze roterende beweging wordt bereikt door de samenwerking tussen de mechanische arm en de tandwielas, waarbij kinematische paren worden omgezet.
• Beweging van het gereedschap dat terugkeert naar de bewerkingspositie met de 主轴: Nadat de gereedschapswissel is voltooid, moet de spindel snel terugkeren naar de oorspronkelijke bewerkingspositie met het nieuwe gereedschap om de volgende bewerkingen voort te zetten. Dit proces is vergelijkbaar met de beweging van het gereedschap naar de gereedschapswisselpositie, maar dan in tegenovergestelde richting. Het vereist ook een uiterst nauwkeurige positionering en een snelle reactie om de stilstandtijd tijdens het bewerkingsproces te verminderen en de bewerkingsefficiëntie te verbeteren.

III. Stappen van automatische gereedschapswisseling in CNC-bewerkingscentra

(I) Gereedschap laden

• Willekeurige laadmethode voor gereedschapshouders
  Deze gereedschapslaadmethode is relatief flexibel. Operators kunnen gereedschappen in elke gereedschapshouder in het gereedschapsmagazijn plaatsen. Na voltooiing van de gereedschapsinstallatie moet echter het nummer van de gereedschapshouder waar het gereedschap zich bevindt, nauwkeurig worden geregistreerd, zodat het besturingssysteem het gereedschap nauwkeurig kan vinden en oproepen volgens de programma-instructies in het daaropvolgende verwerkingsproces. Bij complexe matrijsbewerkingen kan het bijvoorbeeld nodig zijn om gereedschappen regelmatig te wisselen op basis van verschillende verwerkingsprocedures. In dit geval kan de willekeurige gereedschapshouderlaadmethode de opslagposities van gereedschappen eenvoudig aanpassen aan de werkelijke situatie en de efficiëntie van de gereedschapslaadbewerking verbeteren.
• Vaste gereedschapshouder laadmethode
  Anders dan de willekeurige laadmethode met gereedschapshouders, vereist de vaste laadmethode met gereedschapshouders dat gereedschappen in vooraf ingestelde, specifieke gereedschapshouders worden geplaatst. Het voordeel van deze methode is dat de opslagposities van gereedschappen vastliggen, wat handig is voor operators om te onthouden en te beheren, en tevens bevorderlijk is voor het snel positioneren en oproepen van gereedschappen door het besturingssysteem. Bij sommige batchverwerkingstaken, indien het verwerkingsproces relatief vastligt, kan het toepassen van de vaste laadmethode met gereedschapshouders de stabiliteit en betrouwbaarheid van de verwerking verbeteren en het aantal ongevallen als gevolg van onjuiste opslagposities van gereedschappen verminderen.

(II) Gereedschapsselectie

• Sequentiële gereedschapsselectie
  De sequentiële gereedschapsselectiemethode vereist dat operators gereedschappen strikt volgens de technologische procesvolgorde in de gereedschapshouders plaatsen bij het laden van de gereedschappen. Tijdens het verwerkingsproces pakt het besturingssysteem de gereedschappen één voor één op, volgens de plaatsingsvolgorde van de gereedschappen, en plaatst ze na gebruik terug in de originele gereedschapshouders. Het voordeel van deze gereedschapsselectiemethode is dat deze eenvoudig te bedienen is en lage kosten met zich meebrengt. Bovendien is deze methode geschikt voor bepaalde bewerkingstaken met relatief eenvoudige bewerkingsprocessen en vaste gereedschapsgebruiksvolgordes. Bij de bewerking van enkele eenvoudige asonderdelen zijn bijvoorbeeld mogelijk slechts enkele gereedschappen in een vaste volgorde nodig. In dit geval kan de sequentiële gereedschapsselectiemethode voldoen aan de verwerkingsvereisten en de kosten en complexiteit van de apparatuur verlagen.
• Willekeurige gereedschapsselectie
• Gereedschapshouder codering gereedschapsselectie
  Deze gereedschapsselectiemethode omvat het coderen van elke gereedschapshouder in het gereedschapsmagazijn en het vervolgens één voor één plaatsen van de gereedschappen die overeenkomen met de gereedschapshoudercodes in de opgegeven gereedschapshouders. Tijdens het programmeren gebruiken operators het adres T om de gereedschapshoudercode op te geven waar het gereedschap zich bevindt. Het besturingssysteem stuurt het gereedschapsmagazijn aan om het bijbehorende gereedschap naar de gereedschapswisselpositie te verplaatsen op basis van deze coderingsinformatie. Het voordeel van de gereedschapsselectiemethode met gereedschapshoudercodering is dat de gereedschapsselectie flexibeler is en zich kan aanpassen aan bepaalde verwerkingstaken met relatief complexe verwerkingsprocessen en niet-vaste gereedschapsgebruiksvolgordes. Bij de verwerking van sommige complexe luchtvaartonderdelen moet het gereedschap bijvoorbeeld vaak worden gewisseld op basis van verschillende verwerkingsonderdelen en procesvereisten, en is de gereedschapsgebruiksvolgorde niet vast. In dit geval kan de gereedschapsselectiemethode met gereedschapshoudercodering de snelle selectie en vervanging van gereedschappen eenvoudig realiseren en de verwerkingsefficiëntie verbeteren.
• Selectie van computergeheugentools
  Gereedschapsselectie via het computergeheugen is een geavanceerdere en intelligentere methode voor gereedschapsselectie. Bij deze methode worden de gereedschapsnummers en hun opslagposities of gereedschapshoudernummers overeenkomstig opgeslagen in het geheugen van de computer of het geheugen van de programmeerbare logische controller (PLC). Wanneer het nodig is om tijdens het verwerkingsproces gereedschap te wisselen, haalt het besturingssysteem de positie-informatie van het gereedschap rechtstreeks uit het geheugen op volgens de programma-instructies en stuurt het het gereedschapsmagazijn aan om het gereedschap snel en nauwkeurig naar de gereedschapswisselpositie te verplaatsen. Omdat de wijziging van het gereedschapsopslagadres bovendien in realtime door de computer kan worden onthouden, kunnen gereedschappen willekeurig uit het gereedschapsmagazijn worden gehaald en teruggeplaatst, wat de beheerefficiëntie en de gebruiksflexibiliteit van gereedschappen aanzienlijk verbetert. Deze gereedschapsselectiemethode wordt veel gebruikt in moderne, zeer nauwkeurige en efficiënte CNC-bewerkingscentra en is met name geschikt voor bewerkingstaken met complexe bewerkingsprocessen en talrijke soorten gereedschappen, zoals de bewerking van onderdelen zoals motorblokken en cilinderkoppen van auto's.

(III) Gereedschapswissel

• Zowel het gereedschap op de spindel als het gereedschap dat vervangen moet worden in het gereedschapsmagazijn bevinden zich in willekeurige gereedschapshouders
  In dit geval verloopt het gereedschapswisselproces als volgt: Eerst voert het gereedschapsmagazijn de gereedschapsselectie uit volgens de instructies van het besturingssysteem om het te vervangen gereedschap snel naar de gereedschapswisselpositie te verplaatsen. Vervolgens schuift de dubbelarmige manipulator uit om het nieuwe gereedschap in het gereedschapsmagazijn en het oude gereedschap op de spindel nauwkeurig te grijpen. Vervolgens draait de gereedschapswisseltafel om het nieuwe en het oude gereedschap respectievelijk naar de overeenkomstige posities van de spindel en het gereedschapsmagazijn te draaien. Ten slotte plaatst de manipulator het nieuwe gereedschap in de spindel en klemt het vast, en plaatst tegelijkertijd het oude gereedschap in de lege positie van het gereedschapsmagazijn om de gereedschapswissel te voltooien. Deze gereedschapswisselmethode is relatief flexibel en kan zich aanpassen aan verschillende verwerkingsprocessen en gereedschapscombinaties, maar stelt hogere eisen aan de nauwkeurigheid van de manipulator en de reactiesnelheid van het besturingssysteem.
• Het gereedschap op de spindel wordt in een vaste gereedschapshouder geplaatst en het te vervangen gereedschap bevindt zich in een willekeurige gereedschapshouder of een vaste gereedschapshouder.
  Het gereedschapsselectieproces is vergelijkbaar met de bovenstaande methode voor willekeurige gereedschapshouderselectie. Bij het wisselen van het gereedschap, nadat het gereedschap van de spindel is gehaald, moet het gereedschapsmagazijn vooraf worden gedraaid naar de specifieke positie voor het spindelgereedschap, zodat het oude gereedschap nauwkeurig kan worden teruggestuurd naar het gereedschapsmagazijn. Deze gereedschapswisselmethode wordt vaker gebruikt bij bepaalde bewerkingstaken met relatief vaste bewerkingsprocessen en een hoge gebruiksfrequentie van het spindelgereedschap. Bij sommige batchproductieprocedures voor het verwerken van gaten kunnen bijvoorbeeld specifieke boren of ruimers langdurig op de spindel worden gebruikt. In dit geval kan het plaatsen van het spindelgereedschap in een vaste gereedschapshouder de stabiliteit en efficiëntie van de bewerking verbeteren.
• Het gereedschap op de spindel bevindt zich in een willekeurige gereedschapshouder en het te vervangen gereedschap bevindt zich in een vaste gereedschapshouder
  Het gereedschapsselectieproces omvat ook het selecteren van het specifieke gereedschap uit het gereedschapsmagazijn op basis van de vereisten van het verwerkingsproces. Bij het wisselen van gereedschap wordt het gereedschap dat uit de spindel is gehaald, naar de dichtstbijzijnde lege gereedschapspositie gestuurd voor later gebruik. Deze gereedschapswisselmethode houdt tot op zekere hoogte rekening met de flexibiliteit van gereedschapsopslag en het gemak van gereedschapsmagazijnbeheer. Het is geschikt voor sommige verwerkingstaken met relatief complexe verwerkingsprocessen, talrijke soorten gereedschappen en een relatief lage gebruiksfrequentie van sommige gereedschappen. Bij sommige matrijsbewerkingen kunnen bijvoorbeeld meerdere gereedschappen met verschillende specificaties worden gebruikt, maar sommige speciale gereedschappen worden minder vaak gebruikt. In dit geval kan het plaatsen van deze gereedschappen in vaste gereedschapshouders en het opslaan van de gebruikte gereedschappen op de spindel in de buurt de ruimtebenutting van het gereedschapsmagazijn en de efficiëntie van de gereedschapswissel verbeteren.

IV. Conclusie