Prinzip a Schrëtt vum automatesche Werkzeugwiessel an CNC-Bearbeitungszentren
Resumé: Dësen Artikel beschreift am Detail d'Wichtegkeet vum automatesche Werkzeugwechsel an CNC-Bearbeitungszentren, de Prinzip vum automatesche Werkzeugwechsel a spezifesch Schrëtt, dorënner Aspekter wéi Werkzeugbelaaschtung, Werkzeugauswiel a Werkzeugwechsel. Zil ass et, d'Technologie vum automatesche Werkzeugwechsel grëndlech ze analyséieren, theoretesch Ënnerstëtzung a praktesch Hëllef fir d'Verbesserung vun der Veraarbechtungseffizienz a Genauegkeet vun CNC-Bearbeitungszentren ze bidden, den Operateuren ze hëllefen, dës Schlësseltechnologie besser ze verstoen a meeschteren, an dann d'Produktiounseffizienz an d'Produktqualitéit ze verbesseren.
I. Aféierung
Als Schlësselausrüstung an der moderner Produktioun spillen CNC-Bearbeitungszentren eng entscheedend Roll mat hiren automateschen Toolwechselgeräter, Schneidwierkssystemer an automatesche Palettewechselgeräter. D'Applikatioun vun dësen Apparater erméiglecht et Bearbeitungszentren, d'Veraarbechtung vu verschiddenen Deeler vun engem Werkstéck no enger Installatioun ofzeschléissen, wat d'Ausfallzäit ouni Feeler staark reduzéiert, de Produktfabrikatiounszyklus effektiv verkierzt an och eng bedeitend Bedeitung fir d'Veraarbechtungsgenauegkeet vun de Produkter huet. Als Kärdeel vun hinnen ass d'Leeschtung vum automateschen Toolwechselgerät direkt mam Niveau vun der Veraarbechtungseffizienz verbonnen. Dofir huet eng grëndlech Fuerschung iwwer säi Prinzip a Schrëtt e wichtege praktesche Wäert.
II. Prinzip vum automatesche Werkzeugwiessel an CNC-Bearbeitungszentren
(I) Basisprozess vum Werkzeugwiessel
Obwuel et verschidden Zorte vu Werkzeugmagaziner an CNC-Bearbeitungszentren gëtt, wéi zum Beispill Scheiwen-Werkzeugmagaziner a Ketten-Werkzeugmagaziner, ass de Basisprozess vum Werkzeugwiessel konsequent. Wann den automateschen Werkzeugwiessel-Apparat eng Werkzeugwiessel-Instruktioun kritt, start de ganze System séier de Werkzeugwiessel-Programm. Als éischt stoppt d'Spindel direkt mat der Rotatioun a stoppt präzis op der virdefinéierter Werkzeugwiessel-Positioun duerch e präzis Positionéierungssystem. Duerno gëtt den Werkzeug-Entspannmechanismus aktivéiert, fir datt d'Werkzeug op der Spindel an en austauschbaren Zoustand ass. Mëttlerweil dréckt d'Werkzeugmagazin, no den Instruktioune vum Steiersystem, déi entspriechend Transmissiounsapparater un, fir dat neit Werkzeug séier a präzis an d'Werkzeugwiessel-Positioun ze beweegen an och d'Werkzeug-Entspannungsoperatioun duerchzeféieren. Dann handelt den Duebelarm-Manipulator séier, fir gläichzäiteg souwuel dat neit wéi och dat aalt Werkzeug präzis ze gräifen. Nodeems den Werkzeugwiessel-Dësch an déi richteg Positioun gedréit huet, installéiert de Manipulator dat neit Werkzeug op der Spindel a setzt dat aalt Werkzeug an déi eidel Positioun vum Werkzeugmagazin. Schlussendlech féiert d'Spindel d'Spannaktioun aus, fir dat neit Tool fest ze halen a geet ënner den Instruktioune vum Kontrollsystem an déi initial Veraarbechtungspositioun zréck, wouduerch de ganze Werkzeugwiesselprozess ofgeschloss ass.
(II) Analyse vun der Werkzeugbewegung
Wärend dem Werkzeugwiessel am Bearbeitungszentrum besteet d'Bewegung vum Werkzeug haaptsächlech aus véier Schlësseldeeler:
- D'Tool hält mat der Spindel op a beweegt sech an d'Toolwiesselpositioun: Dëse Prozess erfuerdert datt d'Spindel séier a präzis ophält ze rotéieren a sech duerch de Bewegungssystem vun de Koordinatenachsen vun der Maschinn an déi spezifesch Toolwiesselpositioun beweegt. Normalerweis gëtt dës Bewegung duerch den Iwwerdroungsmechanismus wéi d'Schrauf-Mutter-Paar erreecht, dat vum Motor ugedriwwe gëtt, fir sécherzestellen, datt d'Positionéierungsgenauegkeet vun der Spindel den Ufuerderunge vun der Veraarbechtung entsprécht.
- Bewegung vum Werkzeug am Werkzeugmagazin: De Bewegungsmodus vum Werkzeug am Werkzeugmagazin hänkt vum Typ vum Werkzeugmagazin of. Zum Beispill, an engem Werkzeugmagazin vum Kettentyp beweegt sech den Werkzeug zesumme mat der Rotatioun vun der Kette an déi spezifizéiert Positioun. Dëse Prozess erfuerdert datt den Undriffsmotor vum Werkzeugmagazin de Rotatiounswénkel an d'Geschwindegkeet vun der Kette präzis kontrolléiert, fir sécherzestellen, datt den Werkzeug d'Werkzeugwiesselpositioun präzis erreeche kann. An engem Werkzeugmagazin vum Scheiwentyp gëtt d'Positionéierung vum Werkzeug duerch de Rotatiounsmechanismus vum Werkzeugmagazin erreecht.
- Transferbewegung vum Werkzeug mam Werkzeugwechselmanipulator: D'Bewegung vum Werkzeugwechselmanipulator ass relativ komplex, well e souwuel rotativ wéi och linear Beweegunge muss erreeche ginn. Wärend dem Gräifen an der Fräiloossung vum Werkzeug muss de Manipulator sech un d'Werkzeug wenden a verloossen duerch eng präzis linear Bewegung. Normalerweis gëtt dëst duerch de Rack-and-Pignon-Mechanismus erreecht, deen vun engem Hydraulikzylinder oder engem Loftzylinder ugedriwwe gëtt, deen dann de mechaneschen Aarm undréit fir eng linear Bewegung z'erreechen. Wärend dem Auszéie vum Werkzeug an der Asetzen vum Werkzeug muss de Manipulator, zousätzlech zu der linearer Bewegung, och e bestëmmte Rotatiounswénkel ausféieren, fir sécherzestellen, datt d'Werkzeug reibungslos aus der Spindel oder dem Werkzeugmagazin erausgezunn a agesat ka ginn. Dës Rotatiounsbewegung gëtt duerch d'Zesummenaarbecht tëscht dem mechaneschen Aarm an der Zännradwell erreecht, wat d'Ëmwandlung vu kinematischen Puer involvéiert.
- Réckbewegung vum Tool an d'Veraarbechtungspositioun mam 主轴: Nodeems de Werkzeugwiessel ofgeschloss ass, muss d'Spindel séier an déi ursprénglech Veraarbechtungspositioun mam neien Tool zréckgoen, fir déi spéider Veraarbechtungsoperatiounen weiderzeféieren. Dëse Prozess ass ähnlech wéi d'Bewegung vum Tool an d'Werkzeugwiesselpositioun, awer an der entgéintgesater Richtung. Et erfuerdert och eng héichpräzis Positionéierung an eng séier Reaktioun, fir d'Ausfallzäit während dem Veraarbechtungsprozess ze reduzéieren an d'Veraarbechtungseffizienz ze verbesseren.
III. Schrëtt vum automatesche Werkzeugwiessel an CNC-Bearbeitungszentren
(I) Werkzeugbelaaschtung
- Zoufälleg Werkzeughalter-Lademethod
Dës Method fir d'Lade vun Tools huet eng relativ héich Flexibilitéit. D'Betreiber kënnen Tools an all Toolhalter am Toolmagazin placéieren. Et sollt awer bemierkt ginn, datt nodeems d'Installatioun vun Tools ofgeschloss ass, d'Nummer vum Toolhalter, wou d'Tool sech befënnt, korrekt opgeholl muss ginn, fir datt de Kontrollsystem d'Tool no de Programminstruktiounen am spéidere Veraarbechtungsprozess korrekt fanne kann an opruffe kann. Zum Beispill, bei verschiddene komplexe Formveraarbechtungen mussen d'Tools dacks no verschiddene Veraarbechtungsprozeduren ausgetosch ginn. An dësem Fall kann déi zoufälleg Method fir d'Lade vun Toolhalter d'Späicherpositioune vun den Tools praktesch no der tatsächlecher Situatioun arrangéieren an d'Effizienz vun der Toolladung verbesseren. - Method fir d'Lade vun engem fixe Werkzeughalter
Am Géigesaz zu der zoufälleger Method fir d'Lade vun den Toolshalter, erfuerdert d'Method fir d'Lade vun den Toolshalter mat fixer Festung, datt d'Tools a virdefinéierten, spezifeschen Toolshalter placéiert musse ginn. De Virdeel vun dëser Method ass, datt d'Lagerpositioune vun den Tools fixéiert sinn, wat fir d'Betreiber praktesch ass, sech drun ze erënneren an ze verwalten, an och fir d'schnell Positionéierung an d'Opruffe vun den Tools duerch de Kontrollsystem bäidréit. Bei verschiddenen Aufgaben am Batchproduktiounsprozess, wann de Veraarbechtungsprozess relativ fixéiert ass, kann d'Aféierung vun der Method fir d'Lade vun den Toolshalter mat fixer Festung d'Stabilitéit an d'Zouverlässegkeet vun der Veraarbechtung verbesseren an d'Veraarbechtungsaccidenter reduzéieren, déi duerch falsch Toolslagerpositioune verursaacht ginn.
(II) Auswiel vun den Tools
D'Werkzeugsauswiel ass e Schlësselelement am automatesche Werkzeugwiesselprozess, an hiren Zweck ass et, dat spezifizéiert Werkzeug séier an präzis aus dem Werkzeugmagazin ze wielen, fir den Ufuerderunge vun de verschiddene Veraarbechtungsprozeduren gerecht ze ginn. Aktuell ginn et haaptsächlech déi folgend zwou üblech Werkzeugsauswielmethoden:
- Sequentiell Toolauswiel
Déi sequentiell Method vun der Auswiel vun den Tools verlaangt vun den Operateuren, datt si beim Belueden vun den Tools d'Tools an d'Toolhalter placéieren, ganz am Aklang mat der Sequenz vum technologesche Prozess. Wärend dem Veraarbechtungsprozess hëlt de Kontrollsystem d'Tools een nom aneren no der Plazéierungssequenz vun den Tools a leet se no der Benotzung zréck an déi ursprénglech Toolhalter. De Virdeel vun dëser Method vun der Auswiel vun den Tools ass, datt se einfach ze bedreiwen an niddreg Käschten huet, an datt se fir verschidde Veraarbechtungsaufgaben mat relativ einfache Veraarbechtungsprozesser a fixe Sequenzen vun den Tools gëeegent ass. Zum Beispill kënnen bei der Veraarbechtung vun e puer einfache Wellendeeler nëmmen e puer Tools an enger fixer Sequenz gebraucht ginn. An dësem Fall kann déi sequentiell Method vun der Auswiel vun den Tools d'Veraarbechtungsufuerderunge erfëllen an d'Käschten an d'Komplexitéit vun der Ausrüstung reduzéieren. - Zoufälleg Toolsauswiel
- Toolhalter Codéierung Tool Auswiel
Dës Method fir d'Auswiel vun den Tools besteet doran, all Toolhalter am Toolmagazin ze kodéieren an dann d'Tools, déi den Toolhaltercoden entspriechen, een nom aneren an déi spezifizéiert Toolhalter ze leeën. Beim Programméiere benotzen d'Betreiber d'Adress T fir den Toolhaltercode ze spezifizéieren, wou den Tool sech befënnt. De Kontrollsystem steiert den Toolmagazin un, fir den entspriechende Tool no dëser Codéierungsinformatioun an d'Toolwiesselpositioun ze beweegen. De Virdeel vun der Toolauswielmethod mat der Codéierung vun den Toolhalter ass, datt d'Toolauswiel méi flexibel ass a sech un verschidden Veraarbechtungsaufgaben mat relativ komplexe Veraarbechtungsprozesser an onfixéierten Toolbenotzungssequenzen upasse kann. Zum Beispill, bei der Veraarbechtung vu verschiddene komplexe Loftfaartdeeler mussen d'Tools jee no verschiddene Veraarbechtungsdeeler an Prozessufuerderungen dacks gewiesselt ginn, an d'Toolbenotzungssequenz ass onfixéiert. An dësem Fall kann d'Toolauswielmethod mat der Codéierung vun den Toolhalter praktesch eng séier Auswiel an den Ersatz vun Tools realiséieren an d'Veraarbechtungseffizienz verbesseren. - Auswiel vum Computerspeicher-Tool
D'Werkzeugsauswiel am Computerspeicher ass eng méi fortgeschratt an intelligent Method fir d'Werkzeugsauswiel. Bei dëser Method ginn d'Werkzeugnummeren an hir Späicherpositiounen oder Werkzeughalternummeren entspriechend am Speicher vum Computer oder am Speicher vum programméierbare Logikcontroller gespäichert. Wann et néideg ass, d'Werkzeugs während dem Veraarbechtungsprozess ze wiesselen, kritt de Kontrollsystem direkt d'Positiounsinformatioun vun den Werkzeugs aus dem Speicher no den Instruktioune vum Programm a steiert d'Werkzeugmagazin un, fir d'Werkzeugs séier a präzis an d'Werkzeugswiesselpositioun ze bréngen. Well d'Ännerung vun der Werkzeugsspäicheradress vum Computer a Echtzäit gespäichert ka ginn, kënnen d'Werkzeugs zoufälleg an d'Werkzeugmagazin erausgeholl a zeréckgeschéckt ginn, wat d'Gestiounseffizienz an d'Benotzungsflexibilitéit vun den Werkzeugs staark verbessert. Dës Method fir d'Werkzeugsauswiel gëtt wäit verbreet a modernen héichpräzisen an héicheffiziente CNC-Bearbeitungszentren agesat a ass besonnesch gëeegent fir Veraarbechtungsaufgaben mat komplexe Veraarbechtungsprozesser a ville verschiddenen Aarte vun Werkzeugs, wéi d'Veraarbechtung vun Deeler wéi Autosmotorblöcke a Zylinderkäpp.
(III) Werkzeugwiessel
De Prozess vum Werkzeugwiessel kann no den Aarte vun den Werkzeughalter vum Werkzeug op der Spindel an dem Werkzeug, dat am Werkzeugmagazin ersat soll ginn, an déi folgend Situatiounen opgedeelt ginn:
- Souwuel d'Tool op der Spindel wéi och d'Tool, dat am Toolmagazin ersat soll ginn, sinn an zoufällegen Toolhalter.
An dësem Fall ass de Prozess vum Werkzeugwiessel wéi follegt: Als éischt féiert d'Werkzeugmagazin d'Werkzeugauswieloperatioun no den Instruktioune vum Steierungssystem duerch, fir dat ze ersetzen Werkzeug séier an d'Werkzeugwiesselpositioun ze bréngen. Dann geet de Manipulator mat zwee Aarm aus, fir dat neit Werkzeug am Werkzeugmagazin an dat aalt Werkzeug op der Spindel präzis ze gräifen. Duerno dréit sech den Werkzeugwiesseldësch, fir dat neit Werkzeug an dat aalt Werkzeug an déi entspriechend Positioune vun der Spindel respektiv dem Werkzeugmagazin ze dréien. Schlussendlech setzt de Manipulator dat neit Werkzeug an d'Spindel a spannt et fest, a gläichzäiteg setzt en dat aalt Werkzeug an déi eidel Positioun vum Werkzeugmagazin, fir den Werkzeugwiessel ofzeschléissen. Dës Werkzeugwiesselmethod huet eng relativ héich Flexibilitéit a kann sech un ënnerschiddlech Veraarbechtungsprozesser an Werkzeugkombinatiounen upassen, awer si huet méi héich Ufuerderungen un d'Genauegkeet vum Manipulator an d'Reaktiounsgeschwindegkeet vum Steierungssystem. - D'Werkzeug op der Spindel ass an engem fixe Werkzeughalter placéiert, an d'Werkzeug, dat ersat soll ginn, ass an engem zoufällegen Werkzeughalter oder engem fixe Werkzeughalter.
De Prozess vum Auswiel vum Werkzeug ass ähnlech wéi déi uewe genannte Method fir d'Auswiel vun engem zoufällegen Werkzeughalter. Beim Wiessel vum Werkzeug, nodeems d'Werkzeug vun der Spindel geholl gouf, muss d'Werkzeugmagazin am Viraus an déi spezifesch Positioun fir den Empfang vum Spindelwerkzeug gedréit ginn, sou datt dat aalt Werkzeug präzis zréck an d'Werkzeugmagazin geschéckt ka ginn. Dës Method vum Werkzeugwiessel ass méi heefeg bei verschiddene Veraarbechtungsaufgaben mat relativ fixe Veraarbechtungsprozesser an héijen Notzungsfrequenzen vum Spindelwerkzeug. Zum Beispill kënnen a verschiddenen Lächerveraarbechtungsprozeduren an der Serienproduktioun spezifesch Buerer oder Räimer fir eng laang Zäit op der Spindel benotzt ginn. An dësem Fall kann d'Plazéierung vum Spindelwerkzeug an engem fixe Werkzeughalter d'Stabilitéit an d'Effizienz vun der Veraarbechtung verbesseren. - D'Tool op der Spindel ass an engem zoufällegen Toolhalter, an d'Tool dat ersat soll ginn ass an engem fixen Toolhalter.
De Prozess vun der Auswiel vum Werkzeug besteet och doran, dat spezifizéiert Werkzeug aus dem Werkzeugmagazin no den Ufuerderunge vum Veraarbechtungsprozess ze wielen. Beim Wiessel vum Werkzeug gëtt dat vun der Spindel geholl Werkzeug op déi nächst eidel Werkzeugpositioun fir spéider Notzung geschéckt. Dës Method fir d'Werkzeugwiessel berücksichtegt bis zu engem gewësse Grad d'Flexibilitéit vun der Werkzeuglagerung an d'Komfort vun der Gestioun vum Werkzeugmagazin. Si ass gëeegent fir verschidde Veraarbechtungsaufgaben mat relativ komplexe Veraarbechtungsprozesser, villen Aarte vun Werkzeugen a relativ niddrege Gebrauchsfrequenzen vun e puer Werkzeugen. Zum Beispill kënnen a verschiddene Formveraarbechtungen verschidde Werkzeugen mat verschiddene Spezifikatioune benotzt ginn, awer verschidde Spezialwerkzeugen ginn manner dacks benotzt. An dësem Fall kann d'Plazéierung vun dësen Werkzeugen a fixe Werkzeughalter an d'Lagerung vun den gebrauchten Werkzeugen op der Spindel an der Géigend d'Plaznutzungsquote vum Werkzeugmagazin an d'Effizienz vum Werkzeugwiessel verbesseren.
IV. Schlussfolgerung
De Prinzip an d'Schrëtt vum automatesche Werkzeugwiessel an CNC-Bearbeitungszentren sinn eng komplex an präzis Systementwécklung, déi technescht Wëssen a verschiddene Beräicher wéi mechanesch Struktur, elektresch Steierung a Softwareprogramméierung involvéiert. E grëndlecht Verständnis a Meeschterschaft vun der automatescher Werkzeugwiesseltechnologie si vu grousser Bedeitung fir d'Veraarbechtungseffizienz, d'Veraarbechtungsgenauegkeet an d'Zouverlässegkeet vun den Ausrüstung vun CNC-Bearbeitungszentren ze verbesseren. Mat der kontinuéierlecher Entwécklung vun der Fabrikatiounsindustrie an dem technologesche Fortschrëtt wäerten déi automatesch Werkzeugwiesselgeräter vun CNC-Bearbeitungszentren och weiderhin innovativ a verbessert ginn, a Richtung méi héijer Geschwindegkeet, méi héijer Genauegkeet a méi staarker Intelligenz beweegen, fir der wuessender Nofro fir d'Veraarbechtung vu komplexen Deeler gerecht ze ginn an eng staark Ënnerstëtzung fir d'Transformatioun an d'Moderniséierung vun der Fabrikatiounsindustrie ze bidden. A prakteschen Uwendungen sollten d'Betreiber d'Werkzeugbelaaschtungsmethoden, d'Werkzeugauswielmethoden an d'Werkzeugwiesselstrategien no de Charakteristiken an den Ufuerderunge vun de Veraarbechtungsaufgaben auswielen, fir d'Virdeeler vun CNC-Bearbeitungszentren voll auszenotzen, d'Produktiounseffizienz an d'Produktqualitéit ze verbesseren. Gläichzäiteg sollten d'Ausrüstungshersteller och d'Design- a Fabrikatiounsprozesser vun automatesche Werkzeugwiesselgeräter kontinuéierlech optimiséieren, fir d'Performance an d'Stabilitéit vun den Ausrüstung ze verbesseren an de Benotzer méi héichqualitativ a méi effizient CNC-Bearbeitungsléisungen ze bidden.