animateMainmenucolor
activeMenucolor
Главная / ЧПУ станок / Автоматическая Смена Инструмента На Станках С Чпу

Автоматическая Смена Инструмента На Станках С Чпу

Автоматическая Смена Инструмента

Устройства автоматической смены инструмента (АСИ) для станков с ЧПУ по металлу применяются с целью автоматизации процесса смены инструмента и ускорения обработки материалов. Выбор нужного инструмента выполняется по номеру гнезда, в котором он установлен и осуществляется по команде от программы управления станком с ЧПУ.

Использование систем автоматической смены инструмента позволяют существенно ускорить процесс металлообработку, обеспечив при этом точность позиционирования без вмешательства оператора в работу станка. Специалисту достаточно указать лишь номер инструмента, который преимущественно совпадает с номером ячейки инструментального магазина.

Оборудование автоматической смены инструмента на станках с чпу позволяет сократить время смены до 4-5 раз, что в свою очередь значительно повышает производительность обработки, а также исключает возможные ошибки при смене инструмента.

Основные требования к механизму автоматической смены инструмента:

  • минимальное время цикла смены (от реза до реза);
  • точность и стабильность установки;
  • надежность;
  • обеспечение необходимое емкости накопителя;
  • компактность;
  • простота и минимальная стоимость.

Механизм автоматической смены инструмента станка с чпу

Типовой состав механизмов автоматической смены инструмента (МАСИ):

  • накопитель инструмента (револьверная головка, магазин инструмента);
  • автооператор с захватным механизмами;
  • зажимные механизмы в шпинделе (резцедержателе);
  • устройства управления.

Для некоторых конструкций автооператор может отсутствовать.

Смена инструмента в металлорежущих станках токарной группы осуществляется обычно с помощью многопозиционированных (на 4-12 инструментов) револьверных головок - одной или двух. Если количество инструментов оказывается недостаточным, может быть произведена автоматическая подпитка из дополнительного накопителя. Время смены инструмента в современных станках токарной группы не превосходит 0,5-1 c.

Фрезерный станок с автоматической сменой инструмента, а также станки сверлильно-расточной группы обычно оснащены устройствами с магазином и автооператором. Магазины имеет дисковую, барабанную или цепную конструкцию, они содержат обычно 20 - 80 гнезд для закрепления инструмента. Если количество инструментов оказывается недостаточный, применяют конструкции со сменными магазинами или с автоматической подпиткой.

При подаче команды автоматической смены инструмента и его последующем поиске используется две системы кодирования - оправок с инструментом и гнезд магазина. При кодировании оправок их можно при зарядке магазина вставлять в любое гнездо, однако из-за необходимости размещения кодовых колец увеличивается масса и снижается жесткость инструмента.

При кодировании гнезд магазина параметры оправка не ухудшаются, однако при зарядке данный инструмент приходится устанавливать только в определенное гнездо магазина.

Механизмы автоматической смены заготовок

Состав механизмов автоматической смены заготовок (AC3) аналогичен составу механизмов автоматической смены инструмента. Смена заготовок типа тел вращения обычно осуществляется встроенный манипуляторами или проглышленными роботами. Подготовленные для обработки заготовки хранятся у станков на различных устройствах выполненных в виде:

  • многоместных стационарных накопителей (призм);
  • тактовых столов с перемещающимися гнездами или палетами с заготовками;
  • устройств с поддонами для заготовок.

Механизмы автоматической смены заготовок для токарно-карусельных станков выполняются в виде палетной системы, аналогично смене заготовок призматической формы.

Смена заготовок призматической и сложной формы (корпусных деталей) обычно осуществляется при помощи столов-спутников (паллет). Заготовка любой сложной формы устанавливается вне станка на стандартный стол-спутник (ГОСТ 27218–87), что обеспечивает ее постоянную ориентацию в процессе обработки и транспортировки. Загрузочные устройства (накопители) механизма автоматической смены заготовок выполняются по различным схемам (продольной, поперечной, поворотной и т.д.); они обеспечивают стыковку с транспортной системой гибкого производственного модуля. Перегружатели столов-спутников обычно размещают на загрузочных устройствах; наиболее распространена конструкция с приводом цепного типа.

Особенности расчетов при проектировании

Исходя из назначения и основных требований, характерными особенностями автоматических систем смены инструмента заготовок являются:

  • короткое время цикла работы;
  • большие динамические нагрузки в переходных режимах;
  • постоянство массы и момента инерции исполнительных механизмов.

При проектировании механизмов автоматической смены инструмента и заготовок на станках с ЧПУ выполняются следующие основные виды расчетов:

  • составление циклограммы движений;
  • расчеты по выбору двигателей приводов;
  • расчеты захватных устройств;
  • расчета конструкции на прочность и жесткость;
  • расчеты точности.

При конструировании механизмов автоматической смены инструмента и заготовок и составление циклограммы движения следует стремиться к минимальному числу движений рабочих органов и максимальной степени их совмещения во времени. Время каждого отдельного движения должно быть минимизировано. Типовая циклограмма отдельного движения обычно представляет собой трапецию; ускорение при разгоне и торможении, приведенное к инструменту (заготовке), составляет 5-10 м/с2; скорость установившегося движения - 0,5-1 м/с.

Значения ускорения в переходном режиме ограничиваются прочностью исполнительных механизмов, а также требования до точности установки. Слишком резкое торможение приводит к колебательным явлениям на исполнительном органе, обусловленным частотными свойства исполнительных механизмов. Время торможения tТ, ограничивается соотношением

tТ≥k/fИМ

где fИМ - низшая частота собственных колебаний исполнительных механизмов, Гц; k - коэффициент запаса, k = 2-3.

При выборе двигателя привода принципиальный подход, описанный в статье Привод подачи фрезерного станка, для приводов подач, сохраняется. Однако для механизмов автоматической смены инструмента и заготовок имеется определенная специфика, связанная с отсутствием диапазона регулирования и более существенной ролью динамических нагрузок.

При расчете статического момента сопротивления следует учитывать виды нагрузок:

  • от масс неуравновешенных перемещаемых узлов;
  • от сил трения (в том числе в уплотнениях гидроцилиндров);
  • от сил сопротивления в зажимных и фиксирующих устройствах.

Основная задача силового расчета захватных устройств - обеспечение надежного удержания инструмента (заготовки) в процессе перемещения при действии комплекса динамических и статических нагрузок. Наиболее предпочтительны устройства с жесткой фиксацией захватных элементов.

Расчеты точности в основном заключаются в определение погрешности позиционирования рабочих органов. При проектировании следует уделять особое внимание выборке зазоров в исполнительных механизмах приводов автоматической смены инструмента.

С целью исследования влияния различных параметров на динамическое поведение механизмов автоматической смены инструмента и заготовок и создания их оптимальных конструкций проводят математическое моделирование электромеханической (гидромеханической) системы на персональных компьютерах.