animateMainmenucolor
activeMenucolor
Главная / Фрезерный станок с ЧПУ / Фрезерный Станок С Автоматической Сменой Инструмента (изучаем АСИ)

Фрезерный Станок С Автоматической Сменой Инструмента (изучаем АСИ)

Фрезерный станок с автоматической сменой инструмента

Фрезерный станок с автоматической сменой инструмента - это оборудование фрезерной группы имеющее в своем составе инструментальные магазины, являющиеся накопителем инструментальных оправок, блоков режущих инструментов или инструментальных шпинделей, а также автооператоров, предназначенных для съема и установки инструментов в шпинделе (суппорте) станка или магазине.

В общем случае устройства автоматической смены инструмента (АСИ) фрезерных станков с чпу состоят из следующих компонентов: инструментальных магазинов, являющихся накопителями инструмента (блоков режущего и вспомогательного инструмента для инструментальных шпинделей); инструментальных манипуляторов, предназначенных для смены инструмента в шпинделе станка; промежуточных транспортных манипуляторов, предназначенных для передачи инструмента от магазина к инструментальным манипуляторам или к промежуточным позициям - накопителям инструмента.

Основные требования, предъявляемые к инструментальным магазинам, фрезеров с автоматической сменой инструмента чпу следующие:

  • достаточная вместимость;
  • высокая точность позиционирования инструмента в рабочем органе станка;
  • легкость и удобство загрузки магазинов и хороший доступ к ним;
  • минимальное время, затрачиваемое на смену инструмента;
  • высокая надежность;
  • наименьшее число координат при смене инструмента.

Вместительность инструментальных магазинов

Вместительность инструментальных магазинов весьма различна, начинается от 6 шт и может превышать 160 шт. Наименьшую вместимость имеют револьверные головки, а наибольшую - барабанные и цепные магазины. Конструктивные исполнения устройств автоматической смены инструмента зависят от типов станков, рабочей зоны расположения шпинделя, необходимого числа и типа инструментов.

Используются три типа устройств автоматической смены инструмента фрезерного станка с чпу:

  • устройство для смены шпиндельного узла;
  • устройство для смены инструмента в шпинделе станка
  • комбинированные устройства для смены инструмента.

Смена шпиндельного узла фрезерного станка

Станки с автоматической сменой инструмента располагающие устройством для смены шпиндельного узла подразделяются на устройства с револьверными головками (рис. 1) и с дисковыми магазинами (рис. 2). В револьверных головках инструменты устанавливаются в требуемой последовательности обработки заготовки. Автоматическая смена инструмента осуществляется расфиксацией, поворотом и фиксацией револьверной головки. Инструменты, как правило, закрепляются в гнездах магазина и не меняются в течение всего времени обработки партии заготовок. Магазин является рабочим органом станка, воспринимающим силы резания.

Автоматическая смена инструмента фрезерного чпу

Рис. 1. Автоматическая смена инструмента фрезерного чпу в виде револьверной головки

При применении револьверных головок в фрезерных станках с чпу, необходимость наличия инструментальных и транспортных манипуляторов, а также промежуточных накопителей отсутствует. Преимуществом таких устройств автоматической смены инструмента являются простота конструкции, минимальное время, необходимое для смены инструментов (1–3 с), отсутствие устройства автоматической смены инструмента в шпинделе станка.

Устройство смены инструмента фрезерного станка

Рис. 2. Устройство смены инструмента фрезерного станка в виде дискового магазина

Недостатки подобного типа смены инструмента станка:

  • небольшое число инструментов;
  • ограниченность рабочей зоны (поскольку подача инструмента осуществляется перемещением револьверной головки);
  • невысокая жесткость инструментальных шпинделей.

По положениям осей револьверных головок эти устройства подразделяются на головки с горизонтальной и вертикальной осями вращения. Наиболее широкое применение получили револьверные головки с горизонтальной осью вращения (на многоцелевых станках с вертикальным шпинделем).

Устройства для смены шпиндельного узла в виде дискового магазина используются с горизонтальной, вертикальной или наклонной осью поворота. Шпиндели поочередно присоединяются к приводу, обеспечивающему вращение и подачу шпинделя (рис. 2). При смене инструмента шпиндель отсоединяется от привода. Магазин поворачивается в положение, при котором очередной шпиндель устанавливается соосно со шпинделем привода и присоединяется к последнему.

Преимуществом фрезерных станков с автоматической сменой инструмента посредством магазина шпиндельных гильз перед устройствами с револьверными инструментальными шпиндельными головками является увеличение числа инструментов, большая жесткость шпинделя, меньшие ограничения зоны обработки, поскольку подача инструментов осуществляется перемещением гильзы шпинделя.

По сравнению с устройствами АСИ со сменой инструмента в шпинделе станка, устройство автоматической смены инструмента с магазином шпиндельных гильз имеет меньшую жесткость шпинделя из-за необходимости увеличения вылета инструмента, меньшую вместимость магазинов, необходимость при смене инструмента отвода заготовки на значительное расстояние от шпинделя. На инструмент, находящийся в магазине, возможно попадание стружки и пыли.

Смена инструмента в шпинделе фрезерного станка

Устройства для смены инструмента в шпинделе станка состоят из магазинов накопителей инструмента и устройств различных конструкций для автоматической его установки из магазина в шпиндель станка и обратно.

На небольших и средних фрезерных станках с чпу применяются наиболее простые конструкции устройств автоматической смены инструмента, в которых смена осуществляется относительным перемещением магазина и шпинделя станка (рис. 3). Применение таких устройств на фрезерных станках с автоматической сменой инструмента, исключает наличие сложного узла - манипулятора, работающего в сложном цикле, требующего многих блокировок и точных фиксаций.

Смена инструмента

Рис. 3. Смена инструмента путем относительного перемещения шпинделя: станок горизонтальный сверлильно-фрезерно-расточной с ЧПУ

Это повышает надежность работы, но увеличивает время смены инструмента фрезерного станка, так как время поиска требуемого инструмента не может быть совмещено с временем работы станка.

Магазины устройств автоматической смены инструмента с манипулятором подразделяются на дисковые,барабанные и цепные. Дисковые магазины (рис. 3) применяются с горизонтальной, вертикальной и наклонной осями вращения.

Барабанные магазины выполняются многоярусными (в виде этажерок) с вертикальной осью вращения с горизонтально установленными инструментами.

Цепные магазины выполняются вертикальными, горизонтальными или наклонными различной конфигурации (рис. 4).

Цепной инструментальный магазин

Рис. 4. Цепной инструментальный магазин горизонтально обрабатывающего центра

Наибольшей вместимостью обладают барабанные и цепные магазины.

Магазины накопители инструментов могут быть установлены на стойке (колонне) станка, сверху или сбоку, вне станка или на шпиндельной бабке. Расположение магазина на шпиндельной бабке (рис. 5) не требует дополнительных перемещений манипулятора, шпиндельной бабки или магазина для обеспечения необходимого взаимного положения магазина и шпинделя при смене инструмента, которая осуществляется при любом положении шпинделя. Однако, в связи с большой массой магазина, имеют место значительные потери времени на вспомогательные ходы шпиндельной бабки.

Магазин на шпиндельной бабке фрезерного станка

Рис. 5. Магазин на шпиндельной бабке фрезерного станка

При установке магазина вне шпиндельной бабки (рис. 3) смена инструмента осуществляется при перемещении шпиндельной бабки по окончании очередного перехода в позиции смены инструмента, что увеличивает время между переходами, а также снижает точность обработки на величину повторяемой точности позиционирования шпиндельной бабки.

Инструментальные манипуляторы (рис. 6), предназначенные для смены инструмента в шпинделе станка, по числу захватов подразделяются на одно-, двух- и многозахватные. Наиболее широкое применение получили двух-захватные манипуляторы.

Магазин на шпиндельной бабке фрезерного станка

Рис. 6. Схема смены инструмента манипулятором: 1 - инструмент; 2 - манипулятор; 3 - магазин; 4 - шпиндель

С целью увеличения эффективности устройств автоматической смены инструмента, повышения их надежности и снижения стоимости на фрезерных станках с чпу используют устройства АСИ, выполненные в виде законченных унифицированных автономных узлов (модулей), которые не зависят от компоновки конкретного станка и могут поставляться как самостоятельные узлы к различным моделям станков с ЧПУ. Они могут устанавливаться на станине или колонне станка, или на отдельном фундаменте. Применение таких устройств позволяет максимально унифицировать конструкции многоинструментальных станков с ЧПУ.

Фрезерный станок с автоматической сменой инструмента, при котором магазин агрегатированных автономных устройств АСИ находится вне станка на отдельном фундаменте обеспечивает большую вместимость магазина, удобство его обслуживания и исключает, вследствие отсутствия связи со станком, влияние переменного веса комплекта инструмента и вибраций при перемещении магазина для поиска инструмента во время работы станка, а также влияние температурного фактора на точность обработки. Значительное расстояние магазина от рабочей зоны станка обеспечивает предохранение инструментов от попадания стружки, эмульсии, чугунной пыли и т. д.

Комбинированные устройства для смены инструмента фрезерного станка

Такие устройства обеспечивают смену шпиндельного узла и инструмента в шпиндельном узле (рис. 7). В их состав входят:

  • револьверная головка, поворот которой на 1800 обеспечивает смену всего шпиндельного узла;
  • установленный на инструментальной бабке магазин с манипулятором, предназначенным для смены инструмента в одном из шпинделей револьверной головки во время обработки заготовки инструментом, установленным в другом шпинделе.

Автоматическая смена инструмента осуществляется в любом его положении относительно стола станка.

Комбинированное устройство автоматической смены инструмента:

Рис. 7. Комбинированное устройство автоматической смены инструмента: 1 - револьверная головка; 2 - магазин; 3 - манипулятор; 4 - шпиндельная бабка