Automatiske CNC-rutere med verktøyskifter for ethvert budsjett

Definisjon

ATC CNC-freser er en type CNC-bearbeidingssenter med automatisk verktøyskiftersett som endrer freser i verktøymagasinet automatisk i stedet for manuell betjening basert på forskjellige design for skapproduksjon, dørproduksjon, møbelproduksjon, håndverk, dekorasjoner, musikkinstrumenter, skiltfremstilling, vinduer, bord og mest populære trebearbeidingsprosjekter og -planer. Spindlene bærer vanligvis verktøymagasiner med 4 til 12 freser og freser, som automatisk kan endres i henhold til arbeidskravene når maskinen fungerer, uten behov for manuell betjening. De vanligste typene ATC CNC-rutersett inkluderer lineære ATC CNC-sett, trommel-ATC CNC-sett (roterende ATC CNC-sett) og kjede ATC CNC-sett.

Automatisk verktøyskifter er en enhet for overføring, lasting og lossing av verktøy mellom spindelen og verktøymagasinet. Automatic Tool Changer er det fulle navnet på ATC i CNC-maskinering.

Automatiske verktøyskiftersett driver CNC-maskinen med kontinuerlig arbeid, det vil si etter at hver prosess er fullført, blir det nye verktøyet som brukes i neste prosess automatisk endret til spindelen, og spindelen henter verktøyet, utvekslingen av verktøy fullføres vanligvis av den koordinerte handlingen til manipulatoren, magasinet og spindelen.

Sammenlignet med multispindel CNC-rutere, trenger ATC bare en spindel i topplageret, spindelkomponentene har tilstrekkelig stivhet til å møte kravene til ulike presisjonsmaskiner. I tillegg kan verktøymagasinet lagre et stort antall verktøy for flertrinns bearbeiding av komplekse deler, noe som kan forbedre tilpasningsevnen og maskineringseffektiviteten til maskinverktøyene betydelig. ATC-systemet består av 2 deler: et verktøymagasin og en automatisk verktøyskifteenhet. Den har 2 store fordeler: den første er at kun én spindel er reservert, noe som er fordelaktig for å forenkle strukturen til spindelen og forbedre spindelens stivhet; den andre er at et stort antall ruterbiter med forskjellige typer og funksjoner kan lagres i biblioteket, noe som er praktisk å fullføre ulike komplekse og flertrinns behandlingsprosedyrer.

Automatisert verktøyskiftersett består av verktøymagasin, verktøyvalgsystem, verktøyutvekslingsmekanisme og andre deler, og strukturen er mer komplisert. Den er ansvarlig for å overføre biten mellom magasinet og spindelen, skyve biten som skal brukes til spindelen, og deretter sende den erstattede biten tilbake til magasinet inne. Selv om denne skiftemetoden ikke er like enkel som den forrige, unngår den at magasinet og spindelen beveger seg for verktøyskifte, og erstattes av en automatisert verktøyveksler. På denne måten reduseres bevegelsesområdet til de mekaniske komponentene, endringen fullføres raskere, og designoppsettet er også mer fleksibelt.

Working Prinsipp

I det automatiske verktøyskiftesystemet kalles enheten som realiserer overføring og lasting og lossing av verktøyet mellom magasinet og spindelen verktøyveksleren. Det er 2 måter å bytte verktøy på: den relative bevegelsen av magasinet og spindelen, og manipulatoren. Enheten som bruker den relative bevegelsen til magasinet og spindelen for å realisere verktøybyttet, må først returnere det brukte verktøyet til magasinet når verktøyet skiftes, og deretter ta det nye verktøyet ut av magasinet. De 1 handlingene kan ikke utføres samtidig, og verktøyskiftetiden lengre.

Imidlertid kan manipulatorverktøyveksleren gripe og laste og losse bitene i spindelen og magasinet samtidig under bytte, slik at byttetiden blir ytterligere forkortet. Metoden for verktøyutveksling ved hjelp av en robot er den mest brukte. Dette er fordi manipulatoren er fleksibel i endring, rask i aksjon og enkel i struktur. Manipulatoren kan fullføre en rekke handlinger som å gripe - tegne - snu - sette inn - gå tilbake. For å forhindre at bittet faller, er den bevegelige kloen til manipulatoren utstyrt med en selvlåsende mekanisme.

Funksjoner og fordeler

Den automatiske verktøyskifterspindelen med høy effekt er tatt i bruk, med god startytelse og stort dreiemoment, som kan gi fullt spill til fordelene med maskinens høye hastighet og høyere effektivitet. Den tar i bruk servomotor med høyt dreiemoment laget i Japan, som har fordelene med lav støy, høy hastighet og høy posisjoneringsnøyaktighet. Utstyrt med et unikt verktøymagasin, kan du bytte ut de nødvendige fresene etter ønske. Verktøybyttetiden tar bare noen få sekunder. Standardverktøymagasinet leveres med 8 verktøy, og et verktøymagasin med større kapasitet kan tilpasses.

Kostnader

Kostnaden for en ATC (Automatic Tool Changer) CNC-rutermaskin kan variere mye basert på maskinens spesifikasjoner, størrelse, funksjoner og merke, vanligvis fra ca. $10,800 til over $100,000. Entry-level hobby ATC CNC rutersett koster i gjennomsnitt $12,000, mens noen avanserte industrielle ATC CNC-ruterbord med avanserte funksjoner, større arbeidsområder og tilleggsfunksjoner har en tendens til å være dyrere. Alt i alt er gjennomsnittskostnaden for å kjøpe en ATC CNC-ruter med verktøyveksler ca $16,000. Det er tilrådelig å konsultere spesifikke produsenter eller leverandører for nøyaktige priser basert på dine behov.

De fleste trearbeidere er ivrige etter å eie en ATC CNC-ruter, men noen av dem aner ikke hvor mye det koster å oppgradere en vanlig CNC-maskin med et automatisk verktøyskiftersett. I følge den industrielle CNC-markedsrapporten for 2025, må du bruke en ekstra $3000 til $8000,- på toppen av en vanlig maskin hvis du vil gjøre DIY.

Spesifikasjoner

Typer

Automatiske verktøyvekslere er delt inn i 3 vanlige typer: lineær type, trommeltype og kjedetype, vi vil introdusere dem en etter en.

Lineær type

Dette er en type in-line-veksler, som brukes til magasiner med 4 til 12 verktøy. Den er kjennetegnet ved raskt verktøyskifte og enkel å bruke.

Trommel Type

Dette er en type roterende veksler, som også er kjent som CTM type ATC og plate type ATC. Den brukes til magasiner med 8 til 20 verktøy.

Kjede Type

Den brukes til vertikale CNC-maskiner med lavere verktøyskiftehastighet. Den er designet for magasiner med mer enn 30 verktøy, som har den beste verktøybæreevnen.

Hvordan endre verktøy i CNC-bearbeiding?

Roterende verktøyholder

Roterende verktøystolpe er en av de enkleste vekslerne, ofte brukt i CNC dreiebenker. Den kan utformes i forskjellige former, for eksempel firkantet, sekskantet eller aksialt verktøystøtte av skivetypen. Fire, 6 eller flere verktøy er installert på rotasjonsholderen, og bitsene endres i henhold til instruksjonene til den numeriske kontrollenheten. Den roterende verktøyholderen må ha god styrke og stivhet i strukturen for å tåle skjæremotstanden under grovbearbeiding. Siden nøyaktigheten av dreiebearbeiding i stor grad avhenger av posisjonen til verktøyspissen, for dreiebenker for numerisk styring av datamaskiner, justeres ikke verktøyposisjonen manuelt under bearbeidingsprosessen, så det er mer nødvendig å velge et pålitelig posisjoneringsskjema og en rimelig posisjoneringsstruktur for å sikre det roterende verktøyet. Etter hver indeksering har stativet høyest mulig gjentatt posisjoneringsnøyaktighet (vanligvis 0.001-0.005mm). Under normale omstendigheter inkluderer endringshandlingen til den roterende holderen at holderen løftes, holderen indekserer og holderen presser.

Skifte av spindelhode

Spindelhodeverktøyskifte er en relativt enkel verktøybyttemetode for CNC-maskiner med roterende verktøy. Dette spindelhodet er faktisk et tårnverktøymagasin. Det er 2 typer spindelhoder: horisontale og vertikale. Vanligvis brukes tårnindekseringen til å erstatte spindelhodet for å realisere automatisk verktøyskifte. På hver spindel av tårnet er de roterende verktøyene som kreves for hver prosess forhåndsinstallert. Når en verktøyskiftkommando gis, dreier hvert spindelhode seg til behandlingsposisjonen etter tur, og hovedbevegelsen slås på, slik at den tilsvarende spindelen driver borkronen til å rotere. Andre spindler i ikke-bearbeidende posisjoner kobles fra hovedbevegelsen. Spindelverktøysbytteanordningen sparer en rekke kompliserte operasjoner som automatisk løsing, fastspenning, lossing, lasting og lossing, og forkorter dermed byttetiden og forbedrer påliteligheten til vekslingen. På grunn av plassbegrensningen kan imidlertid ikke den strukturelle størrelsen til spindelkomponentene være for stor, og dermed påvirke stivheten til spindelsystemet. For å sikre stivheten til spindelen, må antallet av spindelen begrenses, ellers vil strukturstørrelsen økes. Derfor er tårnspindelhodet vanligvis bare egnet for maskiner med få prosesser og lave presisjonskrav, for eksempel bore- og fresemaskiner med numerisk kontroll.

Automatisk verktøyskiftesystem

Siden skifteren av roterende verktøystøtte og tårnhodetype ikke kan romme for mange biter, kan de ikke dekke behandlingsbehovene til komplekse deler. Derfor bruker ATC CNC-maskiner for det meste automatiske vekslere med verktøymagasiner. Enheten med et verktøymagasin består av et magasin og en verktøyskiftemekanisme, og skifteprosessen er mer komplisert. For det første bør alle bitene som brukes i maskineringsprosessen installeres på standardholderen, og etter forhåndsjustering av størrelsen utenfor maskinen, legg dem inn i magasinet på en bestemt måte. Når du skifter, velger du først biten i magasinet, og deretter vil skifteren ta ut biten fra magasinet eller spindelen for bytte, sette den nye biten inn i spindelen og sette den gamle biten tilbake i magasinet. Magasinet har stor kapasitet og kan monteres på siden eller over hodestokken. Siden det kun er én spindel i maskinens topplager med det automatiske verktøyskiftemagasinet, bør stivheten til spindelkomponentene være høy for å oppfylle kravene til presisjonsbearbeiding. I tillegg er antallet biter i magasinet stort, så multiprosessbehandling av komplekse deler kan utføres, noe som i stor grad forbedrer tilpasningsevnen og prosesseringseffektiviteten til maskinen. ATC-systemet med magasin er egnet for boresentraler og maskineringssentre.

Hvordan velge magasin og verktøy?

Type verktøymagasin

Verktøymagasinet brukes til å reservere et visst antall freser, som kan byttes ut med bitene på spindelen gjennom manipulatoren. Det finnes ulike typer magasiner, som skivemagasiner og kjedemagasiner. Formen og kapasiteten til magasinene bør bestemmes i henhold til maskinens teknologiske omfang. I skiveverktøymagasinet er retningen på fresekronen i samme retning som spindelen. Når du bytter borkrone, stiger spindelboksen til en viss posisjon, slik at borkronen på spindelen er på linje med bunnposisjonen til magasinet, og fresbiten er klemt fast, spindelen er under kontroll av datamaskinen, slipp håndtaket, skiveverktøymagasinet beveger seg fremover, trekker ut freserbiten på spindelen, og deretter roterer magasinet borkronen som brukes i neste prosess med spindelen inn mot magasinet, retter inn mot spindelen. inn i spindelhullet, spindelen klemmer holderen, spindelboksen senkes til arbeidsposisjon, verktøybytteoppgaven er fullført, og neste prosess begynner å fungere. Fordelene med denne verktøyskifteanordningen er enkel i struktur, lav pris og god vekslingspålitelighet. Ulempen er at skiftetiden er lang, og den egner seg for maskineringssentre med liten magasinkapasitet. For maskineringssentre som krever stor magasinkapasitet, vil et kjedeverktøymagasin benyttes. Magasinet har en kompakt struktur og stor magasinkapasitet. Formen på kjettingen kan lages i forskjellige typer i henhold til maskinens utforming. Form, endringsposisjonen kan også stikkes ut for å lette endringen. Når antall fresebiter må økes, er det bare nødvendig å øke lengden på kjeden, noe som gir bekvemmelighet for design og produksjon av magasinet.

Metode for valg av verktøy

Det er mange biter lagret i magasinet. Før hver endring må biten velges. De vanligste metodene for valg av verktøy inkluderer sekvensiell metode og vilkårlig metode. Verktøyene settes inn i holderne til magasinet etter tur i henhold til prosesskravene. Behandlingen er å justere bitene i rekkefølge. Ved bearbeiding av forskjellige arbeidsstykker må rekkefølgen på bitene i magasinet justeres på nytt. Fordelen er at kjøringen og styringen av magasinet er relativt enkelt. Derfor er denne metoden egnet for automatisk verktøyskifte av små og mellomstore datamaskiner med numerisk kontroll med store behandlingspartier og et lite antall arbeidsstykkevarianter. Med utviklingen av numerisk kontrollsystem, tar de fleste numeriske kontrollsystemer i bruk metoden for vilkårlig verktøyvalg, som er delt inn i 3 typer verktøyholderkoding, verktøykoding og minnetype.

Verktøykodingsmetode

Verktøykoden eller holderkoden må identifiseres ved å installere en kodestrek på verktøyet eller holderen, som vanligvis er kodet i henhold til prinsippet om binær koding. Valgmetoden tar i bruk en spesiell verktøyholderstruktur, og hver bit har sin egen kode, slik at biten kan gjenbrukes i forskjellige prosesser, og den erstattede biten trenger ikke å settes tilbake i den opprinnelige holderen. Magasinet med stor kapasitet kan reduseres tilsvarende. Imidlertid har hver bit en spesiell kodering, lengden er forlenget, det er vanskelig å produsere, og strukturen til magasinet og manipulatoren blir komplisert. Kodemetoden til holderen er at én kniv tilsvarer én holder. Verktøy fjernet fra en holder må settes tilbake på samme holder. Plukk og plasser biter er tungvint og tar lang tid å endre. For tiden er minnemetoden mye brukt i maskineringssentre. På denne måten kan nummeret og posisjonen til holderen i magasinet lagres i PLS-en til CNC-systemet tilsvarende. Verktøyinformasjon lagres alltid i PLS, uavhengig av hvilken fikstur verktøyet er plassert i. Magasinet er utstyrt med en posisjonsdeteksjonsanordning, som kan hente posisjonsinformasjonen til hver enkelt holder. På denne måten kan verktøyet tas ut og returneres etter eget ønske. Det er også en mekanisk opprinnelse på magasinet, slik at hver gang en kniv velges, vil nærmeste kniv bli valgt.

Applikasjoner

ATC CNC-rutermaskiner kan brukes i et bredt spekter av bransjer, for eksempel møbler og boligforbedring, trehåndverk, skap, skjermer, reklame, musikkinstrumenter eller prosessindustri for presisjonsinstrumentskall. Og materialene som kan bearbeides inkluderer hovedsakelig ulike ikke-metalliske materialer som tre, glass, stein, plast, akryl og isolasjonsmaterialer.

Trearbeid

Hjem dører, 3D bearbeiding av bølgebrett, skapdører, heltre dører, håndverksdører i tre, malingsfrie dører, skjermer, vindusproduksjon, skopussere, spillmaskinskap og paneler, databord og panelmøbelproduksjon.

Forming

Den kan lage metallformer som kobber, aluminium, jern og mer, samt ikke-metallformer som tre, stein, plast, PVC og mer.

Reklame og hobbyister

Skiltproduksjon, logofremstilling, skrift, akrylskjæring, blemmestøping og dekorasjoner.

Industriell produksjon

Den kan lage alle slags skyggeskulpturer og relieffskulpturer, som er mye brukt i håndverks- og gaveindustrien.

Feilsøking

CNC-ruter med ATC er den kraftigste klassifiseringen av numeriske datakontrollmaskiner. Selv om maskineringsstyrken og -hastigheten er uforlignelig med andre numeriske datamaskiner, er daglig inspeksjon og vedlikehold også svært nødvendig som et helautomatisk mekanisk utstyr. En CNC-ruter med verktøyveksler er helt forskjellig fra deteksjons- og feildiagnosemetodene til vanlige datamaskiner med numerisk kontroll.

Inspeksjonsmetode for maskindrift

Driftsinspeksjonsmetoden er en metode for å observere og overvåke den faktiske driften av maskinen for å bestemme posisjonen til feilen og dermed spore årsaken til feilen. Generelt sett bruker datamaskinsett for numeriske kontrollmaskiner hydrauliske og pneumatiske kontrolldeler, for eksempel automatisert verktøyveksler, utvekslingsbordenhet, armatur og transmisjonsenhet, etc., som kan brukes til å bestemme årsaken til feilen gjennom bevegelsesdiagnose.

Tilstandsanalysemetode

CNC-systemet kan ikke bare vise informasjon om feildiagnose, men også gi ulike diagnosetilstander i form av diagnoseadresse og diagnosedata. For eksempel, når systemet går tilbake til referansepunktet feil, kan du sjekke statusverdien til den relevante parameteren for å finne årsaken til feilen.

CNC-programmeringskontrollmetode

CNC-programmeringssjekkmetoden kalles også programfunksjonstestmetoden. Det er en metode for å bekrefte årsaken til feilen ved å kompilere et spesielt testprogramsegment. Du kan bruke den manuelle programmeringsmetoden til å kompilere et funksjonstestprogram for systemfunksjonene (som lineær posisjonering, sirkulær interpolasjon, gjengekutting, hermetiske sykluser, brukermakroprogrammer, etc.), og kjøre testprogrammet for å sjekke nøyaktigheten og påliteligheten til maskinen for å utføre disse funksjonene, og deretter finne årsaken til feilen. Vanligvis skrives et testprogram med instruksjoner for reparasjon av maskinen, og programmet kjøres når det oppstår en feil for å finne ut hva feilen er.

Instrumentinspeksjonsmetode

Instrumentinspeksjonsmetode refererer til bruken av konvensjonelle elektriske instrumenter for å måle spenningen til hver gruppe av AC- og DC-strømforsyninger, fase-DC og pulssignaler, etc., for å finne feil.

Numerisk kontrollsystem selvdiagnosemetode

Selvdiagnose av det numeriske kontrollsystemet er en diagnosemetode som bruker det interne selvdiagnoseprogrammet eller spesiell diagnoseprogramvare til systemet for å selvdiagnostisere og teste nøkkelmaskinvaren inne i systemet og kontrollprogramvaren til systemet. Det inkluderer hovedsakelig oppstart av selvdiagnose, online overvåking og offline testing. CNC-maskinen bruker systemets selvdiagnosefunksjon, som enkelt kan vise grensesnittsignalstatus mellom systemet og hver del, og finne ut den generelle plasseringen av feilen. Det er den mest brukte metoden i feildiagnoseprosessen.