Hoe werkt de automatisering van een CNC-bewerkingscentrum?

Automatisering in CNC-bewerkingscentra

Naast het computergestuurde besturingssysteem behoren tot de belangrijkste geautomatiseerde onderdelen van een bewerkingscentrum (BAZ) het gereedschapsmagazijn, de gereedschapstransportinrichting met een automatische gereedschapswisselarm, indexeer- en draaitafels voor frezen en draaien, en werkstukpalletwisselaars.

Belangrijkste onderdelen van een automatiseringssysteem

Waarom het CNC-systeem het knooppunt van de automatisering is

Het computergestuurde besturingssysteem (CNC) vormt de kern van de automatisering van het bewerkingscentrum. Het kan tal van andere componenten en bewerkingsparameters aansturen, waaronder:

• Toerental van de spil
• Lineaire en roterende assen verplaatsen
• Het verwisselen en laden van het juiste gereedschap
• Het verwisselen en aanvoeren van geklemde werkstukpallets
• Hydraulische, elektrische en koelvloeistof- en smeermiddeltoevoersystemen

Gereedschapsmagazijnen en apparatuur voor gereedschapsoverdracht

In een gereedschapsmagazijn zijn de gereedschappen die nodig zijn voor de bewerking al in gereedschapshouders gemonteerd. Een magazijn kan bestaan uit lineaire rekopstellingen of worden uitgevoerd als een schijfmagazijn. Om ruimte te besparen worden de gereedschappen en hun houders, meestal holle conische schachten, met klikverbindingen op de rekken opgeborgen. Een gereedschapsmagazijn dat bestaat uit meerdere rekken of meerdere schijven kan tot 200 gereedschappen bevatten.

Een automatische gereedschapswisselarm verwijdert een gereedschap uit de spilkop en plaatst een ander gereedschap. Het verwijderde gereedschap kan teruggeleid worden naar het magazijn voor opslag of worden afgekeurd wanneer het versleten is.

Basisvolgorde voor automatische gereedschapswisseling

De automatische gereedschapswisselprocedure van een lineaire robot die is uitgerust met een wisselaar met twee armen omvat doorgaans de volgende stappen:

1. Een gereedschapsoverdrachtsinrichting, zoals een lineaire robot met een grijper, haalt het nieuwe gereedschap uit het magazijn en verplaatst zich naar de automatische gereedschapswisselarm.
2. Eén arm van de wisselaar met twee armen neemt het nieuwe gereedschap op en beweegt naar de spilkop. Tegelijkertijd verwijdert de tweede arm het oude gereedschap uit de spilkop. Vervolgens draait de wisselaar rond en plaatst het nieuwe gereedschap in de spilkop.
3. De andere wisselarm brengt het oude gereedschap terug naar een bezette opbergplaats in het magazijn.

De werkwijze voor het oppakken en verwisselen van gereedschap uit een schijfvormig magazijn is vergelijkbaar.

Hoe een vijfassige tafel de mogelijkheden voor meerzijdige bewerking uitbreidt

Een CNC-bewerkingscentrum kan vijf assen hebben: drie lineaire assen, X, Y en Z, plus een A’-kantelas en een B’-rotatieas. De B’-as kan hoekbewegingen maken voor bewerking aan meerdere zijden of continu draaien met verschillende snelheden. Dankzij deze mogelijkheid kunnen draaibewerkingen worden uitgevoerd op een bewerkingscentrum.

De werkingsspil kan verticaal of horizontaal worden geplaatst en kan bovendien 90 graden draaien. Bij een horizontale spilstand, of wanneer de bewerking van onderaf het werkstuk begint, vallen de spanen uit de bewerkingsruimte en kan het koel- en smeermiddel vrij naar beneden stromen.

Een draaitafel of cirkeltafel die het mogelijk maakt om een werkstuk in één opspanning te bewerken voor vijfassige bewerking, is een belangrijk onderdeel voor het verbeteren van de automatisering en productiviteit. Hiermee kan een werkstuk in één opspanning op vijf assen worden bewerkt. De hier getoonde vijfzijdige bewerking wordt gerealiseerd door een draai-indextafel te combineren met een spil die zowel in horizontale als verticale positie kan bewerken. Deze aanpak voorkomt tijdverlies door herhaaldelijk opspannen en vermindert positioneringsfouten die worden veroorzaakt door meerdere opspanningen.

Hoe het wisselen van pallets de efficiëntie van de cyclustijd verbetert

De meeste bewerkingscentra zijn uitgerust met een station voor het voorbereiden van de wisseling van werkstukpallets. Op dit station wordt een voltooid werkstuk losgemaakt en plaatst een ervaren technicus een nieuw ruwstuk. Tegelijkertijd doorloopt het vorige werkstuk, dat al naar het bewerkingsstation is overgebracht, zijn hoofdbewerkingscyclus.