Automatyzacja centrum obróbczego CNC łączy system CNC z magazynami narzędzi, urządzeniami do transportu narzędzi, automatycznymi zmieniaczami narzędzi, stołami obrotowymi i indeksującymi oraz zmieniaczami palet. W niniejszym artykule wyjaśniono, w jaki sposób system CNC koordynuje działanie tych elementów, jak narzędzia przemieszczają się z magazynu do wrzeciona oraz w jaki sposób dwuramienne zmieniacze narzędzi realizują wymianę narzędzi. Omówiono w nim również układy stołów pięcioosiowych do obróbki wielostronnej oraz stacje przygotowujące do wymiany palet, które umożliwiają kontynuowanie obróbki podczas załadunku kolejnego półfabrykatu. Artykuł ten stanowi dla inżynierów praktyczne ramy do oceny konfiguracji zautomatyzowanych centrów obróbczych.
Automatyzacja w centrach obróbczych typu CNC
Oprócz systemu komputerowego sterowania numerycznego do kluczowych zautomatyzowanych elementów centrum obróbczego (BAZ) należą: magazyn narzędzi, urządzenie do transportu narzędzi wyposażone w ramię do automatycznej wymiany narzędzi, stoły indeksujące i obrotowe do frezowania i toczenia oraz zmieniacze palet z obrabianymi elementami.
Podstawowe elementy systemu automatyki
Dlaczego system CNC jest centrum automatyzacji
System komputerowego sterowania numerycznego (CNC) stanowi serce automatyzacji centrum obróbczego. Pozwala on na sterowanie wieloma innymi elementami oraz parametrami obróbki, w tym:
Prędkość obrotowa wrzeciona
Przesuwanie osi liniowych i obrotowych
Wymiana i załadowanie odpowiednich narzędzi
Wymiana i podawanie palet z zamocowanymi elementami obrabianymi
Urządzenia hydrauliczne, elektryczne oraz służące do zasilania płynem chłodząco-smarującym
Magazynki narzędziowe i urządzenia do przenoszenia narzędzi
W magazynie narzędzi narzędzia niezbędne do obróbki są już zamontowane w uchwytach. Magazyn może składać się z liniowych układów regałowych lub mieć budowę magazynu tarczowego. Aby zaoszczędzić miejsce, narzędzia i ich uchwyty – zazwyczaj trzpienie stożkowe z otworem – są przechowywane na regałach za pomocą połączeń zatrzaskowych. Magazyn narzędzi złożony z kilku rzędów regałów lub wielu dysków może pomieścić do 200 narzędzi.
Ramię do automatycznej wymiany narzędzi wyjmuje narzędzie z głowicy wrzeciona i montuje inne narzędzie. Wyjęte narzędzie można umieścić z powrotem w magazynku w celu przechowywania lub odrzucić, jeśli jest zużyte.
Sekwencja automatycznej wymiany narzędzi w robocie liniowym wyposażonym w dwuramienny mechanizm wymiany narzędzi zazwyczaj obejmuje następujące etapy:
Urządzenie do przenoszenia narzędzi, takie jak robot liniowy z chwytakiem, pobiera nowe narzędzie z magazynu i przemieszcza się do ramienia do automatycznej wymiany narzędzi.
Jedno ramię dwuramiennego zmieniacza narzędzi pobiera nowe narzędzie i przemieszcza się w kierunku głowicy wrzeciona. W tym samym czasie drugie ramię wyjmuje stare narzędzie z głowicy wrzeciona. Następnie zmieniacz obraca się i montuje nowe narzędzie w głowicy wrzeciona.
Drugi ramion zmieniacza umieszcza stare narzędzie z powrotem w zajętym miejscu magazynu narzędzi.
Procedura pobierania i wymiany narzędzi z magazynka tarczowego przebiega podobnie.
W jaki sposób stół pięcioosiowy rozszerza możliwości obróbki wielostronnej
Centrum obróbcze typu CNC może posiadać pięć osi: trzy osie liniowe – X, Y i Z – oraz oś przechylną A’ i oś obrotową B’. Oś B’ może wykorzystywać ruch kątowy do obróbki wielostronnej lub ciągłego obrotu z różnymi prędkościami. Ta funkcja umożliwia wykonywanie operacji toczenia na centrum obróbczym.
Wrzeciono robocze można ustawić w pozycji pionowej lub poziomej, a także obrócić o 90 stopni. Przy poziomym ustawieniu wrzeciona lub gdy obróbka rozpoczyna się od spodu przedmiotu obrabianego, wióry wypadają poza obudowę obróbczą, a płyn chłodząco-smarujący może swobodnie spływać w dół.
Stół obrotowy lub okrągły, umożliwiający jednorazowe zamocowanie obrabianego elementu w celu obróbki pięcioosiowej, stanowi ważny element zwiększający poziom automatyzacji i wydajność. Pozwala on na obróbkę elementu w pięciu osiach podczas jednego ustawienia. Przedstawiona obróbka pięciu stron jest realizowana poprzez połączenie obrotowego stołu indeksującego z wrzecionem, które może obrabiać zarówno w pozycji poziomej, jak i pionowej. Takie podejście pozwala uniknąć strat czasu związanych z wielokrotnym mocowaniem oraz zmniejsza błędy pozycjonowania spowodowane wielokrotnymi ustawieniami.
W jaki sposób wymiana palet poprawia wydajność pod względem czasu cyklu
Większość centrów obróbczych jest wyposażona w stację przygotowującą do wymiany palety z obrabianym elementem. Na tej stacji gotowy element jest odblokowywany, a wykwalifikowany technik umieszcza na palecie nowy półfabrykat. W tym samym czasie poprzedni element, który został przeniesiony do stacji obróbczej, przechodzi główny cykl obróbki.
Potrzebujesz wsparcia technicznego w zakresie obróbki CNC?
Udostępnij swój rysunek, materiał, docelową tolerancję lub pytanie dotyczące zastosowania. Nasz zespół inżynierów może pomóc w przeanalizowaniu trasy obróbki i zasugerować praktyczny następny krok.