Механизмы автоматической замены инструментов в станках с числовым программным управлением
Станок с числовым программным управлением – это оборудование, выполняющее операции по обработке материалов согласно заданной программе, практически без участия и контроля человека.
Станки с числовым программным управлением оснащаются функцией смены рабочего инструмента, которая выполняется без участия оператора. Данная функция способствует увеличению производительности, а также сокращению простоев и времени на смену обрабатывающего инструмента. Механизмами автоматической смены инструмента являются:
- автоматические операторы,
- магазины инструментов,
- револьверные головки.
Главная задача вышеперечисленных механизмов заключается в максимально быстрой смене рабочего инструмента.
Типы и конструкции устройств автоматической смены инструмента в станках с числовым программным управлением и предъявляемые к ним требования
От конструкции и типа устройств автоматической смены рабочего инструмента зависят такие важные показатели как точность установки инструмента, точность обработки, время замены инструмента, то есть производительность и компоновка станка. К устройствам автоматической замены инструментов предъявляются следующие требования:
- точность перемещения.
- безударность,
- высокая надежность,
- быстродействие,
- большая емкость магазина при минимальной занимаемой площади,
- не ограничение рабочего объема станка,
- надежность контроля износа,
- удобство обслуживания,
- возможность ручной замены рабочего инструмента,
- максимальное совмещение времени смены рабочего инструмента с работой станка,
- сокращение времени координатной установки по осям,
- наличие возможности увеличения емкости магазина,
- возможность независимого агрегатного исполнения магазина.
Все устройства автоматической замены рабочего инструмента делятся на четыре типа:
- Рабочий инструмент подается в рабочую позицию частично из накопителя и частично из магазина через промежуточный накопитель.
- Смена рабочего инструмента происходит в случае изменения положения рабочего накопителя.
- Из магазина рабочий инструмент передается в рабочую позицию через промежуточный накопитель.
- Рабочий инструмент автоматически передается из магазина в рабочее положение.
Автоматическая замена рабочего инструмента может осуществляться поворотом и фиксацией (переключением) револьверной головки с неподвижно закрепленной в ней инструментом, сменой рабочего инструмента в шпинделе станка, заменой всего шпиндельного узла с инструментом.
Компоновочное и конструктивное использование устройств автоматической смены рабочего инструмента в основном зависит от расположения шпинделя, времени смены инструмента, типа станка и типов и количества используемых инструментов. В начале, самыми распространенными устройствами были револьверные шпиндельные головки, что было обусловлено их простотой. Но в последнее время они применяются все реже, причиной этого является малое число размещаемого в них инструмента, а также неточности, которые вносятся индексацией головок, и недостаточная жесткость головок. В многооперационных станках для изготовления крупных деталей применяются сменные многошпиндельные головки.
Устройства с автоматическим оператором используются для исключения использования большого магазина и ускорения автоматической смены рабочего инструмента при повторяющемся применении. В комбинированных устройствах револьверная шпиндельная головка используется в сочетании с магазином, из него легкие инструменты загружаются автоматически и поочередно в два противоположных шпинделя. В остальных шпинделях устанавливаются тяжелые инструменты, которые закрепляются вручную. В устройствах со специализированными шпинделями револьверная головка с двумя шпинделями для легких рабочих инструментов загружается автоматически из магазина, а шпиндель, который предназначен для тяжелого инструмента, загружается из специального магазина или вручную. Сочетание магазина и револьверной головки позволяет свести время автоматической замены инструмента к времени индексации головки, потому что поиск и загрузка-погрузка инструментов совмещены с работой самого станка. Продолжительность смены инструмента может быть сокращена до одной секунды посредством использования многозахватных автоматических операторов, количество которых может достигать 16 штук.
При проектировании и расчете устройств автоматической замены инструментов должно учитываться, что вследствие неуравновешенности, которая обусловлена изменение массы инструмента, могут возникать дополнительные моменты, изменяющиеся по углу поворота.
