Устройства автоматической смены инструментаОдна из важных особенностей станков с числовым программным управлением – это наличие системы автоматической смены инструмента. В соответствии с конструктивными особенностями и назначением станка инструмент может располагаться в револьверной головке или инструментальном магазине. В револьверной головке инструмент может быть неподвижным, как, например, в токарном или токарно-револьверном станке. В этом случае револьверная головка устанавливается на суппорте станка, выполняющем все рабочие движения подач, а главное движение - это вращение шпинделя с заготовкой. Автоматическая смена инструмента производится по команде от программы поворотом револьверной головки и установкой заданного инструмента в рабочую позицию. Выбор заданного инструмента производится по номеру гнезда револьверной головки, который записывается в программе обработки. Ось поворота револьверной головки может располагаться параллельно или перпендикулярно оси шпинделя. У многооперационных станков обработка ведётся вращающимся инструментом, который закрепляется в шпинделе станка. Каждый вид инструмента устанавливается в ячейку инструментального магазина. Такие станки оснащают инструментальными магазинами и устройствами автоматической смены инструмента. Требования к устройствам АСИ: 1. Быстродействие – максимальное совмещение времени на смену инструмента с работой станка 2. Высокая надежность. Отказ АСИ приводит к необходимости ручной смены инструмента 3. Минимальное количество движений в общем цикле смены инструмента. В число этих движений нежелательно включать перемещение шпиндельной бабки в позицию смены инструмента, так как при этом нарушается позиционирование шпинделя по отношению к заготовке 4. Смену инструмента желательно выполнять при любом положении шпиндельной бабки 5. Универсальность – возможность использования для различных станков или различные АСИ для одного станка 6. Простота и безопасность обслуживания Классификация АСИ 1. По числу и видам сменяемых инструментов 1.1 для одиночных инструментов 1.2 для инструментальных головок и плансуппортов 2. По составу устройств 2.1 без автооператора 2.2 с автооператором 2.3 с позицией ожидания 2.4 с промежуточным носителем и автооператором 2.5 со сменными револьверными головками 3. По относительному расположению инструмента в магазине и шпинделе 3.1 с соосным положением 3.2 с параллельным положением 3.3 с угловым положением Устройства смены инструмента без автооператора Устройства смены инструмента без автооператора изготавливают с соосным расположением оси инструмента в магазине и шпинделе и с параллельным. Достаточно простое и надёжное устройство смены инструмента получается при соосном расположении инструментов в магазине и шпинделе станка. Магазин располагается на шпиндельном узле таким образом, что ось инструментального гнезда, находящегося в нижнем положении, совпадает с осью шпинделя. Для поиска инструмента магазин поворачивается вокруг своей оси до совпадения гнезда со сменяемым инструментом с осью шпинделя. Поворот инструментального магазина осуществляется при крайнем верхнем положении пиноли. Поиск инструмента происходит при остановленном шпинделе. Это время не совмещено с машинным временем. При движении пиноли вниз происходит захват оправки с инструментом и автоматический зажим её в шпинделе. При движении пиноли вверх в позицию смены инструмента оправка автоматически отсоединяется от шпинделя и остаётся в гнезде магазина. После поиска заданной программой ячейки с инструментом цикл повторяется. При всей своей простоте такая схема обладает рядом недостатков: 1. Ограниченная ёмкость инструментального магазина. В некоторых случаях оправка с инструментом может занимать зону большую, чем выделено в конструкции магазина. В этом случае приходится оставлять свободные ячейки, уменьшая тем самым общее количество устанавливаемых инструментов. 2. Большие вспомогательные хода, совершаемые пинолью для смены инструмента и возврата в зону обработки. 3. Необходимость работы при большом вылете пиноли, что в конечном итоге снижает жёсткость шпиндельного узла. 4. Инструментальный магазин располагается в непосредственной близости от рабочей зоны. Режущий и вспомогательный инструмент могут подвергаться загрязнению разбрызгиваемой СОЖ, мелкой стружкой, пылью. 5. Для поиска нужной ячейки магазин должен отводиться от заготовки на значительное расстояние во избежание возможной поломки инструмента при повороте При параллельном расположении оси инструмента в магазине и шпинделе добавляется движение шпиндельной бабки, необходимое для совмещения осей. Это еще больше увеличивает время вспомогательных ходов не совмещенное с машинным. Устройства смены инструмента с автооператором Чтобы разместить инструментальный магазин подальше от рабочей зоны станка, его размещают над шпиндельной бабкой или выносят в сторону, размещая на станине станка или на отдельной стойке. В этом случае оси инструмента в магазине и шпинделе не совпадают, но могут быть параллельными. Смена инструмента выполняется автооператором. Автооператор оснащается двумя захватами, один из которых вынимает инструмент из шпинделя, а другой устанавливает новый инструмент. Отработавший инструмент устанавливается в гнездо магазина. При этом подготовка инструмента к установке в шпиндель, т.е. захват его манипулятором, выемка из гнезда магазина, производятся во время выполнения станком операции по обработке детали. Существует две принципиально разные схемы работы автооператора (рис. 33). 1. При смене инструмента автооператор совершает движение снизу вверх, захватывает оправку инструмента и горизонтальным движением вытаскивает инструмент из магазина. При перемещении автооператора вниз нижний его захват захватывает инструмент в шпинделе и вытаскивает его. После этого автооператор поворачивается на 1800 и обратными движениями вставляет инструмент в шпиндель и в магазин. 2. Автооператор не имеет вертикального перемещения. Оба инструмента одновременно захватываются из магазина и шпинделя при повороте автооператора. Горизонтальным перемещением автооператор вытаскивает сразу оба инструмента, поворачивается на 1800 и вставляет инструменты на место. При нейтральном (горизонтальном) положении автооператор не мешает обработке. Недостатки второй схемы работы автооператора: - большое расстояние между соседними гнездами магазина, необходимое для поворота автооператора; - смена инструмента может производиться только в одном положении шпиндельной бабки, что требует дополнительных холостых ходов для выхода шпиндельного узла в точку смены инструмента и возврата его в зону обработки. Для крупных станков с большой емкостью магазинов используются автооператоры, которые имеют возможность вертикального перемещения относительно шпиндельной бабки. Это позволяет менять инструмент при любом расположении шпиндельной бабки по высоте направляющих. Однако, такие конструкции более дорогие и сложные. Устройства автоматической сиены с позицией ожидания В настоящее время обрабатывающие центры требуют большого количества инструментов, поэтому они оснащаются достаточно ёмкими цепными магазинами с устройством смены инструмента с позицией ожидания и дополнительным автооператором (рис.35, 40). В конструкции такого устройства предусматривается специальная позиция ожидания, в которой находится подготовленный для замены инструмент. Вынутый из шпинделя инструмент возвращается в то гнездо, из которого он вынимался. Поэтому вынутый инструмент во время рабочего перехода некоторое время может так же находиться в позиции ожидания, пока идёт поиск нужной ячейки, закодированной в соответствии с программной картой. Существуют станки, у которых кодируется не ячейка магазина, а сам инструмент. Закодированный инструмент можно устанавливать в любую ячейку. Преимущество такой системы: максимальное совмещение времени на смену инструмента с рабочим временем. Поворот магазина, перенос инструмента из магазина в позицию ожидания, возврат отработавшего инструмента в магазин происходит во время обработки заготовки. Устройства автоматической сиены с револьверными головками Револьверные головки, используемые на многооперационных станках токарной группы, передают вращение на инструмент. Принудительное вращение получает только инструмент, находящийся в рабочей позиции. Всего на станке может быть установлено 2-3 револьверные головки в сочетании с инструментальным магазином. При этом смена инструмента производится в нерабочих позициях револьверной головки во время обработки заготовки. Несовмещенное время – только время поворота головки. В современных станках с ЧПУ время смены инструмента составляет 3-6 с, время «от стружки до стружки» - 9-18 с.
|
