CNC өңдеу орталықтарында құралды автоматты түрде өзгерту принципі мен қадамдары
Аннотация: Бұл мақалада CNC өңдеу орталықтарында құралды автоматты түрде өзгерту құрылғысының маңыздылығы, құралды автоматты түрде өзгерту принципі және құралды жүктеу, құралды таңдау және құралды өзгерту сияқты аспектілерді қамтитын нақты қадамдар егжей-тегжейлі қарастырылған. Ол құралды автоматты түрде өзгерту технологиясын терең талдауға, CNC өңдеу орталықтарының өңдеу тиімділігі мен дәлдігін арттыруға теориялық қолдау көрсетуге және практикалық нұсқаулар беруге, операторларға осы негізгі технологияны жақсы түсінуге және меңгеруге көмектесуге, содан кейін өндіріс тиімділігі мен өнім сапасын арттыруға бағытталған.
I. Кіріспе
Заманауи өндірістегі негізгі жабдық ретінде CNC өңдеу орталықтары құралды автоматты түрде өзгерту құрылғыларымен, кескіш құрал жүйелерімен және автоматты паллет ауыстырғыш құрылғыларымен маңызды рөл атқарады. Бұл құрылғыларды қолдану өңдеу орталықтарына бір орнатудан кейін дайындаманың бірнеше түрлі бөліктерін өңдеуді аяқтауға мүмкіндік береді, ақаусыз тоқтау уақытын айтарлықтай қысқартады, өнімді өндіру циклін тиімді қысқартады, сонымен қатар өнімдерді өңдеу дәлдігін арттыру үшін маңызды мәнге ие. Олардың ішіндегі негізгі бөлігі ретінде, құралды автоматты түрде өзгерту құрылғысының өнімділігі өңдеу тиімділігінің деңгейіне тікелей байланысты. Сондықтан оның принципі мен қадамдарын терең зерттеудің маңызды практикалық мәні бар.
II. CNC өңдеу орталықтарында құралды автоматты түрде өзгерту принципі
(I) Құралды өзгертудің негізгі процесі
CNC өңдеу орталықтарында диск түріндегі құрал журналдары және тізбекті түрдегі құрал журналдары сияқты құрал журналдарының әртүрлі түрлері бар болса да, құралды өзгертудің негізгі процесі дәйекті. Құралды автоматты түрде өзгерту құрылғысы құралды өзгерту нұсқаулығын алған кезде, бүкіл жүйе құралды өзгерту бағдарламасын жылдам бастайды. Біріншіден, шпиндель айналуды бірден тоқтатады және жоғары дәлдіктегі позициялау жүйесі арқылы алдын ала орнатылған құралды өзгерту орнында дәл тоқтайды. Кейіннен аспапты шпиндельдегі ауыстырылатын күйге келтіру үшін құралды босату механизмі іске қосылады. Сонымен қатар, басқару жүйесінің нұсқауларына сәйкес, құрал журналы жаңа құралды құралды ауыстыру орнына жылдам және дәл жылжыту үшін сәйкес трансмиссиялық құрылғыларды жетектейді, сонымен қатар құралды босату операциясын орындайды. Содан кейін қос қолды манипулятор жаңа және ескі құралдарды бір уақытта дәл басып алу үшін жылдам әрекет етеді. Құралдарды ауыстыру үстелі дұрыс орынға айналғаннан кейін манипулятор шпиндельге жаңа құралды орнатады және ескі құралды құрал журналының бос орнына орналастырады. Соңында, шпиндель жаңа құралды мықтап ұстау үшін қысу әрекетін орындайды және басқару жүйесінің нұсқаулары бойынша бастапқы өңдеу күйіне оралады, осылайша құралды өзгертудің бүкіл процесін аяқтайды.
(II) Құрал қозғалысын талдау
Өңдеу орталығында құралды ауыстыру процесі кезінде құралдың қозғалысы негізінен төрт негізгі бөліктен тұрады:
- Құрал шпиндельмен тоқтап, құралды өзгерту орнына жылжиды: Бұл процесс шпиндельдің айналуын тез және дәл тоқтатуды және станоктың координат осьтерінің қозғалатын жүйесі арқылы арнайы құралды өзгерту орнына өтуін талап етеді. Әдетте, бұл қозғалыс шпиндельдің орналасу дәлдігі өңдеу талаптарына сәйкес келетінін қамтамасыз ету үшін қозғалтқышпен басқарылатын бұранда-гайка жұбы сияқты беріліс механизмі арқылы жүзеге асырылады.
- Құрал журналындағы құралдың қозғалысы: Құрал журналындағы құралдың қозғалыс режимі құралдар журналының түріне байланысты. Мысалы, тізбекті түрдегі құралдар журналында құрал тізбектің айналуымен бірге көрсетілген орынға жылжиды. Бұл процесс құралдың айналу бұрышын және тізбектің жылдамдығын дәл бақылау үшін құрал журналының қозғаушы қозғалтқышынан құралдың құралды өзгерту орнына дәл жетуін қамтамасыз етеді. Диск түріндегі құрал-сайман журналында құралдың орналасуына құрал журналының айналмалы механизмі арқылы қол жеткізіледі.
- Құралды ауыстыру манипуляторымен құралдың қозғалысы: Құралды өзгерту манипуляторының қозғалысы салыстырмалы түрде күрделі, өйткені ол айналмалы және сызықтық қозғалыстарға қол жеткізуді қажет етеді. Құралды ұстау және құралды босату кезеңдерінде манипулятор дәл сызықтық қозғалыс арқылы құралға жақындауы және шығуы керек. Әдетте, бұл гидравликалық цилиндр немесе ауа цилиндрі арқылы басқарылатын тірек және тістеуіш механизмі арқылы қол жеткізіледі, содан кейін сызықтық қозғалысқа қол жеткізу үшін механикалық қолды басқарады. Құралды алу және құралды енгізу кезеңдерінде, сызықтық қозғалыстан басқа, манипулятор сонымен қатар аспапты шпиндельден немесе құрал журналынан біркелкі шығарып алу және оған кірістіру мүмкіндігін қамтамасыз ету үшін белгілі бір айналу бұрышын орындауы керек. Бұл айналмалы қозғалыс кинематикалық жұптарды түрлендіруді қамтитын механикалық қол мен беріліс білігі арасындағы ынтымақтастық арқылы жүзеге асырылады.
- Құралдың қозғалысы 主轴 көмегімен өңдеу орнына оралу: Құралды өзгерту аяқталғаннан кейін шпиндель келесі өңдеу әрекеттерін жалғастыру үшін жаңа құралмен бастапқы өңдеу орнына жылдам оралуы керек. Бұл процесс құралдың құралды өзгерту күйіне, бірақ қарама-қарсы бағытта қозғалуына ұқсас. Ол сондай-ақ өңдеу процесі кезінде тоқтау уақытын азайту және өңдеу тиімділігін арттыру үшін жоғары дәлдікті орналастыруды және жылдам әрекетті қажет етеді.
III. CNC өңдеу орталықтарында құралды автоматты түрде өзгерту қадамдары
(I) Құралды жүктеу
- Кездейсоқ құрал ұстаушыны жүктеу әдісі
Бұл құралды жүктеу әдісі салыстырмалы түрде жоғары икемділікке ие. Операторлар құралдарды құрал журналындағы кез келген құрал ұстағышқа орналастыра алады. Дегенмен, құралды орнату аяқталғаннан кейін басқару жүйесі келесі өңдеу процесінде бағдарлама нұсқауларына сәйкес құралды дәл тауып, шақыруы үшін құрал орналасқан құрал ұстағыштың нөмірін дәл жазу керек екенін ескеру қажет. Мысалы, кейбір күрделі қалыптарды өңдеуде әртүрлі өңдеу процедураларына сәйкес құралдарды жиі өзгерту қажет болуы мүмкін. Бұл жағдайда кездейсоқ құрал ұстағышты жүктеу әдісі нақты жағдайға сәйкес құралдардың сақтау орындарын ыңғайлы реттей алады және құралды жүктеу тиімділігін жақсартады. - Бекітілген құрал ұстағышты жүктеу әдісі
Кездейсоқ құрал ұстағышты жүктеу әдісінен айырмашылығы, бекітілген құрал ұстағышын жүктеу әдісі құралдарды алдын ала орнатылған арнайы құрал ұстағыштарға орналастыруды талап етеді. Бұл әдістің артықшылығы мынада: құралдарды сақтау орындары бекітілген, бұл операторларға есте сақтау және басқаруға ыңғайлы, сонымен қатар басқару жүйесі арқылы құралдарды жылдам орналастыруға және шақыруға қолайлы. Кейбір сериялық өндірісті өңдеу тапсырмаларында, өңдеу процесі салыстырмалы түрде бекітілген болса, бекітілген құрал ұстағышты жүктеу әдісін қолдану өңдеудің тұрақтылығы мен сенімділігін жақсартады және құралды дұрыс сақтамау позицияларынан туындаған өңдеу апаттарын азайтады.
(II) Құрал таңдау
Құрал таңдау – құралды автоматты өзгерту процесінің негізгі буыны және оның мақсаты әртүрлі өңдеу процедураларының қажеттіліктерін қанағаттандыру үшін құралдар журналынан көрсетілген құралды жылдам және дәл таңдау болып табылады. Қазіргі уақытта құралды таңдаудың келесі екі жалпы әдісі бар:
- Құралдың дәйекті таңдауы
Құрал-саймандарды дәйекті таңдау әдісі операторлардан құрал-саймандарды тиеу кезінде технологиялық процестің реттілігіне қатаң сәйкес құралдарды ұстағыштарға орналастыруды талап етеді. Өңдеу процесінде басқару жүйесі құралдарды орналастыру ретіне сәйкес құралдарды бір-бірден алып, пайдаланғаннан кейін оларды бастапқы құрал ұстағыштарына қайта салады. Бұл құралды таңдау әдісінің артықшылығы оның жұмыс істеуінің қарапайымдылығы және төмен құны болып табылады және салыстырмалы түрде қарапайым өңдеу процестері және бекітілген құралдарды пайдалану реттілігі бар кейбір өңдеу тапсырмалары үшін қолайлы. Мысалы, біліктердің кейбір қарапайым бөліктерін өңдеу кезінде бекітілген дәйектілікпен бірнеше құралдар ғана қажет болуы мүмкін. Бұл жағдайда құралдарды дәйекті таңдау әдісі өңдеу талаптарын қанағаттандыра алады және жабдықтың құны мен күрделілігін төмендете алады. - Кездейсоқ құралды таңдау
- Құрал ұстағышын кодтау құралын таңдау
Бұл құралды таңдау әдісі құралдар журналындағы әрбір құрал ұстағышты кодтауды, содан кейін құрал ұстағыш кодтарына сәйкес құралдарды көрсетілген құрал ұстағыштарға бір-бірден салуды қамтиды. Бағдарламалау кезінде операторлар құрал орналасқан жерде құрал ұстаушы кодын көрсету үшін T мекенжайын пайдаланады. Басқару жүйесі сәйкес құралды осы кодтау ақпаратына сәйкес құралды өзгерту орнына жылжыту үшін құрал журналын басқарады. Құрал ұстаушыны кодтау құралын таңдау әдісінің артықшылығы құралды таңдау неғұрлым икемді және салыстырмалы түрде күрделі өңдеу процестері мен бекітілмеген құралды пайдалану реттері бар кейбір өңдеу тапсырмаларына бейімделуі мүмкін. Мысалы, кейбір күрделі авиациялық бөлшектерді өңдеу кезінде әртүрлі өңдеу бөліктеріне және технологиялық талаптарға сәйкес құралдарды жиі өзгерту қажет болуы мүмкін және құралды пайдалану реті бекітілмеген. Бұл жағдайда құрал ұстаушыны кодтау құралын таңдау әдісі құралдарды жылдам таңдауды және ауыстыруды ыңғайлы түрде жүзеге асырады және өңдеу тиімділігін арттырады. - Компьютер жады құралын таңдау
Компьютер жады құралын таңдау – құралды таңдаудың анағұрлым жетілдірілген және ақылды әдісі. Бұл әдіс бойынша құрал нөмірлері және олардың сақтау орындары немесе құрал ұстаушы нөмірлері сәйкесінше компьютердің жадында немесе бағдарламаланатын логикалық контроллердің жадында сақталады. Өңдеу процесінде құралдарды өзгерту қажет болған кезде басқару жүйесі бағдарлама нұсқауларына сәйкес құралдардың орны туралы ақпаратты жадтан тікелей алады және құралдарды тез және дәл ауыстыру орнына құралдарды ауыстыру үшін құрал журналын жүргізеді. Сонымен қатар, құралды сақтау мекенжайының өзгеруін компьютер нақты уақытта есте сақтай алатындықтан, құралдарды шығаруға және құралдар журналында кездейсоқ түрде кері жіберуге болады, бұл құралдарды басқару тиімділігі мен пайдалану икемділігін айтарлықтай жақсартады. Бұл құралды таңдау әдісі қазіргі заманғы жоғары дәлдіктегі және жоғары тиімділіктегі CNC өңдеу орталықтарында кеңінен қолданылады, әсіресе күрделі өңдеу процестері бар тапсырмаларды өңдеуге және автомобиль қозғалтқыштарының блоктары мен цилиндрлер басы сияқты бөлшектерді өңдеу сияқты көптеген құралдар түрлерін өңдеуге қолайлы.
(III) Құралды өзгерту
Құралды ауыстыру процесін шпиндельдегі аспап ұстағыштарының түрлеріне және құрал журналында ауыстырылатын құралға сәйкес келесі жағдайларға бөлуге болады:
- Шпиндельдегі құрал да, құрал журналында ауыстырылатын құрал да кездейсоқ құрал ұстағыштарында.
Бұл жағдайда құралды өзгерту процесі келесідей болады: Біріншіден, ауыстырылатын құралды құралды өзгерту орнына жылдам жылжыту үшін құрал журналы басқару жүйесінің нұсқауларына сәйкес құралды таңдау операциясын орындайды. Содан кейін қос иінді манипулятор құрал журналындағы жаңа құралды және шпиндельдегі ескі құралды дәл ұстау үшін созылады. Әрі қарай, жаңа құрал мен ескі құралды сәйкесінше шпиндель мен құрал журналының сәйкес позицияларына айналдыру үшін құралды ауыстыру үстелі айналады. Соңында манипулятор жаңа құралды шпиндельге енгізеді және оны қысады, сонымен бірге құралды ауыстыру операциясын аяқтау үшін ескі құралды құрал журналының бос орнына орналастырады. Бұл құралды өзгерту әдісі салыстырмалы түрде жоғары икемділікке ие және әртүрлі өңдеу процестеріне және құрал комбинацияларына бейімделе алады, бірақ манипулятордың дәлдігі мен басқару жүйесінің жауап беру жылдамдығына жоғары талаптар қояды. - Шпиндельдегі құрал бекітілген құрал ұстағышында, ал ауыстырылатын құрал кездейсоқ құрал ұстағышында немесе бекітілген құрал ұстағышында орналасқан.
Құралды таңдау процесі жоғарыдағы кездейсоқ құрал ұстаушы құралды таңдау әдісіне ұқсас. Құралды ауыстырған кезде, құралды шпиндельден алғаннан кейін, ескі құралды қайтадан құрал журналына дәл жіберу үшін, құрал журналын шпиндель құралын қабылдауға арналған нақты орынға алдын ала бұру керек. Бұл құралды өзгерту әдісі салыстырмалы түрде бекітілген өңдеу процестері және шпиндель құралының жоғары пайдалану жиілігі бар кейбір өңдеу тапсырмаларында жиі кездеседі. Мысалы, кейбір сериялы өндірістік саңылауларды өңдеу процедураларында шпиндельде ұзақ уақыт бойы арнайы бұрғылар немесе рейкерлер қолданылуы мүмкін. Бұл жағдайда шпиндельді аспапты бекітілген құрал ұстағышқа қою өңдеудің тұрақтылығы мен тиімділігін арттыруы мүмкін. - Шпиндельдегі құрал кездейсоқ құрал ұстағышында, ал ауыстырылатын құрал бекітілген құрал ұстағышында
Құралды таңдау процесі сонымен қатар өңдеу процесінің талаптарына сәйкес құралдар журналынан көрсетілген құралды таңдау болып табылады. Құралды ауыстырған кезде шпиндельден алынған құрал кейіннен пайдалану үшін ең жақын бос құрал күйіне жіберіледі. Бұл құралды өзгерту әдісі белгілі бір дәрежеде құралдарды сақтаудың икемділігін және құралдар журналын басқарудың ыңғайлылығын ескереді. Ол салыстырмалы түрде күрделі өңдеу процестері, көптеген құралдар түрлері және кейбір құралдарды салыстырмалы түрде төмен пайдалану жиілігі бар кейбір өңдеу тапсырмалары үшін қолайлы. Мысалы, кейбір қалыптарды өңдеуде әртүрлі сипаттамалардағы бірнеше құралдар қолданылуы мүмкін, бірақ кейбір арнайы құралдар сирек қолданылады. Бұл жағдайда бұл құралдарды бекітілген құрал ұстағыштарға қою және пайдаланылған құралдарды жақын жерде шпиндельде сақтау құрал журналының кеңістікті пайдалану жылдамдығын және құралды өзгерту тиімділігін жақсартады.
IV. Қорытынды
CNC өңдеу орталықтарында құралды автоматты түрде өзгерту принципі мен қадамдары механикалық құрылым, электрлік басқару және бағдарламалық қамтамасыз ету сияқты көптеген салалардағы техникалық білімді қамтитын күрделі және нақты жүйе инженериясы болып табылады. Құралды автоматты түрде өзгерту технологиясын терең түсіну және меңгеру CNC өңдеу орталықтарының өңдеу тиімділігін, өңдеу дәлдігін және жабдықтардың сенімділігін арттыру үшін үлкен маңызға ие. Өңдеу өнеркәсібінің үздіксіз дамуымен және технологиялық прогреспен CNC өңдеу орталықтарының құралды автоматты түрде өзгерту құрылғылары күрделі бөлшектерді өңдеуге өсіп келе жатқан сұранысты қанағаттандыру үшін жоғары жылдамдыққа, жоғары дәлдікке және күшті интеллектке қарай жылжып, инновацияларды және жетілдіруді жалғастырады және өңдеу өнеркәсібінің трансформациясы мен жаңаруына ықпал ету үшін күшті қолдау көрсетеді. Практикалық қолданбаларда операторлар CNC өңдеу орталықтарының артықшылықтарын толық пайдалану, өндіріс тиімділігі мен өнім сапасын жақсарту үшін өңдеу тапсырмаларының сипаттамалары мен талаптарына сәйкес құралды жүктеу әдістерін, құралды таңдау әдістерін және құралды өзгерту стратегияларын орынды таңдауы керек. Сонымен қатар, жабдық өндірушілері жабдықтың өнімділігі мен тұрақтылығын жақсарту және пайдаланушыларға CNC өңдеудің жоғары сапалы және тиімді шешімдерін ұсыну үшін автоматты құралды өзгерту құрылғыларын жобалау және өндіру процестерін үздіксіз оңтайландыруы керек.