CNC մեքենայական կենտրոններում ավտոմատ գործիքների փոփոխության սկզբունքը և քայլերը
Աբստրակտ. Այս հոդվածը մանրամասնորեն քննարկում է CNC մեքենամշակման կենտրոններում ավտոմատ գործիքի փոփոխման սարքի կարևորությունը, ավտոմատ գործիքի փոփոխման սկզբունքը և կոնկրետ քայլերը, ներառյալ այնպիսի ասպեկտներ, ինչպիսիք են գործիքի բեռնումը, գործիքի ընտրությունը և գործիքի փոխարինումը: Այն նպատակ ունի խորապես վերլուծել ավտոմատ գործիքի փոփոխման տեխնոլոգիան, տրամադրել տեսական աջակցություն և գործնական ուղեցույց CNC մեքենամշակման կենտրոնների մշակման արդյունավետության և ճշգրտության բարելավման համար, օգնել օպերատորներին ավելի լավ հասկանալ և տիրապետել այս հիմնական տեխնոլոգիային, ապա բարելավել արտադրության արդյունավետությունը և արտադրանքի որակը:
I. Ներածություն
Որպես ժամանակակից արտադրության հիմնական սարքավորումներ, CNC մեքենամշակման կենտրոնները կարևոր դեր են խաղում իրենց ավտոմատ գործիքների փոխարինման սարքերով, կտրող գործիքների համակարգերով և ավտոմատ պալետների փոխարինման սարքերով: Այս սարքերի կիրառումը թույլ է տալիս մեքենամշակման կենտրոններին մեկ տեղադրումից հետո ավարտել աշխատանքային մասի բազմաթիվ տարբեր մասերի մշակումը, զգալիորեն կրճատելով անխափան աշխատանքի ժամանակը, արդյունավետորեն կրճատելով արտադրանքի արտադրության ցիկլը, ինչպես նաև ունենալով զգալի նշանակություն արտադրանքի մշակման ճշգրտության բարելավման համար: Որպես դրանցից հիմնական մասը, ավտոմատ գործիքների փոխարինման սարքի աշխատանքը ուղղակիորեն կապված է մշակման արդյունավետության մակարդակի հետ: Հետևաբար, դրա սկզբունքի և քայլերի վերաբերյալ խորը հետազոտությունը կարևոր գործնական արժեք ունի:
II. CNC մեքենայական մշակման կենտրոններում գործիքների ավտոմատ փոփոխության սկզբունքը
(I) Գործիքների փոփոխման հիմնական գործընթացը
Չնայած CNC մեքենամշակման կենտրոններում կան տարբեր տեսակի գործիքների պահեստատուփեր, ինչպիսիք են սկավառակաձև և շղթայաձև պահեստատուփերը, գործիքի փոփոխման հիմնական գործընթացը հետևողական է: Երբ ավտոմատ գործիքի փոփոխման սարքը ստանում է գործիքի փոփոխման հրահանգ, ամբողջ համակարգը արագորեն մեկնարկում է գործիքի փոփոխման ծրագիրը: Նախ, առանցքը անմիջապես դադարում է պտտվել և ճշգրիտ կանգ է առնում նախապես սահմանված գործիքի փոփոխման դիրքում՝ բարձր ճշգրտության դիրքավորման համակարգի միջոցով: Հետագայում ակտիվանում է գործիքի ամրացման մեխանիզմը՝ առանցքի վրա գտնվող գործիքը փոխարինելի վիճակում դնելու համար: Միևնույն ժամանակ, կառավարման համակարգի հրահանգների համաձայն, գործիքի պահեստատուփը գործարկում է համապատասխան փոխանցման սարքերը՝ նոր գործիքը արագ և ճշգրիտ տեղափոխելու գործիքի փոփոխման դիրք, ինչպես նաև կատարում է գործիքի ամրացման գործողությունը: Այնուհետև, կրկնակի թևով մանիպուլյատորը արագորեն գործում է՝ միաժամանակ ճշգրիտ բռնելով և՛ նոր, և՛ հին գործիքները: Գործիքների փոխանակման սեղանը ճիշտ դիրքի պտտվելուց հետո մանիպուլյատորը տեղադրում է նոր գործիքը առանցքի վրա և հին գործիքը տեղադրում գործիքի պահեստատուփի դատարկ դիրքում: Վերջապես, իլիկը կատարում է ամրացման գործողությունը՝ նոր գործիքը ամուր պահելու համար, և կառավարման համակարգի հրահանգների համաձայն վերադառնում է սկզբնական մշակման դիրքին՝ այդպիսով ավարտելով գործիքի փոփոխման ամբողջ գործընթացը։
(II) Գործիքի շարժման վերլուծություն
Մեքենաշինական կենտրոնում գործիքի փոփոխման գործընթացի ընթացքում գործիքի շարժումը հիմնականում բաղկացած է չորս հիմնական մասից՝
- Գործիքը կանգ է առնում առանցքի հետ միասին և տեղափոխվում գործիքի փոփոխման դիրք. Այս գործընթացը պահանջում է, որ առանցքը արագ և ճշգրիտ դադարեցնի պտտվելը և տեղափոխվի գործիքի փոփոխման որոշակի դիրք՝ մեքենայական կոորդինատային առանցքների շարժական համակարգի միջոցով: Սովորաբար, այս շարժումն իրականացվում է փոխանցման մեխանիզմի միջոցով, ինչպիսին է պտուտակ-գնդիկ զույգը, որը շարժվում է շարժիչի կողմից՝ ապահովելու համար, որ առանցքի դիրքավորման ճշգրտությունը համապատասխանի մշակման պահանջներին:
- Գործիքի շարժումը գործիքի պահեստատուփում. Գործիքի շարժման ռեժիմը գործիքի պահեստատուփում կախված է գործիքի պահեստատուփի տեսակից: Օրինակ՝ շղթայական տիպի գործիքի պահեստատուփում գործիքը շարժվում է դեպի նշված դիրքը՝ շղթայի պտույտի հետ մեկտեղ: Այս գործընթացը պահանջում է, որ գործիքի պահեստատուփի շարժիչը ճշգրիտ կարգավորի շղթայի պտտման անկյունը և արագությունը՝ ապահովելու համար, որ գործիքը կարողանա ճշգրիտ հասնել գործիքի փոփոխման դիրքին: Սկավառակային տիպի գործիքի պահեստատուփում գործիքի դիրքավորումը իրականացվում է գործիքի պահեստատուփի պտտվող մեխանիզմի միջոցով:
- Գործիքի փոխանցման շարժումը գործիքի փոփոխման մանիպուլյատորով. Գործիքի փոփոխման մանիպուլյատորի շարժումը համեմատաբար բարդ է, քանի որ այն պետք է ապահովի ինչպես պտտական, այնպես էլ գծային շարժումներ: Գործիքի բռնման և գործիքի ազատման փուլերում մանիպուլյատորը պետք է մոտենա և դուրս գա գործիքից՝ կատարելով ճշգրիտ գծային շարժում: Սովորաբար դա իրականացվում է հիդրավլիկ գլանի կամ օդային գլանի կողմից շարժվող ատամնավոր և փինիոն մեխանիզմի միջոցով, որն այնուհետև շարժում է մեխանիկական թևը՝ գծային շարժում ապահովելու համար: Գործիքի հանման և գործիքի ներդրման փուլերում, գծային շարժումից բացի, մանիպուլյատորը պետք է կատարի նաև որոշակի պտտման անկյուն՝ ապահովելու համար, որ գործիքը կարողանա սահուն հանվել և տեղադրվել իլիկի կամ գործիքի պահեստատուփի մեջ: Այս պտտական շարժումը իրականացվում է մեխանիկական թևի և փոխանցման լիսեռի միջև համագործակցության միջոցով, որը ներառում է կինեմատիկական զույգերի փոխակերպում:
- Գործիքի շարժումը մշակման դիրքին վերադառնալով 主轴-ով. Գործիքի փոխարինումն ավարտվելուց հետո, իլիկը պետք է արագ վերադառնա սկզբնական մշակման դիրքին՝ նոր գործիքով, որպեսզի շարունակի հետագա մշակման գործողությունները: Այս գործընթացը նման է գործիքի շարժմանը դեպի գործիքի փոխարինման դիրք, բայց հակառակ ուղղությամբ: Այն նաև պահանջում է բարձր ճշգրտությամբ դիրքավորում և արագ արձագանք՝ մշակման գործընթացի ընթացքում պարապուրդը կրճատելու և մշակման արդյունավետությունը բարելավելու համար:
III. CNC մեքենայական կենտրոններում գործիքների ավտոմատ փոփոխության քայլերը
(I) Գործիքի բեռնում
- Պատահական գործիքի պահոցի բեռնման մեթոդ
Այս գործիքի բեռնման մեթոդը համեմատաբար բարձր ճկունություն ունի: Գործակալները կարող են գործիքները տեղադրել գործիքների պահեստի ցանկացած գործիքակալի մեջ: Այնուամենայնիվ, պետք է նշել, որ գործիքի տեղադրումն ավարտվելուց հետո գործիքակալի համարը, որտեղ գործիքը գտնվում է, պետք է ճշգրիտ գրանցվի, որպեսզի կառավարման համակարգը կարողանա ճշգրիտ գտնել և կանչել գործիքը՝ համաձայն ծրագրի հրահանգների՝ հետագա մշակման գործընթացում: Օրինակ, որոշ բարդ կաղապարների մշակման դեպքում գործիքները կարող են հաճախակի փոփոխության կարիք ունենալ՝ համաձայն տարբեր մշակման ընթացակարգերի: Այս դեպքում, պատահական գործիքակալի բեռնման մեթոդը կարող է հարմար կերպով դասավորել գործիքների պահեստավորման դիրքերը՝ ըստ իրական իրավիճակի և բարելավել գործիքի բեռնման արդյունավետությունը: - Ֆիքսված գործիքի պահոցի բեռնման մեթոդ
Ի տարբերություն պատահական գործիքակալների բեռնման մեթոդի, ֆիքսված գործիքակալների բեռնման մեթոդը պահանջում է, որ գործիքները տեղադրվեն նախապես սահմանված գործիքակալներում: Այս մեթոդի առավելությունն այն է, որ գործիքների պահեստավորման դիրքերը ֆիքսված են, ինչը հարմար է օպերատորների համար հիշելու և կառավարելու համար, ինչպես նաև նպաստում է գործիքների արագ դիրքավորմանը և կանչմանը կառավարման համակարգի կողմից: Որոշ խմբաքանակային արտադրության գործընթացներում, եթե մշակման գործընթացը համեմատաբար ֆիքսված է, ֆիքսված գործիքակալների բեռնման մեթոդի կիրառումը կարող է բարելավել մշակման կայունությունն ու հուսալիությունը և նվազեցնել գործիքների սխալ պահեստավորման դիրքերի պատճառով առաջացած մշակման վթարները:
(II) Գործիքների ընտրություն
Գործիքների ընտրությունը գործիքների ավտոմատ փոփոխման գործընթացի հիմնական օղակն է, և դրա նպատակն է գործիքների պահեստից արագ և ճշգրիտ ընտրել նշված գործիքը՝ տարբեր մշակման ընթացակարգերի կարիքները բավարարելու համար: Ներկայումս հիմնականում կան գործիքների ընտրության հետևյալ երկու տարածված մեթոդները՝
- Հաջորդական գործիքների ընտրություն
Հաջորդական գործիքների ընտրության մեթոդը պահանջում է, որ օպերատորները գործիքները տեղադրեն գործիքակալների մեջ՝ գործիքները բեռնելիս տեխնոլոգիական գործընթացի հաջորդականությանը խստորեն համապատասխան։ Մշակման գործընթացի ընթացքում կառավարման համակարգը մեկ առ մեկ կվերցնի գործիքները՝ համաձայն գործիքների տեղադրման հաջորդականության և օգտագործելուց հետո դրանք կվերադարձնի սկզբնական գործիքակալների մեջ։ Այս գործիքակազմի ընտրության մեթոդի առավելությունն այն է, որ այն պարզ է օգտագործման համար և ունի ցածր գին, և այն հարմար է որոշ մշակման առաջադրանքների համար՝ համեմատաբար պարզ մշակման գործընթացներով և գործիքների օգտագործման ֆիքսված հաջորդականություններով։ Օրինակ, որոշ պարզ լիսեռի մասերի մշակման դեպքում կարող է անհրաժեշտ լինել միայն մի քանի գործիք ֆիքսված հաջորդականությամբ։ Այս դեպքում գործիքակազմի հաջորդական ընտրության մեթոդը կարող է բավարարել մշակման պահանջները և նվազեցնել սարքավորումների արժեքը և բարդությունը։ - Պատահական գործիքների ընտրություն
- Գործիքների պահոցի կոդավորման գործիքի ընտրություն
Այս գործիքի ընտրության մեթոդը ներառում է գործիքապահարանի յուրաքանչյուր գործիքապահի կոդավորումը, ապա գործիքապահարանի կոդերին համապատասխանող գործիքների մեկ առ մեկ տեղադրումը նշված գործիքապահարանների մեջ: Ծրագրավորման ժամանակ օպերատորները օգտագործում են T հասցեն՝ գործիքապահարանի կոդը նշելու համար, որտեղ գտնվում է գործիքը: Կառավարման համակարգը մղում է գործիքապահարանը՝ համապատասխան գործիքը գործիքի փոփոխման դիրք տեղափոխելու համար՝ համաձայն այս կոդավորման տեղեկատվության: Գործիքապահարանի կոդավորման գործիքի ընտրության մեթոդի առավելությունն այն է, որ գործիքի ընտրությունն ավելի ճկուն է և կարող է հարմարվել որոշ մշակման առաջադրանքների՝ համեմատաբար բարդ մշակման գործընթացներով և գործիքի օգտագործման անորոշ հաջորդականությամբ: Օրինակ, որոշ բարդ ավիացիոն մասերի մշակման ժամանակ գործիքները կարող են հաճախակի փոփոխության կարիք ունենալ՝ համաձայն տարբեր մշակման մասերի և գործընթացի պահանջների, և գործիքի օգտագործման հաջորդականությունը անորոշ է: Այս դեպքում գործիքապահարանի կոդավորման գործիքի ընտրության մեթոդը կարող է հարմարավետորեն իրականացնել գործիքների արագ ընտրություն և փոխարինում և բարելավել մշակման արդյունավետությունը: - Համակարգչային հիշողության գործիքի ընտրություն
Համակարգչային հիշողության գործիքների ընտրությունը գործիքների ընտրության ավելի առաջադեմ և խելացի մեթոդ է: Այս մեթոդի դեպքում գործիքների համարները և դրանց պահպանման դիրքերը կամ գործիքների պահոցների համարները համապատասխանաբար հիշվում են համակարգչի հիշողության մեջ կամ ծրագրավորվող տրամաբանական կարգավորիչի հիշողության մեջ: Երբ անհրաժեշտ է լինում փոխել գործիքները մշակման գործընթացի ընթացքում, կառավարման համակարգը ծրագրային հրահանգների համաձայն անմիջապես կստանա գործիքների դիրքի մասին տեղեկատվությունը հիշողությունից և կաշխատեցնի գործիքների պահեստարանում՝ գործիքները արագ և ճշգրիտ տեղափոխելու գործիքի փոփոխության դիրք: Ավելին, քանի որ գործիքի պահպանման հասցեի փոփոխությունը կարող է հիշվել համակարգչի կողմից իրական ժամանակում, գործիքները կարող են հանվել և պատահականորեն հետ ուղարկվել գործիքների պահեստարան, ինչը զգալիորեն բարելավում է գործիքների կառավարման արդյունավետությունը և օգտագործման ճկունությունը: Այս գործիքի ընտրության մեթոդը լայնորեն կիրառվում է ժամանակակից բարձր ճշգրտության և բարձր արդյունավետության CNC մեքենայական մշակման կենտրոններում, հատկապես հարմար է բարդ մշակման գործընթացներով և գործիքների բազմաթիվ տեսակներով մշակման աշխատանքների համար, ինչպիսիք են ավտոմեքենայի շարժիչի բլոկների և գլանների գլխիկների նման մասերի մշակումը:
(III) Գործիքի փոփոխություն
Գործիքի փոխարինման գործընթացը կարելի է բաժանել հետևյալ իրավիճակների՝ կախված լիսեռի վրա գտնվող գործիքի և գործիքատուփում փոխարինվող գործիքի գործիքակալների տեսակներից.
- Ե՛վ առանցքի վրա գտնվող գործիքը, և՛ գործիքատուփի մեջ փոխարինվող գործիքը գտնվում են պատահական գործիքների պահոցներում։
Այս դեպքում գործիքի փոխարինման գործընթացը հետևյալն է. Նախ, գործիքի պահեստատուն կատարում է գործիքի ընտրության գործողությունը՝ կառավարման համակարգի հրահանգներին համապատասխան, որպեսզի փոխարինվող գործիքը արագ տեղափոխվի գործիքի փոփոխման դիրք։ Այնուհետև, երկկողմանի մանիպուլյատորը ձգվում է՝ գործիքի պահեստատուփում գտնվող նոր գործիքը և առանցքի վրա գտնվող հին գործիքը ճշգրիտ բռնելու համար։ Հաջորդը, գործիքների փոխանակման սեղանը պտտվում է՝ նոր և հին գործիքը պտտեցնելով համապատասխանաբար առանցքի և գործիքի պահեստատուփի համապատասխան դիրքերում։ Վերջապես, մանիպուլյատորը նոր գործիքը տեղադրում է առանցքի մեջ և ամրացնում այն, և միևնույն ժամանակ հին գործիքը տեղադրում է գործիքի պահեստատուփի դատարկ դիրքում՝ գործիքի փոփոխման գործողությունն ավարտելու համար։ Գործիքի փոփոխման այս մեթոդը համեմատաբար բարձր ճկունություն ունի և կարող է հարմարվել տարբեր մշակման գործընթացների և գործիքների համակցությունների, բայց այն ունի ավելի բարձր պահանջներ մանիպուլյատորի ճշգրտության և կառավարման համակարգի արձագանքման արագության համար։ - Առանցքի վրա գտնվող գործիքը տեղադրված է ֆիքսված գործիքակալի մեջ, իսկ փոխարինվող գործիքը՝ պատահական գործիքակալի կամ ֆիքսված գործիքակալի մեջ։
Գործիքների ընտրության գործընթացը նման է վերը նշված պատահական գործիքակալի ընտրության մեթոդին: Գործիքը փոխելիս, իլիկից հանելուց հետո, գործիքների պահեստատուփը պետք է նախապես պտտվի իլիկ գործիքը ընդունելու համար նախատեսված դիրքում, որպեսզի հին գործիքը ճշգրտորեն վերադարձվի գործիքների պահեստատուփ: Այս գործիքի փոփոխության մեթոդն ավելի տարածված է որոշ մշակման աշխատանքներում, որոնք ունեն համեմատաբար ֆիքսված մշակման գործընթացներ և իլիկ գործիքի բարձր օգտագործման հաճախականություններ: Օրինակ, որոշ խմբաքանակային արտադրության անցքերի մշակման ընթացակարգերում իլիկի վրա կարող են երկար ժամանակ օգտագործվել հատուկ հորատիչներ կամ լայնացնողներ: Այս դեպքում իլիկ գործիքը ֆիքսված գործիքակալի մեջ տեղադրելը կարող է բարելավել մշակման կայունությունն ու արդյունավետությունը: - Առանցքի վրա գտնվող գործիքը գտնվում է պատահական գործիքակալի մեջ, իսկ փոխարինվող գործիքը՝ ֆիքսված գործիքակալի մեջ։
Գործիքների ընտրության գործընթացը նաև կայանում է մշակման գործընթացի պահանջներին համապատասխան գործիքը գործիքների պահեստից ընտրելիս։ Գործիքը փոխելիս իլիկից վերցված գործիքը կուղարկվի մոտակա դատարկ գործիքի դիրք՝ հետագա օգտագործման համար։ Այս գործիքի փոփոխման մեթոդը, որոշ չափով, հաշվի է առնում գործիքների պահեստի ճկունությունը և պահեստի կառավարման հարմարավետությունը։ Այն հարմար է որոշ մշակման աշխատանքների համար՝ համեմատաբար բարդ մշակման գործընթացներով, գործիքների բազմաթիվ տեսակներով և որոշ գործիքների համեմատաբար ցածր օգտագործման հաճախականությամբ։ Օրինակ, որոշ կաղապարների մշակման մեջ կարող են օգտագործվել տարբեր բնութագրերի բազմաթիվ գործիքներ, բայց որոշ հատուկ գործիքներ օգտագործվում են ավելի քիչ հաճախ։ Այս դեպքում, այս գործիքները ֆիքսված գործիքակալներում տեղադրելը և օգտագործված գործիքները մոտակա իլիկի վրա պահելը կարող է բարելավել գործիքի պահեստի տարածքի օգտագործման մակարդակը և գործիքի փոփոխման արդյունավետությունը։
IV. Եզրակացություն
CNC մեքենամշակման կենտրոններում ավտոմատ գործիքների փոփոխման սկզբունքը և քայլերը բարդ և ճշգրիտ համակարգային ինժեներիա են, որը ներառում է տեխնիկական գիտելիքներ բազմաթիվ ոլորտներում, ինչպիսիք են մեխանիկական կառուցվածքը, էլեկտրական կառավարումը և ծրագրային ապահովման ծրագրավորումը: Ավտոմատ գործիքների փոփոխման տեխնոլոգիայի խորը ըմբռնումը և տիրապետումը մեծ նշանակություն ունեն CNC մեքենամշակման կենտրոնների մշակման արդյունավետության, մշակման ճշգրտության և սարքավորումների հուսալիության բարելավման համար: Արտադրական արդյունաբերության և տեխնոլոգիական առաջընթացի շարունակական զարգացման հետ մեկտեղ, CNC մեքենամշակման կենտրոնների ավտոմատ գործիքների փոփոխման սարքերը նույնպես կշարունակեն նորարարվել և կատարելագործվել՝ շարժվելով դեպի ավելի բարձր արագություն, ավելի բարձր ճշգրտություն և ավելի ուժեղ ինտելեկտ՝ բարդ մասերի մշակման աճող պահանջարկը բավարարելու և արտադրական արդյունաբերության վերափոխման և արդիականացման խթանման համար ամուր աջակցություն ապահովելու համար: Գործնական կիրառություններում օպերատորները պետք է ողջամտորեն ընտրեն գործիքների բեռնման մեթոդները, գործիքների ընտրության մեթոդները և գործիքների փոփոխման ռազմավարությունները՝ համաձայն մշակման առաջադրանքների բնութագրերի և պահանջների՝ CNC մեքենամշակման կենտրոնների առավելությունները լիարժեքորեն օգտագործելու, արտադրության արդյունավետությունը և արտադրանքի որակը բարելավելու համար: Միևնույն ժամանակ, սարքավորումների արտադրողները պետք է նաև անընդհատ օպտիմալացնեն ավտոմատ գործիքների փոփոխման սարքերի նախագծման և արտադրական գործընթացները՝ սարքավորումների աշխատանքը և կայունությունը բարելավելու և օգտագործողներին ավելի բարձրորակ և ավելի արդյունավետ CNC մեքենամշակման լուծումներ տրամադրելու համար: