Prinsip dan Langkah Perubahan Alat Automatik di Pusat Pemesinan CNC
Abstrak: Kertas kerja ini menghuraikan secara terperinci tentang kepentingan peranti penukaran alat automatik di pusat pemesinan CNC, prinsip pertukaran alat automatik, dan langkah-langkah tertentu, termasuk aspek seperti pemuatan alat, pemilihan alat, dan perubahan alat. Ia bertujuan untuk menganalisis secara mendalam teknologi perubahan alat automatik, menyediakan sokongan teori dan panduan praktikal untuk meningkatkan kecekapan pemprosesan dan ketepatan pusat pemesinan CNC, membantu pengendali lebih memahami dan menguasai teknologi utama ini, dan kemudian meningkatkan kecekapan pengeluaran dan kualiti produk.
I. Pengenalan
Sebagai peralatan utama dalam pembuatan moden, pusat pemesinan CNC memainkan peranan penting dengan peranti penukaran alat automatik mereka, sistem alat pemotong dan peranti penukar palet automatik. Penggunaan peranti ini membolehkan pusat pemesinan melengkapkan pemprosesan berbilang bahagian bahan kerja yang berbeza selepas satu pemasangan, dengan banyaknya mengurangkan masa henti tanpa kerosakan, memendekkan kitaran pembuatan produk dengan berkesan, dan juga mempunyai kepentingan yang ketara untuk meningkatkan ketepatan pemprosesan produk. Sebagai bahagian teras di antara mereka, prestasi peranti penukaran alat automatik secara langsung berkaitan dengan tahap kecekapan pemprosesan. Oleh itu, penyelidikan mendalam tentang prinsip dan langkahnya mempunyai nilai praktikal yang penting.
II. Prinsip Perubahan Alat Automatik di Pusat Pemesinan CNC
(I) Proses Asas Perubahan Alat
Walaupun terdapat pelbagai jenis majalah alat di pusat pemesinan CNC, seperti majalah alat jenis cakera dan majalah alat jenis rantai, proses asas perubahan alat adalah konsisten. Apabila peranti penukaran alat automatik menerima arahan penukaran alat, keseluruhan sistem memulakan program perubahan alat dengan cepat. Pertama, gelendong akan berhenti berputar serta-merta dan berhenti tepat pada kedudukan perubahan alat pratetap melalui sistem kedudukan ketepatan tinggi. Selepas itu, mekanisme unclamping alat diaktifkan untuk menjadikan alat pada gelendong dalam keadaan boleh diganti. Sementara itu, mengikut arahan sistem kawalan, majalah alat memacu peranti penghantaran yang sepadan untuk mengalihkan alat baharu dengan cepat dan tepat ke kedudukan tukar alat dan juga melakukan operasi membuka pengapit alat. Kemudian, manipulator dua lengan dengan pantas bertindak untuk mengambil kedua-dua alatan baharu dan lama dengan tepat pada masa yang sama. Selepas jadual pertukaran alat berputar ke kedudukan yang betul, manipulator memasang alat baharu pada gelendong dan meletakkan alat lama pada kedudukan kosong majalah alat. Akhir sekali, gelendong melakukan tindakan pengapit untuk memegang alat baharu dengan kukuh dan kembali ke kedudukan pemprosesan awal di bawah arahan sistem kawalan, sekali gus melengkapkan keseluruhan proses penukaran alat.
(II) Analisis Pergerakan Alat
Semasa proses penukaran alat di pusat pemesinan, pergerakan alat terutamanya terdiri daripada empat bahagian utama:
- Alat Berhenti dengan Spindle dan Bergerak ke Kedudukan Tukar Alat: Proses ini memerlukan gelendong untuk berhenti berputar dengan cepat dan tepat dan bergerak ke kedudukan perubahan alatan tertentu melalui sistem bergerak paksi koordinat alat mesin. Biasanya, pergerakan ini dicapai dengan mekanisme penghantaran seperti pasangan skru-nat yang digerakkan oleh motor untuk memastikan ketepatan kedudukan gelendong memenuhi keperluan pemprosesan.
- Pergerakan Alat dalam Majalah Alat: Mod pergerakan alat dalam majalah alat bergantung pada jenis majalah alat. Contohnya, dalam majalah alat jenis rantai, alat itu bergerak ke kedudukan yang ditentukan bersama dengan putaran rantai. Proses ini memerlukan motor pemacu majalah alat untuk mengawal sudut putaran dan kelajuan rantai dengan tepat untuk memastikan alat dapat mencapai kedudukan perubahan alat dengan tepat. Dalam majalah alat jenis cakera, kedudukan alat dicapai melalui mekanisme berputar majalah alat.
- Pindahkan Pergerakan Alat dengan Manipulator Perubahan Alat: Pergerakan manipulator tukar alat adalah agak kompleks kerana ia perlu mencapai kedua-dua pergerakan putaran dan linear. Semasa peringkat cengkaman alat dan pelepasan alat, manipulator perlu mendekati dan meninggalkan alat melalui pergerakan linear yang tepat. Biasanya, ini dicapai dengan mekanisme rak dan pinion yang digerakkan oleh silinder hidraulik atau silinder udara, yang kemudiannya memacu lengan mekanikal untuk mencapai pergerakan linear. Semasa pengeluaran alat dan peringkat pemasukan alat, sebagai tambahan kepada pergerakan linear, manipulator juga perlu melakukan sudut putaran tertentu untuk memastikan alat boleh dikeluarkan dengan lancar dan dimasukkan ke dalam gelendong atau majalah alat. Pergerakan putaran ini dicapai melalui kerjasama antara lengan mekanikal dan aci gear, yang melibatkan penukaran pasangan kinematik.
- Pergerakan Alat Kembali ke Kedudukan Pemprosesan dengan 主轴: Selepas penukaran alat selesai, gelendong perlu cepat kembali ke kedudukan pemprosesan asal dengan alat baharu untuk meneruskan operasi pemprosesan seterusnya. Proses ini sama dengan pergerakan alat yang bergerak ke kedudukan perubahan alatan tetapi dalam arah yang bertentangan. Ia juga memerlukan kedudukan ketepatan tinggi dan tindak balas yang cepat untuk mengurangkan masa henti semasa proses pemprosesan dan meningkatkan kecekapan pemprosesan.
III. Langkah-langkah Perubahan Alat Automatik di Pusat Pemesinan CNC
(I) Pemuatan Alat
- Kaedah Pemuatan Pemegang Alat Rawak
Kaedah pemuatan alat ini mempunyai fleksibiliti yang agak tinggi. Operator boleh meletakkan alat dalam mana-mana pemegang alat dalam majalah alat. Walau bagaimanapun, perlu diingat bahawa selepas pemasangan alat selesai, nombor pemegang alat di mana alat itu terletak mesti direkodkan dengan tepat supaya sistem kawalan dapat mencari dan memanggil alat dengan tepat mengikut arahan program dalam proses pemprosesan seterusnya. Sebagai contoh, dalam beberapa pemprosesan acuan yang kompleks, alat mungkin perlu kerap ditukar mengikut prosedur pemprosesan yang berbeza. Dalam kes ini, kaedah pemuatan pemegang alat rawak boleh dengan mudah mengatur kedudukan penyimpanan alatan mengikut situasi sebenar dan meningkatkan kecekapan pemuatan alat. - Kaedah Pemuatan Pemegang Alat Tetap
Berbeza daripada kaedah pemuatan pemegang alat rawak, kaedah pemuatan pemegang alat tetap memerlukan alat mesti diletakkan dalam pemegang alat khusus yang dipratetap. Kelebihan kaedah ini ialah kedudukan penyimpanan alatan adalah tetap, yang memudahkan pengendali untuk mengingati dan mengurus, dan juga kondusif untuk kedudukan pantas dan panggilan alat oleh sistem kawalan. Dalam sesetengah tugas pemprosesan pengeluaran kumpulan, jika proses pemprosesan agak tetap, menggunakan kaedah pemuatan pemegang alat tetap boleh meningkatkan kestabilan dan kebolehpercayaan pemprosesan dan mengurangkan kemalangan pemprosesan yang disebabkan oleh kedudukan penyimpanan alat yang salah.
(II) Pemilihan Alat
Pemilihan alat ialah pautan utama dalam proses penukaran alat automatik, dan tujuannya adalah untuk memilih alat yang ditentukan dengan cepat dan tepat daripada majalah alat untuk memenuhi keperluan prosedur pemprosesan yang berbeza. Pada masa ini, terdapat dua kaedah pemilihan alat biasa berikut:
- Pemilihan Alat Berjujukan
Kaedah pemilihan alat berurutan memerlukan pengendali meletakkan alat dalam pemegang alat mengikut ketat dengan urutan proses teknologi semasa memuatkan alatan. Semasa proses pemprosesan, sistem kawalan akan mengambil alatan satu persatu mengikut urutan penempatan alatan dan meletakkannya semula ke dalam pemegang alatan asal selepas digunakan. Kelebihan kaedah pemilihan alat ini ialah ia mudah dikendalikan dan mempunyai kos yang rendah, dan ia sesuai untuk beberapa tugas pemprosesan dengan proses pemprosesan yang agak mudah dan urutan penggunaan alat tetap. Sebagai contoh, dalam pemprosesan beberapa bahagian aci mudah, hanya beberapa alat dalam urutan tetap mungkin diperlukan. Dalam kes ini, kaedah pemilihan alat berurutan boleh memenuhi keperluan pemprosesan dan boleh mengurangkan kos dan kerumitan peralatan. - Pemilihan Alat Rawak
- Pilihan Alat Pengekodan Pemegang Alat
Kaedah pemilihan alat ini melibatkan pengekodan setiap pemegang alat dalam majalah alat dan kemudian meletakkan alat yang sepadan dengan kod pemegang alat ke dalam pemegang alat yang ditentukan satu demi satu. Apabila pengaturcaraan, pengendali menggunakan alamat T untuk menentukan kod pemegang alat di mana alat itu berada. Sistem kawalan memacu majalah alat untuk mengalihkan alat yang sepadan ke kedudukan perubahan alat mengikut maklumat pengekodan ini. Kelebihan kaedah pemilihan alat pengekodan pemegang alat ialah pemilihan alat adalah lebih fleksibel dan boleh menyesuaikan diri dengan beberapa tugas pemprosesan dengan proses pemprosesan yang agak kompleks dan urutan penggunaan alat yang tidak tetap. Sebagai contoh, dalam pemprosesan beberapa bahagian penerbangan yang kompleks, alat mungkin perlu kerap ditukar mengikut bahagian pemprosesan dan keperluan proses yang berbeza, dan urutan penggunaan alat tidak dibetulkan. Dalam kes ini, kaedah pemilihan alat pengekodan pemegang alat dapat merealisasikan pemilihan dan penggantian alat yang cepat dan meningkatkan kecekapan pemprosesan. - Pemilihan Alat Memori Komputer
Pemilihan alat ingatan komputer ialah kaedah pemilihan alat yang lebih maju dan pintar. Di bawah kaedah ini, nombor alat dan kedudukan storan atau nombor pemegang alatnya turut dihafal dalam ingatan komputer atau ingatan pengawal logik boleh atur cara. Apabila perlu untuk menukar alat semasa proses pemprosesan, sistem kawalan akan terus mendapatkan maklumat kedudukan alatan daripada memori mengikut arahan program dan memacu majalah alat untuk mengalihkan alat dengan cepat dan tepat ke kedudukan perubahan alat. Selain itu, memandangkan perubahan alamat storan alat boleh diingati oleh komputer dalam masa nyata, alatan boleh dikeluarkan dan dihantar semula secara rawak dalam majalah alat, meningkatkan kecekapan pengurusan dan fleksibiliti penggunaan alatan. Kaedah pemilihan alat ini digunakan secara meluas dalam pusat pemesinan CNC berketepatan tinggi dan kecekapan tinggi moden, terutamanya sesuai untuk tugas pemprosesan dengan proses pemprosesan yang kompleks dan pelbagai jenis alatan, seperti pemprosesan bahagian seperti blok enjin kereta dan kepala silinder.
(III) Perubahan Alat
Proses penukaran alat boleh dibahagikan kepada situasi berikut mengikut jenis pemegang alat alat pada gelendong dan alat yang akan diganti dalam majalah alat:
- Kedua-dua Alat pada Spindle dan Alat yang akan Digantikan dalam Majalah Alat berada dalam Pemegang Alat Rawak
Dalam kes ini, proses penukaran alat adalah seperti berikut: Pertama, majalah alat melakukan operasi pemilihan alat mengikut arahan sistem kawalan untuk mengalihkan alat yang akan diganti dengan cepat ke kedudukan pertukaran alat. Kemudian, manipulator dua lengan dilanjutkan untuk merebut alat baharu dengan tepat dalam majalah alat dan alat lama pada gelendong. Seterusnya, jadual pertukaran alat berputar untuk memutarkan alat baru dan alat lama ke kedudukan gelendong dan majalah alat yang sepadan masing-masing. Akhir sekali, manipulator memasukkan alat baru ke dalam gelendong dan mengapitnya, dan pada masa yang sama, meletakkan alat lama pada kedudukan kosong majalah alat untuk menyelesaikan operasi penukaran alat. Kaedah perubahan alat ini mempunyai fleksibiliti yang agak tinggi dan boleh menyesuaikan diri dengan pelbagai proses pemprosesan dan kombinasi alat yang berbeza, tetapi ia mempunyai keperluan yang lebih tinggi untuk ketepatan manipulator dan kelajuan tindak balas sistem kawalan. - Alat pada Spindle Diletakkan di dalam Pemegang Alat Tetap, dan Alat yang akan Diganti adalah dalam Pemegang Alat Rawak atau Pemegang Alat Tetap
Proses pemilihan alat adalah serupa dengan kaedah pemilihan alat pemegang alat rawak di atas. Apabila menukar alat, selepas mengambil alat dari gelendong, majalah alat perlu diputar lebih awal ke kedudukan tertentu untuk menerima alat gelendong supaya alat lama boleh dihantar semula dengan tepat ke majalah alat. Kaedah menukar alat ini lebih biasa dalam beberapa tugas pemprosesan dengan proses pemprosesan yang agak tetap dan frekuensi penggunaan tinggi alat gelendong. Sebagai contoh, dalam beberapa prosedur pemprosesan lubang pengeluaran kelompok, gerudi atau reamer tertentu boleh digunakan pada gelendong untuk masa yang lama. Dalam kes ini, meletakkan alat gelendong dalam pemegang alat tetap boleh meningkatkan kestabilan dan kecekapan pemprosesan. - Alat pada Spindle berada dalam Pemegang Alat Rawak, dan Alat yang akan Diganti adalah dalam Pemegang Alat Tetap
Proses pemilihan alat juga adalah untuk memilih alat yang ditentukan daripada majalah alat mengikut keperluan proses pemprosesan. Apabila menukar alat, alat yang diambil dari gelendong akan dihantar ke kedudukan alat kosong terdekat untuk kegunaan seterusnya. Kaedah menukar alat ini, pada tahap tertentu, mengambil kira fleksibiliti penyimpanan alat dan kemudahan pengurusan majalah alat. Ia sesuai untuk beberapa tugas pemprosesan dengan proses pemprosesan yang agak kompleks, pelbagai jenis alatan, dan frekuensi penggunaan yang agak rendah bagi sesetengah alatan. Sebagai contoh, dalam sesetengah pemprosesan acuan, berbilang alat dengan spesifikasi berbeza boleh digunakan, tetapi beberapa alat khas digunakan kurang kerap. Dalam kes ini, meletakkan alatan ini dalam pemegang alat tetap dan menyimpan alatan terpakai pada gelendong berdekatan boleh meningkatkan kadar penggunaan ruang majalah alat dan kecekapan menukar alat.
IV. Kesimpulan
Prinsip dan langkah perubahan alat automatik di pusat pemesinan CNC ialah kejuruteraan sistem yang kompleks dan tepat, melibatkan pengetahuan teknikal dalam pelbagai bidang seperti struktur mekanikal, kawalan elektrik dan pengaturcaraan perisian. Pemahaman dan penguasaan mendalam tentang teknologi perubahan alat automatik adalah sangat penting untuk meningkatkan kecekapan pemprosesan, ketepatan pemprosesan, dan kebolehpercayaan peralatan pusat pemesinan CNC. Dengan perkembangan berterusan industri pembuatan dan kemajuan teknologi, peranti penukaran alat automatik pusat pemesinan CNC juga akan terus berinovasi dan bertambah baik, bergerak ke arah kelajuan yang lebih tinggi, ketepatan yang lebih tinggi, dan kecerdasan yang lebih kukuh untuk memenuhi permintaan yang semakin meningkat untuk memproses bahagian yang kompleks dan memberikan sokongan padu untuk menggalakkan transformasi dan peningkatan industri pembuatan. Dalam aplikasi praktikal, pengendali harus secara munasabah memilih kaedah pemuatan alat, kaedah pemilihan alat, dan strategi perubahan alat mengikut ciri dan keperluan tugas pemprosesan untuk menggunakan sepenuhnya kelebihan pusat pemesinan CNC, meningkatkan kecekapan pengeluaran dan kualiti produk. Sementara itu, pengeluar peralatan juga harus terus mengoptimumkan reka bentuk dan proses pembuatan peranti penukaran alat automatik untuk meningkatkan prestasi dan kestabilan peralatan dan menyediakan pengguna dengan penyelesaian pemesinan CNC yang lebih berkualiti dan lebih cekap.