Víte, z jakých komponent se skládá kotoučový zásobník nástrojů CNC obráběcího centra?

Diskový zásobník nástrojů CNC obráběcích center: Struktura, aplikace a metody výměny nástrojů

I. Úvod
V oblasti CNC obráběcích center je zásobník nástrojů klíčovou součástí, která přímo ovlivňuje efektivitu obrábění a úroveň automatizace. Mezi nimi je diskový zásobník nástrojů široce používán díky svým jedinečným výhodám. Pochopení součástí, aplikačních scénářů a metod výměny nástrojů diskového zásobníku nástrojů má velký význam pro hlubší pochopení principů fungování CNC obráběcích center a zlepšení kvality obrábění.

 

II. Přehled typů zásobníků nástrojů v CNC obráběcích centrech
Zásobníky nástrojů v CNC obráběcích centrech lze rozdělit do různých typů podle jejich tvaru. Diskový zásobník nástrojů je jedním z běžnějších a nejpoužívanějších typů. Diskový zásobník nástrojů je také známý jako zásobník nástrojů typu rameno nástroje nebo manipulátor. Kromě diskového zásobníku nástrojů se i jiné typy zásobníků nástrojů liší tvarem a principem fungování. Například deštníkový zásobník nástrojů je také běžným typem, ale ve srovnání s diskovým zásobníkem nástrojů existují rozdíly v rychlosti výměny nástrojů a dalších aspektech.

 

III. Součásti zásobníku nástrojů kotoučového typu

 

(A) Součásti nástroje
Součásti nástrojového disku jsou jednou z hlavních částí zásobníku nástrojů diskového typu a slouží k uložení řezných nástrojů. Na nástrojovém disku jsou specifické drážky pro nástroje. Konstrukce těchto drážek zajišťuje stabilní umístění řezných nástrojů v nástrojovém disku a velikost a přesnost drážek odpovídají specifikacím použitých řezných nástrojů. Z hlediska konstrukce musí mít nástrojový disk dostatečnou pevnost a tuhost, aby odolal hmotnosti řezných nástrojů a odstředivé síle generované při vysokorychlostním otáčení. Důležitá je také povrchová úprava nástrojového disku. Obvykle se používají metody ošetření odolné proti opotřebení a korozi, které prodlouží životnost nástrojového disku.

 

(B) Ložiska
Ložiska hrají v kotoučovém zásobníku nástrojů klíčovou podpůrnou roli. Dokážou udržet komponenty, jako je nástrojový kotouč a hřídel, stabilní během otáčení. Vysoce přesná ložiska mohou snížit tření a vibrace během otáčení, čímž zlepší pracovní přesnost a stabilitu zásobníku nástrojů. V závislosti na požadavcích na zatížení a rychlost otáčení zásobníku nástrojů se vybírají různé typy a specifikace ložisek, jako jsou válečková ložiska a kuličková ložiska. Tato ložiska musí mít dobrou únosnost, přesnost otáčení a trvanlivost.

 

(C) Ložisková pouzdra
Ložisková pouzdra se používají k instalaci ložisek a zajišťují pro ně stabilní montážní prostředí. Mohou chránit ložiska před erozí vnějšími nečistotami a zajistit správnou polohu a soustřednost ložisek po instalaci. Materiál ložiskových pouzder se obvykle volí z kovových materiálů s určitou pevností a odolností proti opotřebení a přesnost obrábění ložiskových pouzder má důležitý vliv na normální provoz ložisek a výkon celého zásobníku nástrojů.

 

(D) Hřídel
Hřídel je klíčovou součástí, která spojuje nástrojový kotouč a hnací komponenty, jako je motor. Přenáší točivý moment motoru, aby se nástrojový kotouč mohl otáčet. Konstrukce hřídele musí zohledňovat její pevnost a tuhost, aby se zajistilo, že během přenosu výkonu nedojde k žádné deformaci. Spojovací díly mezi hřídelí a ostatními komponenty musí mít dobrou přesnost usazení, jako je usazení v ložiskách, aby se snížilo chvění a ztráta energie během otáčení. V některých špičkových kotoučových zásobníkech nástrojů může hřídel používat speciální materiály a obráběcí procesy, aby splňovala vyšší požadavky na výkon.

 

(E) Kryt krabice
Kryt skříně hraje hlavní roli v ochraně vnitřních součástí zásobníku nástrojů. Může zabránit vniknutí prachu, třísek a dalších nečistot do vnitřku zásobníku nástrojů a ovlivnění jeho normálního provozu. Konstrukce krytu skříně obvykle musí zohledňovat utěsnění a snadnou demontáž, aby se usnadnila údržba a kontrola vnitřních částí zásobníku nástrojů. Kromě toho musí konstrukce krytu skříně zohledňovat i koordinaci se vzhledem a instalačním prostorem celého zásobníku nástrojů.

 

(F) Tažné čepy
Tažné čepy hrají důležitou roli v procesu výměny nástrojů v zásobníku nástrojů. Používají se k vytahování nebo vkládání řezných nástrojů z drážek nástrojového disku nebo do nich v určitých okamžicích. Pohyb tažných čepů musí být přesně řízen a přesnost konstrukce a výroby přímo ovlivňuje přesnost a spolehlivost výměny nástrojů. Tažné čepy obvykle pracují v koordinaci s dalšími součástmi převodu, aby se zajistily operace vkládání a vytahování řezných nástrojů prostřednictvím mechanických struktur.

 

(G) Zajišťovací kotouč
Zajišťovací kotouč se používá k zablokování nástrojového kotouče, když zásobník nástrojů nefunguje nebo je ve specifickém stavu, aby se zabránilo náhodnému otáčení nástroje. Může zajistit stabilní polohu řezných nástrojů v zásobníku nástrojů a zabránit odchylkám polohy nástroje způsobeným chvěním nástroje během obrábění. Princip fungování zajišťovacího kotouče se obvykle realizuje prostřednictvím spolupráce mezi mechanickým zajišťovacím mechanismem a nástrojovým kotoučem nebo hřídelí.

 

(H) Motor
Motor je zdrojem energie pro kotoučový zásobník nástrojů. Poskytuje točivý moment pro otáčení nástrojového kotouče, což umožňuje zásobníku nástrojů provádět operace výběru a výměny nástrojů. V souladu s konstrukčními požadavky zásobníku nástrojů se vybere vhodný motor s požadovaným výkonem a rychlostí otáčení. V některých vysoce výkonných obráběcích centrech může být motor vybaven pokročilými systémy regulace a řízení otáček, které umožňují přesnější řízení rychlosti otáčení nástrojového kotouče a splňují požadavky různých obráběcích procesů na rychlost výměny nástrojů.

 

(I) Ženevské kolo
Mechanismus Ženevského kola má důležité uplatnění při indexování a polohování kotoučového zásobníku nástrojů. Dokáže přesně otáčet nástrojový kotouč podle předem stanoveného úhlu, a tím přesně polohovat nástroj do požadované polohy. Přesnost konstrukce a výroby Ženevského kola má zásadní vliv na přesnost polohování nástroje v zásobníku nástrojů. Díky spolupráci s výkonovými komponenty, jako je motor, lze realizovat efektivní a přesné funkce výběru nástroje.

 

(J) Skříňová karoserie
Skříňová konstrukce je základní konstrukcí, která ukládá a podpírá další komponenty zásobníku nástrojů. Zajišťuje montážní polohy a ochranu komponentů, jako jsou ložiska, hřídele a nástrojové kotouče. Konstrukce skříňové konstrukce musí zohledňovat celkovou pevnost a tuhost, aby odolala různým silám během provozu zásobníku nástrojů. Vnitřní uspořádání prostoru skříňové konstrukce by mělo být přiměřené, aby se usnadnila instalace a údržba každé komponenty, a měly by se zohlednit otázky, jako je odvod tepla, aby se zabránilo ovlivnění výkonu zásobníku nástrojů v důsledku nadměrného nárůstu teploty během dlouhodobého provozu.

 

(K) Senzorové spínače
V kotoučovém zásobníku nástrojů se používají senzorové spínače k ​​detekci informací, jako je poloha řezných nástrojů a úhel natočení nástrojového kotouče. Prostřednictvím těchto senzorových spínačů může řídicí systém obráběcího centra v reálném čase sledovat stav zásobníku nástrojů a přesně řídit proces výměny nástrojů. Například senzor polohy nástroje může zajistit přesnou polohu řezného nástroje při jeho zasunutí do drážky nástrojového kotouče nebo vřetena a senzor úhlu natočení nástrojového kotouče pomáhá přesně řídit indexování a polohování nástrojového kotouče, aby se zajistil plynulý průběh výměny nástroje.

 

IV. Použití kotoučového zásobníku nástrojů v obráběcích centrech

 

(A) Realizace funkce automatické výměny nástrojů
Po konfiguraci kotoučového zásobníku nástrojů v obráběcím centru je možné provádět automatickou výměnu nástrojů, což je jedna z jeho nejdůležitějších aplikací. Během obráběcího procesu, když je třeba vyměnit řezný nástroj, řídicí systém řídí komponenty, jako je motor a manipulátor zásobníku nástrojů, podle pokynů programu, aby automaticky dokončil výměnu nástroje bez lidského zásahu. Tato funkce automatické výměny nástrojů výrazně zlepšuje kontinuitu a efektivitu obrábění a zkracuje prostoje během obráběcího procesu.

 

(B) Zlepšení efektivity a přesnosti obrábění
Protože kotoučový zásobník nástrojů umožňuje automatickou výměnu nástrojů, může obrobek v jednom upnutí provádět více operací, jako je frézování, vyvrtávání, vrtání, vystružování a řezání závitů. Jedno upnutí zabraňuje chybám v polohování, ke kterým může dojít při více upínacích procesech, čímž se výrazně zlepšuje přesnost obrábění. Rychlá výměna nástrojů zároveň činí proces obrábění kompaktnějším, snižuje pomocný čas a zlepšuje celkovou efektivitu obrábění. Při obrábění složitých součástí je tato výhoda zřetelnější a může efektivně zkrátit obráběcí cyklus a zvýšit efektivitu výroby.

 

(C) Splnění potřeb různých obráběcích procesů
Diskový zásobník nástrojů pojme různé typy a specifikace řezných nástrojů, které splňují požadavky různých obráběcích procesů. Ať už se jedná o frézu s velkým průměrem potřebnou pro hrubovací obrábění, nebo o vrták s malým průměrem, výstružník atd. potřebný pro dokončovací obrábění, všechny lze uložit do zásobníku nástrojů. Díky tomu obráběcí centrum nemusí často měnit zásobník nástrojů ani ručně měnit řezné nástroje při řešení různých obráběcích úkolů, což dále zlepšuje flexibilitu a přizpůsobivost obrábění.

 

V. Způsob výměny nástrojů v kotoučovém zásobníku nástrojů
Výměna nástrojů v kotoučovém zásobníku nástrojů je složitý a přesný proces, který provádí manipulátor. Když řídicí systém obráběcího centra vydá pokyn k výměně nástroje, manipulátor se začne pohybovat. Nejprve současně uchopí použitý řezný nástroj na vřetenu a vybraný řezný nástroj v zásobníku nástrojů a poté se otočí o 180°. Tento rotační pohyb vyžaduje vysoce přesné řízení, aby byla zajištěna stabilita a přesnost polohy řezných nástrojů během otáčení.
Po dokončení rotace manipulátor přesně umístí řezný nástroj vyjmutý z vřetena do odpovídající pozice v zásobníku nástrojů a zároveň jej nainstaluje na vřeteno. Během tohoto procesu spolupracují komponenty, jako jsou tažné čepy a senzory, aby zajistily přesné vkládání a vyjímání řezných nástrojů. Nakonec se manipulátor vrátí do výchozího bodu a celý proces výměny nástroje je dokončen. Výhodou této metody výměny nástrojů je vysoká rychlost výměny nástrojů a vysoká přesnost, což splňuje požadavky moderních obráběcích center na efektivní a přesné obrábění.

 

VI. Trendy vývoje a technologické inovace časopisu kotoučových nástrojů

 

(A) Zlepšení rychlosti a přesnosti výměny nástrojů
S neustálým vývojem obráběcí technologie se kladou vyšší požadavky na rychlost výměny nástrojů a přesnost kotoučového zásobníku nástrojů. Budoucí kotoučové zásobníky nástrojů by mohly využívat pokročilejší technologie pohonu motorů, vysoce přesné převodové komponenty a citlivější senzorové spínače, což by dále zkrátilo dobu výměny nástrojů a zlepšilo přesnost polohování nástrojů, a tím zlepšilo celkovou efektivitu a kvalitu obrábění v obráběcím centru.

 

(B) Zvýšení kapacity nástroje
U některých složitých obráběcích úkolů je potřeba více typů a množství řezných nástrojů. Proto má kotoučový zásobník nástrojů tendenci se vyvíjet směrem ke zvyšování kapacity nástrojů. To může zahrnovat inovativní design struktury kotoučů nástrojů, kompaktnější uspořádání součástí a optimální využití celkového prostoru zásobníku nástrojů pro umístění více řezných nástrojů, aniž by se příliš zvětšil objem zásobníku nástrojů.

 

(C) Zvyšování stupně inteligence a automatizace
Budoucí kotoučové zásobníky nástrojů budou těsněji propojeny s řídicím systémem obráběcího centra, aby se dosáhlo vyššího stupně inteligence a automatizace. Zásobník nástrojů například dokáže v reálném čase monitorovat stav opotřebení řezných nástrojů pomocí senzorů a přenášet informace zpět do řídicího systému. Řídicí systém automaticky upraví parametry obrábění nebo vyzve k výměně řezných nástrojů podle stupně opotřebení. Současně budou funkce diagnostiky závad a včasného varování zásobníku nástrojů dokonalejší, což umožní včas odhalit potenciální problémy a zkrátit prostoje způsobené poruchami zásobníku nástrojů.

 

(D) Hluboká integrace s obráběcími procesy
Vývoj kotoučového zásobníku nástrojů bude věnovat větší pozornost hluboké integraci s obráběcími procesy. Například pro zpracování různých materiálů (jako jsou kovy, kompozitní materiály atd.) a různé tvary obrábění (jako jsou zakřivené plochy, díry atd.) budou strategie výběru a výměny nástrojů v zásobníku nástrojů inteligentnější. Díky kombinaci se softwarem pro plánování obráběcích procesů může zásobník nástrojů automaticky vybírat nejvhodnější řezné nástroje a pořadí výměny nástrojů, čímž se zlepší kvalita a efektivita obrábění.

 

VII. Závěr
Jako důležitá součást CNC obráběcích center má kotoučový zásobník nástrojů složitou a přesnou strukturu, která určuje jeho vynikající výkon během obráběcího procesu. Od součástí kotoučů nástrojů až po různé řídicí a převodové komponenty hraje každá součást nepostradatelnou roli. Široké použití kotoučového zásobníku nástrojů nejen zlepšuje úroveň automatizace a efektivitu obrábění obráběcího centra, ale také zajišťuje přesnost obrábění díky přesné metodě výměny nástrojů. S neustálým rozvojem výrobního průmyslu má kotoučový zásobník nástrojů stále velký potenciál v oblasti technologických inovací a zlepšování výkonu a bude se i nadále vyvíjet směrem k rychlosti, přesnosti a inteligenci, což přinese větší pohodlí a hodnotu pro odvětví CNC obrábění.