Definice
ATC CNC router je typ CNC obráběcího centra s automatickou sadou výměny nástrojů, která mění frézovací bity v zásobníku nástrojů automaticky místo ručního ovládání na základě různých návrhů pro výrobu skříněk, výrobu dveří, výrobu nábytku, řemeslnou výrobu, dekorace, hudební nástroje, výrobu nápisů, oken, stolů a nejoblíbenějších dřevozpracujících projektů a plánů. Vřetena obvykle nesou zásobníky nástrojů se 4 až 12 frézami a frézami, které se mohou automaticky měnit podle pracovních požadavků, když stroj pracuje, bez nutnosti ruční obsluhy. Mezi nejběžnější typy sad ATC CNC routerů patří lineární ATC CNC sady, bubnové ATC CNC sady (rotační ATC CNC sady) a řetězové ATC CNC sady.
Automatický výměník nástrojů je zařízení pro přenos, nakládání a vykládání nástrojů mezi vřetenem a zásobníkem nástrojů. Automatic Tool Changer je úplný název ATC v CNC obrábění.
Sady automatických výměníků nástrojů pohánějí CNC stroj s nepřetržitým provozem, to znamená, že po dokončení každého procesu se nový nástroj použitý v dalším procesu automaticky změní na vřeteno a vřeteno zvedne nástroj, výměna nástrojů je obecně dokončena koordinovanou činností manipulátoru, zásobníku a vřetena.
Ve srovnání s vícevřetenovými CNC frézami potřebuje ATC pouze jedno vřeteno ve vřeteníku, součásti vřetena mají dostatečnou tuhost, aby splňovaly požadavky různého přesného obrábění. V zásobníku nástrojů lze navíc uložit velké množství nástrojů pro vícekrokové obrábění složitých dílů, což může výrazně zlepšit přizpůsobivost a efektivitu obrábění obráběcích strojů. Systém ATC se skládá ze 2 částí: zásobníku nástrojů a zařízení pro automatickou výměnu nástrojů. Má 2 hlavní výhody: 1. je, že je vyhrazeno pouze jedno vřeteno, což je výhodné pro zjednodušení konstrukce vřetena a zlepšení tuhosti vřetena; 2. je, že v knihovně může být uloženo velké množství bitů routeru s různými typy a funkcemi, což je výhodné pro dokončení různých složitých a vícekrokových procesů zpracování.
Sada automatického výměníku nástrojů se skládá ze zásobníku nástrojů, systému výběru nástrojů, mechanismu výměny nástrojů a dalších částí a struktura je složitější. Je zodpovědný za přenos bitu mezi zásobníkem a vřetenem, zatlačení bitu, který má být použit, do vřetena a poté odeslání vyměněného bitu zpět do zásobníku uvnitř. Ačkoli tento způsob výměny není tak přímočarý jako předchozí, zabraňuje pohybu zásobníku a vřetena při výměně nástroje a je nahrazen automatizovaným výměníkem nástrojů. Tímto způsobem se zmenší rozsah pohybu mechanických součástí, výměna se dokončí rychleji a také uspořádání designu je flexibilnější.
Pracovní princip
V systému automatické výměny nástrojů se zařízení, které realizuje přesun a nakládání a vykládání nástroje mezi zásobníkem a vřetenem, nazývá výměník nástrojů. Existují 2 způsoby výměny nástrojů: relativní pohyb zásobníku a vřetena a manipulátor. Zařízení, které k realizaci výměny nástroje využívá relativního pohybu zásobníku a vřetena, musí při výměně nástroje nejprve vrátit použitý nástroj do zásobníku a poté vyjmout nový nástroj ze zásobníku. Tyto 1 akce nelze provést současně a doba výměny nástroje je delší.
Měnič nástrojů manipulátoru však může při výměně uchopit a naložit a vyjmout bity ve vřetenu a zásobníku současně, takže se doba výměny dále zkracuje. Nejpoužívanější je metoda výměny nástrojů pomocí robota. Je to proto, že manipulátor je flexibilní při změně, rychlý v akci a má jednoduchou strukturu. Manipulátor může dokončit řadu akcí, jako je uchopení - tažení - otáčení - vkládání - vracení. Aby udidlo nespadlo, je pohyblivá čelist manipulátoru vybavena samosvorným mechanismem.
Vlastnosti a výhody
Je použito vysoce výkonné vřeteno automatické výměny nástrojů s dobrým startovacím výkonem a velkým točivým momentem, které může plně využít výhody vysoké rychlosti a vyšší účinnosti stroje. Přijímá servomotor s vysokým točivým momentem vyrobený v Japonsku, který má výhody nízkého hluku, vysoké rychlosti a vysoké přesnosti polohování. Díky jedinečnému zásobníku nástrojů můžete požadované frézy libovolně vyměnit. Doba výměny nástroje trvá jen několik sekund. Standardní zásobník nástrojů je dodáván s 8 nástroji a zásobník nástrojů s větší kapacitou lze přizpůsobit.
Náklady
Náklady na CNC frézku ATC (Automatic Tool Changer) se mohou značně lišit v závislosti na specifikacích stroje, velikosti, funkcích a značce, obvykle od $10,800 až více $100,000. Základní sady hobby ATC CNC routerů stojí v průměru $12,000, zatímco některé špičkové průmyslové ATC CNC routerové stoly s pokročilými možnostmi, většími pracovními plochami a dalšími funkcemi bývají dražší. Celkově vzato jsou průměrné náklady na pořízení ATC CNC routeru s měničem nástrojů přibližně $16,000. Přesnou cenu na základě vašich potřeb je vhodné konzultovat s konkrétními výrobci nebo dodavateli.
Většina dřevařů touží po vlastnictví ATC CNC routeru, ale někteří z nich netuší, kolik stojí modernizace běžného CNC stroje o sadu automatického výměníku nástrojů. Podle zprávy o trhu průmyslových CNC z roku 2025 budete muset utratit navíc $3,000 až $8,000 na vrcholu běžného stroje, pokud chcete DIY.
Specifikace
| značka | STYLECNC |
| Velikosti tabulky | 4' x 4', 4' x 6', 4' x 8', 5' x 10', 6' x 12' |
| Osa | 3 os, 4. osa, 4 os, 5 os |
| Schopnost | 2D obrábění, 2.5D obrábění, 3D obrábění |
| Materiály | Dřevo, kov, hliník, měď, mosaz, kámen, pěna, plast |
| Typ nemovitosti | Hobby typy pro domácí použití a průmyslové typy pro komerční použití |
| Vývoj | ArtCAM, Type3, Cabinet Vision, CorelDraw, UG, Solidworks, MeshCAM, AlphaCAM, UcanCAM, MasterCAM, CASmate, PowerMILL, Fusion360, Aspire, AutoCAD, Autodesk Inventor, Alibre, Rhinoceros 3D |
| kontrolor | OSAI, Syntec, LNC |
| Cenové rozpětí | $ 6,000.00 - $110,000.00 |
| OEM Service | Pracovní oblast osy X, Y, Z |
| Volitelné díly | Sběrač prachu, rotační zařízení, vakuové čerpadlo, servomotory, chladicí systém, vřeteno Colombo |
Typ nemovitosti
Automatické výměníky nástrojů jsou rozděleny do 3 běžných typů: lineární typ, bubnový typ a řetězový typ, představíme je jeden po druhém.
Lineární typ
Jedná se o typ řadového měniče, který se používá pro zásobníky se 4 až 12 nástroji. Vyznačuje se rychlou výměnou nástroje a snadnou obsluhou.
Typ válce
Jedná se o typ rotačního měniče, který je také známý jako CTM typ ATC a diskový typ ATC. Používá se pro zásobníky s 8 až 20 nástroji.
Řetězový typ
Používá se pro vertikální CNC stroje s nižší rychlostí výměny nástrojů. Je určen pro zásobníky s více než 30 nástroji, které mají nejlepší nosnost nástrojů.
Jak vyměnit nástroj v CNC obrábění?
Rotační držák nástroje
Rotační nástrojový stojan je jedním z nejjednodušších měničů, běžně používaných v CNC soustruzích. Může být navržen do různých forem, jako je čtvercová, šestihranná nebo kotoučová axiální opěrka nástroje. Na otočném držáku je instalováno 6, nebo více nástrojů a bity se mění podle pokynů číslicového řídicího zařízení. Rotační nástrojový držák musí mít dobrou pevnost a tuhost konstrukce, aby odolal řeznému odporu při hrubém obrábění. Vzhledem k tomu, že přesnost obrábění soustružením do značné míry závisí na poloze hrotu nástroje, u soustruhů s počítačovým numerickým řízením se poloha nástroje během procesu obrábění nenastavuje ručně, takže je více nutné zvolit spolehlivé polohovací schéma a rozumnou polohovací strukturu pro zajištění rotačního nástroje. Po každém indexování má stojan nejvyšší možnou přesnost opakovaného polohování (obvykle 0.001-0.005mm). Za normálních okolností výměnná akce otočného držáku zahrnuje zvedání držáku, indexování držáku a lisování držáku.
Výměna hlavy vřetena
Výměna nástroje vřetenové hlavy je poměrně jednoduchý způsob výměny nástroje pro CNC stroje s rotačními nástroji. Tato vřetenová hlava je ve skutečnosti zásobníkem revolverových nástrojů. Existují 2 typy vřetenových hlav: horizontální a vertikální. Obvykle se indexování revolverové hlavy používá k výměně hlavy vřetena pro realizaci automatické výměny nástroje. Na každém vřetenu revolverové hlavy jsou předem nainstalovány rotační nástroje potřebné pro každý proces. Když je vydán příkaz k výměně nástroje, každá vřetenová hlava se postupně otočí do zpracovávací polohy a zapne se hlavní pohyb, takže odpovídající vřeteno pohání bit k otáčení. Ostatní vřetena v neobrobených polohách jsou od hlavního pohybu odpojena. Zařízení na výměnu vřetenového nástroje šetří řadu komplikovaných operací, jako je automatické povolování, upínání, vykládání, nakládání a vykládání, čímž zkracuje dobu výměny a zvyšuje spolehlivost výměny. Vzhledem k omezení prostorové polohy však nemůže být konstrukční velikost součástí vřetena příliš velká, a tím ovlivnit tuhost vřetenového systému. Aby byla zajištěna tuhost vřetena, musí být počet vřeten omezen, jinak se zvětší velikost konstrukce. Proto je revolverová vřetenová hlava obvykle vhodná pouze pro stroje s malým počtem procesů a nízkými požadavky na přesnost, jako jsou počítačové numericky řízené vrtačky a frézky.
Automatický systém výměny nástrojů
Vzhledem k tomu, že otočná opěra nástroje a měnič typu revolverové hlavy nemohou pojmout příliš mnoho bitů, nemohou splnit potřeby zpracování složitých dílů. ATC CNC stroje proto většinou využívají automatické výměníky se zásobníky nástrojů. Zařízení se zásobníkem nástrojů se skládá ze zásobníku a mechanismu výměny nástrojů a proces výměny je složitější. 1. Všechny bity používané v procesu obrábění by měly být instalovány na standardním držáku a po přednastavení velikosti mimo stroj je určitým způsobem vložit do zásobníku. Při výměně 1. vyberte bit v zásobníku a poté měnič vyjme bit ze zásobníku nebo vřetena k výměně, vloží nový bit do vřetena a starý bit zpět do zásobníku. Zásobník má velkou kapacitu a lze jej namontovat na stranu nebo nad vřeteník. Vzhledem k tomu, že ve vřeteníku stroje se zásobníkem automatické výměny nástrojů je pouze jedno vřeteno, měla by být tuhost součástí vřetena vysoká, aby vyhovovala požadavkům na přesné obrábění. Kromě toho je počet bitů v zásobníku velký, takže lze provádět víceprocesové zpracování složitých dílů, což výrazně zlepšuje přizpůsobivost a efektivitu zpracování stroje. Systém ATC se zásobníkem je vhodný pro vrtací centra a obráběcí centra.
Jak vybrat zásobník a nástroj?
Typ zásobníku nástrojů
Zásobník nástrojů slouží k rezervaci určitého počtu frézovacích bitů, které lze prostřednictvím manipulátoru vyměnit za bity na vřetenu. Existují různé typy zásobníků, jako jsou zásobníky diskového typu a zásobníky řetězového typu. Tvar a kapacita zásobníků by měla být určena podle technologického rozsahu stroje. V zásobníku kotoučových nástrojů je směr frézy ve stejném směru jako vřeteno. Při výměně bitu se skříň vřetena zvedne do určité polohy, takže bit na vřetenu je zarovnán se spodní polohou zásobníku a fréza je upnuta, vřeteno je pod kontrolou počítače, uvolněte rukojeť , zásobník kotoučových nástrojů se posune dopředu, vytáhne frézu na vřetenu a poté zásobník otočí vrták použitý v dalším procesu do polohy zarovnané s vřetenem, zásobník dozadu, vložte nový vrták do otvoru vřetena, a vřeteno upne držák, skříň vřetena se spustí do pracovní polohy, úloha výměny nástroje je dokončena a další proces začíná pracovat. Výhody tohoto zařízení pro výměnu nástrojů jsou jednoduchá konstrukce, nízká cena a dobrá spolehlivost výměny. Nevýhodou je dlouhá doba výměny a je vhodný pro obráběcí centra s malou kapacitou zásobníku. Pro obráběcí centra, která vyžadují velkou kapacitu zásobníku, bude použit řetězový zásobník nástrojů. Zásobník má kompaktní konstrukci a velkou kapacitu zásobníku. Tvar řetězového kroužku lze vyrobit do různých typů podle uspořádání stroje. Tvar, poloha změny může být také vysunuta pro usnadnění změny. Když je třeba zvýšit počet frézovacích bitů, je nutné pouze zvětšit délku řetězu, což přináší pohodlí při konstrukci a výrobě zásobníku.
Metoda výběru nástroje
V zásobníku je uloženo mnoho bitů. Před každou změnou je nutné bit vybrat. Mezi běžně používané metody výběru nástrojů patří sekvenční metoda a libovolná metoda. Nástroje se vkládají do držáků zásobníku postupně podle požadavků procesu. Zpracování spočívá v úpravě bitů v pořadí. Při zpracování různých obrobků je nutné znovu upravit pořadí bitů v zásobníku. Výhodou je, že pohon a ovládání zásobníku jsou poměrně jednoduché. Proto je tato metoda vhodná pro automatickou výměnu nástrojů malých a středních počítačových číslicově řízených strojů s velkými výrobními dávkami a malým počtem druhů obrobků. S rozvojem numerického řídicího systému většina numerických řídicích systémů přijímá metodu libovolného výběru nástroje, který je rozdělen do 3 typů kódování držáku nástroje, kódování nástroje a typu paměti.
Metoda kódování nástroje
Kód nástroje nebo kód držáku je třeba identifikovat instalací kódové čáry na nástroj nebo držák, který je obecně kódován podle principu binárního kódování. Metoda výběru využívá speciální strukturu držáku nástroje a každý bit má svůj vlastní kód, takže bit lze znovu použít v různých procesech a nahrazený bit není nutné vkládat zpět do původního držáku. Velkokapacitní zásobník lze odpovídajícím způsobem zmenšit. Každý bit má ale speciální kódovací kroužek, délka se prodlužuje, je složitá na výrobu a konstrukce zásobníku a manipulátoru se komplikuje. Způsob kódování držáku spočívá v tom, že jeden nůž odpovídá jednomu držáku. Nástroje vyjmuté z jednoho držáku musí být umístěny zpět na stejný držák. Bity Pick and Place jsou těžkopádné a jejich výměna trvá dlouho. V současné době je paměťová metoda hojně využívána v obráběcích centrech. Tímto způsobem lze v PLC CNC systému odpovídajícím způsobem uložit číslo a polohu držáku v zásobníku. Informace o nástroji jsou vždy uloženy v PLC bez ohledu na to, ve kterém upínači je nástroj umístěn. Zásobník je vybaven zařízením pro detekci polohy, které dokáže získat informace o poloze každého držáku. Tímto způsobem lze nástroj libovolně vyjmout a vrátit. Na zásobníku je i mechanický původ, takže při každém výběru nože se vybere nejbližší nůž.
Aplikace
CNC frézky ATC lze použít v celé řadě průmyslových odvětví, jako je nábytkářství a domácí kutily, dřevěné řemeslné výrobky, skříně, obrazovky, reklama, hudební nástroje nebo průmysl zpracování přesných nástrojů. A mezi materiály, které lze zpracovávat, patří především různé nekovové materiály jako dřevo, sklo, kámen, plasty, akryláty a izolační materiály.
Zpracování dřeva
Domácí dveře, 3D obrábění vlnitých desek, dveří skříní, dveří z masivního dřeva, řemeslných dřevěných dveří, dveří bez nátěru, obrazovek, řemeslné výroby oken, leštiček na boty, skříní a panelů herních automatů, počítačových stolů a výroby panelového nábytku.
Výroba forem
Může vyrábět kovové formy, jako je měď, hliník, železo a další, stejně jako nekovové formy, jako je dřevo, kámen, plast, PVC a další.
Reklama & Hobbyisté
Podepsat výrobu, výrobu loga, nápisy, akrylový výstřižek, výlisek puchýře a dekorace.
Průmyslová výroba
Může vyrábět všechny druhy stínových soch a reliéfních soch, které jsou široce používány v řemeslném a dárkovém průmyslu.
Řešení problémů
CNC router s ATC je nejvýkonnější klasifikací počítačových číslicově řízených strojů. Přestože jsou síla a rychlost obrábění nesrovnatelné s jinými stroji s číslicovým řízením, jako plně automatizované mechanické zařízení je každodenní kontrola a údržba také velmi nutná. CNC router s měničem nástrojů je zcela odlišný od metod detekce a diagnostiky poruch běžných počítačů s číslicovým řízením.
Způsob kontroly provozu stroje
Metoda kontroly provozu je metoda pozorování a sledování skutečného provozu stroje za účelem zjištění polohy poruchy a tím i vysledování základní příčiny poruchy. Obecně řečeno, sady počítačového numerického řídicího stroje přijímají hydraulické a pneumatické řídicí části, jako je automatický měnič nástrojů, zařízení výměnného stolu, upínací a přenosové zařízení atd., které lze použít k určení příčiny poruchy pomocí diagnostiky pohybu.
Metoda stavové analýzy
CNC systém může nejen zobrazovat informace o diagnostice poruch, ale také poskytovat různé stavy diagnostiky ve formě diagnostické adresy a diagnostických dat. Když se například systém vrátí do referenčního bodu nesprávně, můžete zkontrolovat stavovou hodnotu příslušného parametru a určit příčinu selhání.
Metoda kontroly programování CNC
Metoda kontroly programování CNC se také nazývá metoda testování funkce programu. Je to metoda, jak potvrdit příčinu poruchy sestavením speciálního segmentu testovacího programu. Pomocí metody ručního programování můžete sestavit program pro testování funkcí pro systémové funkce (jako je lineární polohování, kruhová interpolace, řezání závitů, pevné cykly, uživatelské makro programy atd.) a spustit testovací program pro kontrolu přesnosti a spolehlivost stroje při provádění těchto funkcí a poté určit příčinu poruchy. Obvykle je napsán testovací program s instrukcemi pro opravu stroje a program se spustí, když dojde k poruše, aby se zjistilo, o jakou poruchu se jedná.
Metoda kontroly přístroje
Metoda kontroly přístroje se týká použití konvenčních elektrických přístrojů k měření napětí každé skupiny střídavých a stejnosměrných napájecích zdrojů, fázových stejnosměrných a pulzních signálů atd. za účelem nalezení závad.
Metoda samodiagnostiky numerického řídicího systému
Autodiagnostika číslicového řídicího systému je diagnostická metoda, která využívá interní autodiagnostický program nebo speciální diagnostický software systému k vlastní diagnostice a testování klíčového hardwaru uvnitř systému a řídicího softwaru systému. Zahrnuje především samodiagnostiku při zapnutí, online sledování a offline testování. CNC stroj využívá funkci autodiagnostiky systému, která může snadno zobrazit stav signálu rozhraní mezi systémem a každým dílem a zjistit obecnou polohu poruchy. Je to nejběžněji používaná metoda v procesu diagnostiky poruch.