נתבי CNC אוטומטיים עם מחליף כלים לכל תקציב

הַגדָרָה

מחליף כלים אוטומטי הוא מכשיר להעברת, טעינה ופריקה של כלים בין הציר למגזין הכלים. מחליף כלים אוטומטי הוא השם המלא של ATC בעיבוד CNC.

ערכות מחליפי כלים אוטומטיות מניעות את מכונת ה-CNC בעבודה רציפה, כלומר לאחר השלמת כל תהליך, הכלי החדש המשמש בתהליך הבא משתנה אוטומטית לציר, והציר קולט את הכלי, חילופי הכלים הושלמה בדרך כלל על ידי פעולה מתואמת של המניפולטור, המגזין והציר.

בהשוואה לנתבי CNC מרובי ציר, ATC זקוק רק לציר אחד בעמוד הראשי, לרכיבי הציר יש קשיחות מספקת כדי לעמוד בדרישות של עיבוד דיוק שונים. בנוסף, מגזין הכלים יכול לאחסן מספר רב של כלים לעיבוד רב-שלבי של חלקים מורכבים, מה שיכול לשפר משמעותית את יכולת ההסתגלות ויעילות העיבוד של כלי המכונה. מערכת ה-ATC מורכבת מ-2 חלקים: מגזין כלים ומכשיר אוטומטי להחלפת כלים. יש לו 2 יתרונות עיקריים: הראשון הוא ששמור רק ציר אחד, מה שמועיל כדי לפשט את מבנה הציר ולשפר את קשיחות הציר; השני הוא שניתן לאחסן מספר רב של סיביות נתב עם סוגים ופונקציות שונות בספרייה, וזה נוח להשלים תהליכי עיבוד מורכבים ורב-שלביים שונים.

ערכת מחליף כלים אוטומטית מורכבת ממגזין כלים, מערכת בחירת כלים, מנגנון החלפת כלים וחלקים אחרים, והמבנה מסובך יותר. הוא אחראי על העברת הביט בין המגזין לציר, דחיפת הביט שישמש לציר, ולאחר מכן שליחת הביט המוחלף בחזרה למגזין שבתוכו. למרות ששיטת החלפה זו אינה פשוטה כמו הקודמת, היא מונעת מהמגזין והציר לזוז לצורך החלפת כלים, ומוחלפת במחליף כלים אוטומטי. בדרך זו, טווח התנועה של הרכיבים המכניים מצטמצם, ההחלפה מסתיימת מהר יותר, וגם פריסת העיצוב גמישה יותר.

עבודה עיקרון

במערכת החלפת הכלים האוטומטית, המכשיר המממש את ההעברה והטעינה והפריקה של הכלי בין המגזין לציר נקרא מחליף כלים. ישנן 2 דרכים להחליף כלים: התנועה היחסית של המגזין והציר, והמניפולטור. המכשיר שמשתמש בתנועה היחסית של המגזין והציר כדי לממש את החלפת הכלים חייב תחילה להחזיר את הכלי המשומש למגזין בעת ​​החלפת הכלי, ולאחר מכן להוציא את הכלי החדש מהמגזין. לא ניתן לבצע את 1 הפעולות בו זמנית, וזמן החלפת הכלי ארוך יותר.

עם זאת, מחליף הכלים המניפולטור יכול לתפוס ולטעון ולפרוק את הסיביות בציר ובמגזין בו-זמנית במהלך ההחלפה, כך שזמן ההחלפה מתקצר עוד יותר. שיטת החלפת הכלים באמצעות רובוט היא הנפוצה ביותר. הסיבה לכך היא שהמניפולטור גמיש בשינוי, מהיר בפעולה ופשוט במבנה. המניפולטור יכול להשלים סדרה של פעולות כמו אחיזה - ציור - סיבוב - הכנסת - חזרה. על מנת למנוע את נפילת הביט, הטופר הנעים של המניפולטור מצויד במנגנון נעילה עצמית.

תכונות ויתרונות

ציר מחליף הכלים האוטומטי בעל הספק גבוה מאומץ, עם ביצועי התנעה טובים ומומנט גדול, שיכול לתת משחק מלא ליתרונות המהירות הגבוהה והיעילות הגבוהה יותר של המכונה. הוא מאמץ מנוע סרוו בעל מומנט גבוה מתוצרת יפן, שיש לו את היתרונות של רעש נמוך, מהירות גבוהה ודיוק מיקום גבוה. מצויד במגזין כלים ייחודי, אתה יכול להחליף את סיבי הנתב הנדרשים כרצונך. זמן החלפת הכלים אורך שניות בודדות. מגזין הכלים הסטנדרטי מגיע עם 8 כלים, וניתן להתאים אישית מגזין כלי קיבולת גדול יותר.

עלויות

העלות של מכונת נתב CNC של ATC (Automatic Tools Changer) עשויה להשתנות במידה רבה על סמך מפרטי המכונה, גודלה, תכונותיה והמותג של המכונה, בדרך כלל נעה מסביב. $10,800 עד $100,000. ערכות נתב תחביב ATC CNC לרמת הכניסה עולות בממוצע של $12,000, בעוד שכמה שולחנות נתב ATC CNC תעשייתיים מתקדמים עם יכולות מתקדמות, שטחי עבודה גדולים יותר ותכונות נוספות נוטים להיות יקרים יותר. בסך הכל, העלות הממוצעת של רכישת נתב ATC CNC עם מחליף כלים היא בערך $16,000. מומלץ להתייעץ עם יצרנים או ספקים ספציפיים לתמחור מדויק בהתאם לצרכים שלך.

רוב עובדי העץ להוטים להחזיק נתב ATC CNC, אך לחלקם אין מושג כמה עולה לשדרג מכונת CNC רגילה עם ערכת מחליף כלים אוטומטית. על פי דוח שוק ה-CNC התעשייתי לשנת 2026, תצטרך להוציא תוספת $3,000 ל $8,000 על גבי מכונה רגילה אם אתה רוצה לעשות עשה זאת בעצמך.

מפרטים

סוגים

מחליפי כלים אוטומטיים מתחלקים ל-3 סוגים נפוצים: סוג ליניארי, סוג תוף וסוג שרשרת, נציג אותם אחד אחד.

סוג ליניארי

זהו סוג של מחליף מקוון, המשמש למגזינים עם 4 עד 12 כלים. זה מאופיין בשינוי כלי מהיר וקל לשימוש.

סוג תוף

זהו סוג של מחליף סיבובי, הידוע גם כ-ATC מסוג CTM ו-ATC מסוג דיסק. הוא משמש למגזינים עם 8 עד 20 כלים.

סוג שרשרת

הוא משמש עבור מכונות CNC אנכיות עם מהירות שינוי כלי נמוך יותר. הוא מיועד למגזינים עם יותר מ-30 כלים, בעלי יכולת נשיאת הכלים הטובה ביותר.

כיצד לשנות כלי בעיבוד CNC?

מחזיק כלי סיבובי

עמוד כלי סיבובי הוא אחד מהמחליפים הפשוטים ביותר, הנמצאים בשימוש נפוץ במחרטות CNC. ניתן לעצב אותו בצורות שונות כגון עמוד כלים מרובע, משושה או דיסק צירי. ארבעה, 6 כלים או יותר מותקנים בהתאמה על המחזיק הסיבובי, והביטים מוחלפים בהתאם להוראות של התקן הבקרה הנומרית. עמוד הכלי הסיבובי חייב להיות בעל חוזק וקשיחות טובים במבנה כדי לעמוד בהתנגדות החיתוך במהלך עיבוד גס. מכיוון שדיוק עיבוד החריטה תלוי במידה רבה במיקום קצה הכלי, עבור מחרטות בקרה נומרית ממוחשבת, מיקום הכלי אינו מותאם ידנית במהלך תהליך העיבוד, ולכן יש צורך יותר לבחור ערכת מיקום אמינה ומבנה מיקום סביר כדי להבטיח את יעילות הכלי הסיבובי. לאחר כל אינדקס, למדף יש את דיוק המיקום החוזר הגבוה ביותר האפשרי (בדרך כלל 0.001-0.005mm). בנסיבות רגילות, פעולת השינוי של המחזיק הסיבובי כוללת את הרמת המחזיק, הצמדת המחזיק ולחיצת המחזיק.

החלפת ראש ציר

החלפת כלי ראש ציר היא שיטת החלפת כלים פשוטה יחסית עבור מכונות CNC עם כלים מסתובבים. ראש הציר הזה הוא למעשה מגזין כלי צריח. ישנם 2 סוגים של ראשי ציר: אופקיים ואנכי. בדרך כלל, הצמדת הצריח משמשת להחלפת ראש הציר כדי לממש שינוי כלי אוטומטי. על כל ציר של הצריח, הכלים הסיבוביים הנדרשים לכל תהליך מותקנים מראש. כאשר ניתנת פקודת החלפת כלים, כל ראש ציר פונה למצב העיבוד בתורו, והתנועה הראשית מופעלת, כך שהציר המקביל דוחף את הביט להסתובב. צירים אחרים במצבים שאינם עיבוד שבבי מנותקים מהתנועה הראשית. מתקן החלפת כלי הציר חוסך סדרה של פעולות מסובכות כמו התרופפות אוטומטית, הידוק, פריקה, טעינה ופריקה, ובכך מקצר את זמן ההחלפה ומשפר את אמינות ההחלפה. עם זאת, בשל מגבלת מיקום החלל, הגודל המבני של רכיבי הציר אינו יכול להיות גדול מדי, ובכך להשפיע על קשיחות מערכת הציר. על מנת להבטיח את קשיחות הציר, יש להגביל את מספר הציר, אחרת גודל המבנה יגדל. לכן, ראש ציר הצריח מתאים בדרך כלל רק למכונות עם מעט תהליכים ודרישות דיוק נמוכות, כגון קידוח וכרסום בקרה מספרית ממוחשבת.

מערכת החלפת כלים אוטומטית

מכיוון שמחליף כלי משענת וראש הצריח אינו יכול להכיל יותר מדי ביטים, הם אינם יכולים לענות על צורכי העיבוד של חלקים מורכבים. לכן, מכונות ATC CNC משתמשות בעיקר במחלפים אוטומטיים עם מגזיני כלים. המכשיר עם מגזין כלי מורכב ממגזין ומנגנון החלפת כלים, ותהליך ההחלפה מסובך יותר. קודם כל, יש להתקין את כל הביטים המשמשים בתהליך העיבוד על המחזיק הסטנדרטי, ולאחר התאמה מראש של הגודל מחוץ למכונה, להכניס אותם למגזין בצורה מסוימת. בעת החלפה, תחילה בחר את הביט במגזין, ולאחר מכן המחליף יוציא את הביט מהמגזין או מהציר להחלפה, יכניס את הביט החדש לתוך הציר, ויחזיר את הביט הישן למגזין. למגזין קיבולת גדולה וניתן להרכבה על הצד או מעל העמוד הראשי. מכיוון שיש רק ציר אחד בעמוד הראשי של המכונה עם מגזין החלפת הכלים האוטומטי, הקשיחות של רכיבי הציר צריכה להיות גבוהה כדי לעמוד בדרישות של עיבוד עיבוד מדויק. בנוסף, מספר הביטים במגזין גדול, כך שניתן לבצע עיבוד רב-תהליכי של חלקים מורכבים, מה שמשפר מאוד את יכולת ההסתגלות ויעילות העיבוד של המכונה. מערכת ATC עם מגזין מתאימה למרכזי קידוח ומרכזי עיבוד שבבי.

כיצד לבחור מגזין וכלי עבודה?

סוג מגזין כלי

מגזין הכלים משמש לשמירת מספר מסוים של סיביות נתב, שניתן להחליף עם הסיביות על הציר דרך המניפולטור. ישנם סוגים שונים של מגזינים, כגון מגזינים מסוג דיסק ומגזינים מסוג שרשרת. יש לקבוע את הצורה והקיבולת של המגזינים בהתאם להיקף הטכנולוגי של המכונה. במגזין כלי הדיסק, כיוון הנתב הוא באותו כיוון של הציר. בעת החלפת הביט, קופסת הציר עולה למיקום מסוים, כך שהביט על הציר מיושר עם המיקום התחתון של המגזין, והביט הנתב מהודק, הציר נמצא בשליטה של ​​המחשב, שחרר את הידית, מגזין כלי הדיסק זז קדימה, שולף את ביט הנתב על הציר, ואז המגזין מסובב את הביט המשמש בתהליך הבא, מיושר לאחור עם המגזין, מיושר לאחור. לתוך חור הציר, הציר מהדק את המחזיק, קופסת הציר מורידה למצב עבודה, משימת החלפת הכלים הושלמה והתהליך הבא מתחיל לעבוד. היתרונות של מכשיר החלפת כלים זה הם פשוטים במבנה, עלות נמוכה ואמינות שינוי טובה. החיסרון הוא שזמן ההחלפה ארוך, והוא מתאים למרכזי עיבוד עם קיבולת מגזין קטנה. עבור מרכזי עיבוד שדורשים קיבולת מגזין גדולה, ישמש מגזין כלי שרשרת. למגזין מבנה קומפקטי ויכולת מגזין גדולה. ניתן להפוך את צורת טבעת השרשרת לסוגים שונים לפי פריסת המכונה. צורה, תנוחת השינוי יכולה להיות גם בולטת כדי להקל על השינוי. כאשר צריך להגדיל את מספר סיביות הנתב, יש צורך רק להגדיל את אורך השרשרת, מה שמביא נוחות לעיצוב וייצור המגזין.

שיטת בחירת הכלים

יש הרבה ביטים המאוחסנים במגזין. לפני כל שינוי, יש לבחור את הביט. שיטות בחירת הכלים הנפוצות כוללות שיטה רציפה ושיטה שרירותית. הכלים מוכנסים למחזיקי המגזין בתורם בהתאם לדרישות התהליך. העיבוד הוא להתאים את הביטים ברצף. בעת עיבוד חלקי עבודה שונים, יש להתאים מחדש את סדר הסיביות במגזין. היתרון הוא שההנעה והשליטה במגזין פשוטים יחסית. לכן, שיטה זו מתאימה להחלפת כלים אוטומטית של מכונות בקרה מספרית ממוחשבת קטנות ובינוניות עם קבוצות עיבוד גדולות ומספר קטן של זני עבודה. עם התפתחות מערכת הבקרה המספרית, רוב מערכות הבקרה המספריות מאמצות את השיטה של ​​בחירת כלי שרירותי, המחולקת ל-3 סוגים של קידוד מחזיק כלי, קידוד כלי וסוג זיכרון.

שיטת קידוד כלי

יש לזהות את קוד הכלי או המחזיק על ידי התקנת פס קוד על הכלי או המחזיק, המקודד בדרך כלל על פי עקרון הקידוד הבינארי. שיטת הבחירה מאמצת מבנה מיוחד של מחזיק כלי, ולכל ביט יש קוד משלו, כך שניתן לעשות שימוש חוזר בביט בתהליכים שונים, ואין צורך להחזיר את הביט המוחלף למחזיק המקורי. ניתן לצמצם את המגזין בעל הקיבולת הגדולה בהתאם. עם זאת, לכל סיביות יש טבעת קידוד מיוחדת, האורך מתארך, קשה לייצור ומבנה המגזין והמניפולטור הופך מסובך. שיטת הקידוד של המחזיק היא שסכין אחת מתאימה למחזיק אחד. כלים שהוצאו ממחזיק אחד חייבים להיות מוחזרים לאותו מחזיק. קטעי בחירה ומקום הם מסורבלים ולוקח הרבה זמן לשנות אותם. כיום, שיטת הזיכרון נמצאת בשימוש נרחב במרכזי עיבוד שבבי. באופן זה ניתן לאחסן את מספר ומיקום המחזיק במגזין ב-PLC של מערכת ה-CNC בהתאם. מידע הכלי נשמר תמיד ב-PLC, ללא קשר לאיזה מתקן הוצב הכלי. המגזין מצויד בהתקן זיהוי מיקום, שיכול לקבל את מידע המיקום של כל מחזיק. כך ניתן להוציא את הכלי ולהחזיר אותו כרצונו. על המגזין יש גם מקור מכני, כך שבכל פעם שנבחר סכין תיבחר הסכין הקרובה ביותר.

יישומים

ניתן להשתמש במכונות נתב ATC CNC במגוון רחב של תעשיות, כגון ריהוט ושיפוץ בית, מלאכת יד מעץ, ארונות, מסכים, פרסום, כלי נגינה או תעשיות עיבוד קליפות של מכשירים מדויקים. והחומרים הניתנים לעיבוד כוללים בעיקר חומרים שונים שאינם מתכתיים כמו עץ, זכוכית, אבן, פלסטיק, אקריליק וחומרי בידוד.

ניגר

דלתות הבית, 3D עיבוד לוח גלים, דלתות ארונות, דלתות עץ מלא, דלתות עץ מלאכותיות, דלתות ללא צבע, מסכים, ייצור חלונות במלאכה, מצחצחי נעליים, ארונות ופאנלים של מכונות משחק, שולחנות מחשב וייצור רהיטי פאנלים.

ייצור עובש

ניתן לייצר בו תבניות מתכת כמו נחושת, אלומיניום, ברזל ועוד, וכן תבניות שאינן מתכתיות כמו עץ, אבן, פלסטיק, PVC ועוד.

פרסום ותחביבים

הכנת שלטים, הכנת לוגו, כיתוב, חיתוך אקרילי, דפוס שלפוחיות וקישוטים.

ייצור תעשייתי

זה יכול לעשות כל מיני פסלי צללים ופסלי תבליט, שנמצאים בשימוש נרחב בתעשיות האומנות והמתנות.

פתרון בעיות

נתב CNC עם ATC הוא הסיווג החזק ביותר של מכונות בקרה מספרית מחשבים. למרות שעוצמת העיבוד והמהירות אינם ניתנים להשוואה למכונות בקרה מספרית ממוחשבת אחרות, כציוד מכני אוטומטי לחלוטין, גם בדיקה ותחזוקה יומיומית נחוצות מאוד. נתב CNC עם מחליף כלים שונה לחלוטין משיטות איתור ואבחון תקלות של מכונות בקרה מספרית מחשבים רגילים.

שיטת בדיקת תפעול המכונה

שיטת בדיקת הפעולה היא שיטה של ​​התבוננות ומעקב אחר פעולת המכונה בפועל כדי לקבוע את מיקום התקלה ובכך להתחקות אחר שורש התקלה. באופן כללי, ערכות מכונות בקרה מספרית ממוחשבת מאמצות חלקי בקרה הידראוליים ופנאומטיים, כגון מחליף כלים אוטומטי, התקן שולחן החלפה, מתקן ומכשיר הילוכים וכו', אשר ניתן להשתמש בהם כדי לקבוע את סיבת התקלה באמצעות אבחון תנועה.

שיטת ניתוח המדינה

מערכת ה-CNC יכולה לא רק להציג מידע על אבחון תקלות, אלא גם לספק מצבי אבחון שונים בצורה של כתובת אבחון ונתוני אבחון. לדוגמה, כאשר המערכת חוזרת לנקודת הייחוס באופן שגוי, ניתן לבדוק את ערך המצב של הפרמטר הרלוונטי כדי לקבוע את הסיבה לכשל.

שיטת בדיקת תכנות CNC

שיטת בדיקת התכנות CNC נקראת גם שיטת בדיקת פונקציית התוכנית. זוהי שיטה לאשר את הסיבה לכשל על ידי הידור של קטע תוכנית בדיקה מיוחד. אתה יכול להשתמש בשיטת התכנות הידנית כדי להרכיב תוכנית בדיקת פונקציות עבור פונקציות המערכת (כגון מיקום ליניארי, אינטרפולציה מעגלית, חיתוך חוט, מחזורים משומרים, תוכניות מאקרו משתמש וכו'), ולהפעיל את תוכנית הבדיקה כדי לבדוק את הדיוק והאמינות של המכונה לביצוע פונקציות אלו, ולאחר מכן לקבוע את הסיבה לכשל. בדרך כלל נכתבת תוכנית בדיקה עם הוראות לתיקון המכונה, והתוכנית מופעלת כאשר מתרחשת תקלה כדי לקבוע מהי התקלה.

שיטת בדיקת מכשירים

שיטת בדיקת המכשיר מתייחסת לשימוש במכשירים חשמליים קונבנציונליים למדידת המתח של כל קבוצה של ספקי כוח AC ו-DC, אותות DC ופולסים פאזה וכו', כדי למצוא תקלות.

שיטת אבחון עצמי של מערכת בקרה מספרית

האבחון העצמי של מערכת הבקרה המספרית היא שיטת אבחון המשתמשת בתוכנת האבחון העצמי הפנימי או בתוכנת האבחון המיוחדת של המערכת לאבחון עצמי ולבדיקת החומרה המרכזית בתוך המערכת ותוכנת הבקרה של המערכת. זה כולל בעיקר אבחון עצמי בהפעלה, ניטור מקוון ובדיקות לא מקוונות. מכונת ה-CNC משתמשת בפונקציית האבחון העצמי של המערכת, שיכולה להציג בקלות את מצב אות הממשק בין המערכת לכל חלק, ולברר את המיקום הכללי של התקלה. זוהי השיטה הנפוצה ביותר בתהליך אבחון התקלות.