Поскольку уровень интеллектуальности производства продолжает повышаться, к станкам с ЧПУ, являющимся основным оборудованием современного производства, предъявляются все более строгие требования к автоматизации и точности обработки.
Система держателя инструмента, важнейший компонент станков с ЧПУ, напрямую влияет как на эффективность обработки, так и на качество продукции.
Углубленное исследование механизмов работы держателей инструментов имеет важное значение для повышения стандартов обслуживания оборудования.
Конструкция держателя инструмента и внешнее электрическое управление
Держатель инструмента токарного станка — это механизм автоматической смены инструмента на токарном станке, являющийся его важнейшим компонентом.
На нем монтируются различные режущие инструменты, а его конструкция напрямую влияет на производительность резки и эффективность работы станка.
Держатели инструментов бывают разных типов: простые держатели, использующие датчики Холла для определения положения инструмента, автоматические держатели с позиционными энкодерами, позволяющими производить двунаправленную смену инструмента, и моторизованные держатели, способные приводить в движение инструменты.
Для управления вращением используются либо стандартные двигатели переменного тока , либо серводвигатели, в зависимости от модели инструментальной револьверной головки.
Как правило, управление сменой инструмента требует таких функций, как определение текущего положения инструмента и сравнение его с целевым положением.
Обычные револьверные головки на станках с ЧПУ делятся на две основные категории: вертикальные револьверные головки и горизонтальные револьверные головки, как показано на рисунках 1 и 2.
Револьверный держатель инструмента — это широко распространенная конфигурация держателя инструмента, которая обеспечивает автоматическую смену инструмента на станках посредством поворота револьверной головки, индексации и позиционирования.
Он состоит из корпуса держателя инструмента, инструментальной револьверной головки (4-позиционной), механизма позиционирования (концевая шестерня/датчик Холла), двигателя (стандартного или сервопривода) и червячной передачи. Смена инструмента осуществляется посредством управления вращением двигателя, червячной передачей, индексацией револьверной головки и фиксацией установочного штифта с помощью системы PMC .
Сигналы управления
Упрощенный четырехгранный держатель инструмента использует трехфазную систему управления двигателем переменного тока .
Регулируя прямое и обратное вращение двигателя совместно с механической конструкцией, он реализует функции прямого и обратного вращения, позиционирования и блокировки.
Операторы управляют направлением вращения и остановкой двигателя, переключая логику схемы, которая активно изменяет последовательность фаз питания обмотки статора.
Это изменение меняет направление вращения магнитного поля, позволяя двигателю вращаться вперед или назад.
Операторы останавливают двигатель, отключая питание или размыкая цепь.
Наиболее классическим подходом является схема блокировки с использованием контакторов и кнопок, которая предотвращает одновременное включение прямых и обратных контакторов, что может привести к короткому замыканию в электросети.
Схема в основном состоит из главной цепи и цепи управления.
Основная цепь напрямую подключается к трехфазному источнику питания (L1, L2, L3 ) и двигателю ( M ).
Его основными компонентами являются два контактора переменного тока , КМ1 и КМ2 , главные контакты которых управляют последовательностью фаз питания двигателя.
Схема управления включает в себя эквивалентные кнопочные реле ( Y2.2 для вращения вперед, Y2.3 для вращения назад) и катушки реле ( KA1, KA2 ), причем ядром является логика блокировки.
Эта логическая блокировка добавлена в программу PMC.
Электрическая схема управления оборудованием, включая основную цепь и контур управления для четырехстороннего держателя инструмента, показана на рисунке 3.
Рабочий процесс четырехпозиционного устройства смены инструмента
Процесс смены четырех инструментов осуществляется путем ввода команд выбора инструмента T1-T4 на панели управления станка с ЧПУ.
Затем станок с ЧПУ передает номер инструмента ( код T ) в PMC для приема и обработки.
Получив сигнал выбора инструмента, контроллер управления двигателем (PMC) регулирует вращение двигателя в прямом/обратном направлении для привода инструментальной револьверной головки.
Револьверная головка выбирает ближайший инструмент. Во время вращения револьверная головка получает данные о положении от датчиков Холла или энкодеров для точного позиционирования.
Реверс двигателя механически блокирует диск с конечными зубьями, и, наконец, сигнал завершения выбора инструмента поступает обратно в ЧПУ.
При ручной смене инструмента нажатие кнопки смены инструмента позволяет последовательно выбирать инструмент в том же направлении вращения.
Когда инструментальная револьверная головка меняет инструмент, программа PMC обычно обрабатывает такие процессы, как идентификация номера инструмента в текущем рабочем положении и определение того, попадает ли номер инструмента в диапазон смены.
Система PMC управляет вращением двигателя инструментальной револьверной головки для выбора инструмента.
Программы для ручного и автоматического устройства смены инструмента (PMC)
Ручное и автоматическое распределение адресов программ, как показано в таблице 1.
Условия выполнения автоматической смены инструмента
На рисунке 4 показано подключение сигнала выбора инструмента. Когда станок с ЧПУ получает команду T, он активирует R119.0.
Станок с ЧПУ передает сигнал F на ПМК.
F7.3 — это подтверждающий сигнал, отправляемый системой ЧПУ на PMC после получения команды T , а F1.3 — это подтверждающий сигнал блокировки оси подачи.
На рисунке 5 показана программа кодирования номеров инструментов T-tool, а в таблице 2 представлена таблица кодирования номеров инструментов.
На рисунке 6 младшие четыре бита ячейки памяти R120 переносятся в регистр K.
Такая передача облегчает определение кода инструмента.
Когда номер необходимого инструмента вводится через панель управления станка с ЧПУ, система ЧПУ генерирует соответствующий двоичный код в регистре F26.
Инструкция COIN сравнивает данные в блоке памяти K с сигналом кода инструмента.
Когда данные в K9 совпадают с данными в F26 , система генерирует выходной сигнал, замыкает промежуточное реле и завершает идентификацию инструмента.
Аналогичным образом система может обрабатывать сообщения об ошибках, когда операторы вводят недопустимые команды или нажимают TO.
Подробные пояснения к инструкциям функций можно найти в соответствующей документации FANUC .
Метод реализации ручного и автоматического выбора инструмента
(а) Перейдите к следующей позиции инструмента.
- Шаг 1: X0.2 водит Y2.3 двигатель держателя инструмента для вращения вперед.
- Шаг 2: Найдите следующую позицию инструмента в течение указанного времени.
- Шаг 3: После Y2.3=0 проходит заданное буферное время, приводит двигатель в движение в обратном направлении.
- Шаг 4: После Y2.2 реверсирует и убирается на указанное время, Y2.2 отключается.
Запрограммируйте вращение двигателя держателя инструмента, задайте условия подключения и сигналы останова для включения функций прямого/обратного хода и останова.
Схема «вперед/назад/стоп» представляет собой типичную схему управления, поэтому мы не будем ее здесь подробно рассматривать.
(б) Ручной выбор инструмента.
Операторы должны осуществлять выбор инструмента вручную в ручном режиме. Во время программирования необходимо перевести станок в режим ручного выбора.
Разница заключается в шаге 2: не устанавливайте обратное время до тех пор, пока X0.2 не отключится. Все остальные шаги остаются теми же.
(c) Автоматический выбор инструмента.
Разница заключается в шаге 1: R119.0=1 инициирует запуск.
Наконец, добавьте вспомогательную функцию для завершения сигнала G4.3 , установив G4.3=1 , как показано на рисунке 7.
Программа смены инструмента отличается строгой логикой, учитывающей как функциональную реализацию, так и потенциальные исключения.
К ним относятся такие сценарии, как сбои в выборе инструмента из-за повреждения датчика, ввод неверных кодов, ошибки выбора режима и остановка двигателя.
Все подобные случаи требуют тщательного рассмотрения в рамках программы PMC.
Модуль управления станком с ЧПУ служит «мостом», соединяющим систему числового управления ( ЧПУ ) с исполнительными механизмами станка.
Он управляет обменом логическими сигналами управления и осуществляет управление, образуя основной компонент, обеспечивающий автоматизированную обработку на станках с ЧПУ.
Полную программу см. во встроенной программе станка. В данном документе объясняются только принципы её применения.
Заключение
Благодаря глубокому пониманию принципов работы систем PMC станков с ЧПУ , использование диагностических возможностей системы FANUC может значительно сократить время, необходимое обслуживающему персоналу для устранения неисправностей.
Запрашивая информацию о состоянии входных и выходных сигналов ввода-вывода , операторы могут быстро выявлять и устранять неисправности, тем самым повышая эффективность технического обслуживания и управления оборудованием.
Кроме того, инженеры могут проводить функциональную разработку по мере необходимости, уделяя особое внимание модернизации на основе PMC , такой как модификации высоковольтной логики для станков, системы управления защитой, системы управления состоянием станков и специализированные вспомогательные функции.
FAQ
Какова роль держателя инструмента в станках с ЧПУ?
Держатель инструмента — важнейший компонент, используемый для крепления режущих инструментов на станке с ЧПУ. Он напрямую влияет на эффективность обработки, производительность резания и качество продукции. Современные держатели инструмента, включая моторизованные и автоматические, обеспечивают точное позиционирование инструмента и двунаправленную смену инструмента или смену инструмента с помощью револьверной головки.
Чем отличаются вертикальные и горизонтальные револьверные держатели инструмента на токарных станках с ЧПУ?
Вертикальные и горизонтальные револьверные головки — две основные конфигурации держателей инструмента для станков с ЧПУ. Вертикальные револьверные головки вращают инструмент вокруг вертикальной оси, оптимизируя пространство и доступ к инструменту, а горизонтальные револьверные головки вращаются вокруг горизонтальной оси, улучшая стабильность и распределение усилия обработки для тяжелых условий эксплуатации.
Как система PMC управляет сменой инструмента на станках с ЧПУ?
Программируемый контроллер станка (PMC) служит связующим звеном между системой ЧПУ и приводами станка. Он получает команды выбора инструмента, управляет вращением двигателя для индексации револьверной головки, контролирует положение с помощью датчиков Холла или энкодеров и обеспечивает правильную фиксацию инструмента. Система также обрабатывает ошибки и операции ручной смены инструмента.
Каковы основные методы электрического управления четырехсторонним держателем инструмента с ЧПУ?
Четырехсторонний держатель инструмента обычно использует трехфазный двигатель переменного тока, управляемый посредством логики прямого/обратного хода. Цепи блокировки предотвращают одновременное включение контакторов прямого и обратного хода, обеспечивая безопасную работу. Цепи управления управляют сигналами кнопок и реле для автоматизации вращения, позиционирования и фиксации инструмента.
Как реализуются процессы ручного и автоматического выбора инструмента на токарных станках с ЧПУ?
Выбор инструмента вручную осуществляется оператором, который перемещает револьверную головку в нужное положение. Автоматический выбор инструмента использует логику PMC, где команды на управление инструментом с панели ЧПУ запускают вращение двигателя, индексацию револьверной головки и фиксацию инструмента. Вспомогательные сигналы подтверждают завершение смены инструмента и обеспечивают точное позиционирование.
Как понимание операций PMC улучшает обслуживание и модернизацию станков с ЧПУ?
Глубокое понимание логики PMC и состояний ввода-вывода позволяет обслуживающему персоналу быстро диагностировать и устранять неисправности. Эти знания также позволяют проводить функциональные усовершенствования, включая настройку высоковольтной логики, средства безопасности и дополнительные функции, повышая производительность, надежность и эффективность работы оборудования.
Соломон Янг — профессионал в производственной отрасли с обширным опытом работы в производстве электронных, механических и промышленных компонентов. Занимая различные должности в американских и тайваньских производственных компаниях, он приобрел всестороннее понимание производственных процессов, управления производством, контроля качества и операций в глобальных цепочках поставок.
Обладая опытом в развитии бизнеса, организации продаж, международной торговле, управлении взаимоотношениями с клиентами и поддержке инженерных проектов, Соломон сочетает технические знания с коммерческой стратегией для предоставления инновационных и экономически эффективных производственных решений. Он увлечен передовыми производственными технологиями, совершенствованием процессов и непрерывным профессиональным ростом, твердо привержен созданию ценности для клиентов и партнеров по всему миру.
