Gerät zur Modifikation der CNC-Fräsmaschinen-Werkzeugbibliothek
1. Bestimmung des Werkzeugmagazintyps
Es gibt verschiedene Arten von automatischen Werkzeugwechselgeräten, darunter Werkzeugbibliotheken vom Huttyp, Werkzeugbibliotheken vom Scheibentyp, Werkzeugbibliotheken vom Kettentyp usw. In diesem Abschnitt werden die Fachkenntnisse zu „Werkzeugmaschinen und CNC-Werkzeugmaschinen“ behandelt. Durch die Konsultation von Materialien, die Bedarfsanalyse, die Bestimmung der Nutzungsparameter der Werkzeugbibliothek und die Auswahl der geeigneten Werkzeugbibliothek. Die aktuelle Ausrüstung von CNC-Fräsmaschinen verarbeitet Produkte mit nicht mehr als 20 Schneidwerkzeugen. Durch die Analyse der Merkmale jedes Werkzeugbibliothekstyps und der Anforderungen des Unternehmens wird festgestellt, dass das automatische Werkzeugwechselgerät eine Werkzeugbibliothek vom Scheibentyp mit einer Werkzeugkapazität von 24 und Parameterindikatoren der Werkzeugbibliothek verwendet.
2. Design der Halterung
Die Halterung ist ein Verbindungsbauteil, das das Werkzeugmagazin der Werkzeugmaschine verbindet. Bei der Konstruktion der Halterung werden Fachkenntnisse in mechanischem CAD/CAM und mechanischen Grundlagen genutzt. Durch die Messung der Abmessungen der Werkzeugmaschine und des Werkzeugmagazins sowie des Gewichts des Werkzeugmagazins wird die Halterung konstruktiv ausgelegt. CAD-Software wird für die Solid-Modeling-Simulation verwendet, um die Bracketstruktur zu optimieren und den Bracketzeichnungsentwurf zu vervollständigen.
Abbildung 1 Simulationsdiagramm der Einbaulage des Werkzeugmagazins
Der Bearbeitungsteil der Halterung wird von uns durchgeführt, einschließlich Flachfräsen, Schlitzfräsen und Schlüsselbearbeitung. Dieser Teil des Fachwissens wurde in der „Zerspanungsschulung“ und der „CNC-Zerspanungsschulung“ erlernt.
Abbildung 2 Halterungsdesign
3. Installation des Werkzeugmagazins
Heben Sie die Halterung mithilfe eines Portals in die reservierte Installationsposition an der Hauptwellensäule. Reinigen Sie die Installationsoberfläche der Säule und der Halterung, um eine genaue Installation der passenden Oberfläche sicherzustellen. Führen Sie den Positionierungsschlüssel der Halterung in die Keilnut der Säule ein. Bewegen Sie die Halterung mithilfe der Positionierungsschlüssel, um sie genau an der Säule auszurichten. Befestigen Sie die Halterung mit Befestigungsschrauben an der Säule. Installieren Sie Schraubenkomponenten an der Säule, um die Position der Halterung anzupassen.
Heben Sie die automatische Werkzeugwechselvorrichtung mithilfe eines Portals in die Nähe der Werkzeugmaschine und entfernen Sie das unterstützende Zubehör der automatischen Werkzeugwechselvorrichtung. Heben Sie die automatische Werkzeugwechselvorrichtung in die Halterungsposition, stellen Sie die automatische Werkzeugwechselvorrichtung ein und befestigen Sie sie mit Schrauben an der Halterung. Schließen Sie die Signalleitung, die Stromleitung und den Luftkreislauf an.
4. Systemdesign
Der Entwurf des Systems ist eine äußerst umfassende Aufgabe, bei der das Fachwissen der Elektro- und Elektroniktechnik sowie der elektrischen Steuerung und SPS von Werkzeugmaschinen zum Einsatz kommt.
(1) Entwurf des elektrischen Systems. Ausführung des Starkstromteils zur Steuerung des Indexiermotors und des Messerarmmotors der automatischen Werkzeugwechseleinrichtung. M2 und M6 repräsentieren den Indexierungsmotor und den Werkzeugarmmotor der automatischen Werkzeugwechselvorrichtung. KM02 und KM03 sind die Vorwärts- und Rückwärtssteuerschütze der automatischen Werkzeugwechselvorrichtung, und die Vorwärts- und Rückwärtsmotoren sind miteinander verriegelt. KM06 ist ein Schütz für den Messerarmmotor. Da der Messerarmmotor nur in eine Richtung arbeitet, dreht sich der Messerarm durch interne mechanische Strukturumwandlung im und gegen den Uhrzeigersinn, sodass nur ein Schütz für den Werkzeugwechsel vorhanden ist. QF03 und QF06 sind offene Leistungsschalter, die bei Überlastung den Stromkreis unterbrechen, um einen sicheren Betrieb zu gewährleisten. ZM02 und ZM06 sind Absorptionskreise zur Verbesserung der Spannungs- und Stromwellenformen, die der Motor beim Öffnen und Schließen trägt.
Abbildung 3 Elektrisches Schaltbild
(2) Entwurf der Schützschaltung. Dieser Abschnitt steuert hauptsächlich das Ein- und Ausschalten des Ausgangssignals von PMC. KA02, KA03 und KA06 steuern jeweils das physische Zwischenrelais, das die Spulen KM02, KM03 und KM06 mit Strom versorgt.
(3) Steuerung des Rückwärtsschneidens und des Rückschnittvorgangs. Die Magnetventile YV2 und YV3 werden von den physischen Relais KA04 bzw. KA05 gesteuert.
5. Debuggen von Werkzeugmaschinen
In diesem Teil der Aufgabe kamen die Fachkenntnisse „CNC-Werkzeugmaschinenwartung“ und „CNC-Grundlagen und -Anwendungen“ zum Einsatz. Legen Sie vor dem Debuggen die Systemparameter fest und legen Sie K3.3=1K5.5=1 in K-Parametern fest, um einen einstufigen Werkzeugwechsel zu erreichen (M80-M86).
(1) Automatische Positionsanpassung der Werkzeugwechselvorrichtung. Die Bestimmung der relativen Position zwischen der automatischen Werkzeugwechseleinrichtung und der Spindel ist entscheidend dafür, ob der Werkzeugwechsel erfolgreich durchgeführt werden kann. Führen Sie M80 (Werkzeughalter vertikal), M81 (Werkzeugarm halten), M82 (Werkzeugposition locker), M83 (Werkzeugwechsel), M84 (Werkzeugposition fest), M85 (Werkzeugarm-Ursprung) und M86 aus. (Werkzeughülse horizontal) befiehlt nacheinander, den Werkzeugwechselarm in die Werkzeugwechselposition zu bringen (M83). Tragen Sie Bleimennige gleichmäßig auf die konische Oberfläche eines Werkzeuggriffs auf und platzieren Sie ihn auf dem Werkzeugarm, um die Position der automatischen Werkzeugwechselvorrichtung anzupassen. Passen Sie die X- und Y-Feineinstellungsschrauben an der Halterung an, um die Position der automatischen Werkzeugwechselvorrichtung anzupassen. Bewegen Sie gleichzeitig im Handradmodus die Spindel auf der Z-Achse auf und ab, sodass das Spindelkegelloch leicht die konische Oberfläche des Werkzeuggriffs berührt. Beachten Sie die rote Leitung am Spindelkonusloch. Die Ölverteilung erfolgt, bis das Bleimennigeöl gleichmäßig auf der Oberfläche des Spindelkegellochs verteilt ist. Ziehen Sie die Schrauben der Halterung fest, damit die Position der automatischen Werkzeugwechselvorrichtung angepasst wird.
Abbildung 4: Schützkonstruktionsdiagramm
Abbildung 5 Schaltplan des pneumatischen Magnetventils
(2) Legen Sie den zweiten Referenzpunkt für die Werkzeugmaschine fest (Werkzeugwechselpunkt). Vor dem Debuggen sollte die Werkzeugmaschine zum mechanischen Ursprung zurückkehren und einen Nullpunkt-Zurück-Vorgang durchführen. Im Allgemeinen liegt der mechanische Ursprung höher als der Werkzeugwechselpunkt. Legen Sie die Systemparameter fest, um K3.3=1 und K5.5=1 in K Parametern festzulegen. Systemparameter Z 50 # 1326 eingeben, APC # 1851 auf 1 setzen, neu starten, APZ # 1851 auf 1 setzen, neu starten, und die Parameter vor der Anpassung sind nun eingestellt. Bewegen Sie die Z-Achse im Handradmodus, um einen leichten Kontakt zwischen der Spindelkegelbohrung und dem Werkzeughalter herzustellen. Bewegen Sie die Z-Achse um 0,3 mm nach oben und verwenden Sie diese Position als zweiten Referenzpunkt für die Z-Achse, der als Werkzeugwechselpunkt dient. Geben Sie die Z-Wert-Differenz zwischen dem Werkzeugwechselpunkt und dem Werkzeugmaschinenursprung in Parameter Nr. 1241 ein, und der zweite Referenzpunkt der Werkzeugmaschine, der Werkzeugwechselpunkt, wird eingestellt.
(3) Einstellung der Spindelpositionierung. Um den Aktionsprozess von ATC abzuschließen, müssen CNC-Werkzeugmaschinen einen Spindel-Quasi-Stopp-Mechanismus einrichten. Aufgrund der Montage des Werkzeugs auf der Spindel kann das Schnittdrehmoment beim Schneiden nicht allein durch die Reibungskraft des konischen Lochs übertragen werden. Daher ist am vorderen Ende der Spindel ein hervorstehender Schlüssel angebracht. Wenn das Werkzeug auf der Spindel montiert ist, muss die Keilnut am Werkzeughalter mit dem hervorstehenden Keil ausgerichtet sein, um einen reibungslosen Werkzeugwechsel zu gewährleisten. Daher muss die Spindel genau in einem festen Winkel gestoppt werden. Daraus ist ersichtlich, dass ein präziser Spindelstopp ein wichtiges Glied bei der Umsetzung des ATC-Prozesses ist. Die Einstellung des genauen Spindelanschlags erfolgt über Parameter Nr. 4031, um die Ausrichtung zwischen dem konvexen Spindelkeil und der Keilnut des Werkzeughalters sicherzustellen.
(4) Überprüfung des Werkzeugwechselvorgangs. Führen Sie den Befehl M80-M86 nacheinander aus, schließen Sie den Werkzeugwechselvorgang in einem einzigen Schritt ab und prüfen Sie, ob der Werkzeugwechselvorgang korrekt und reibungslos verläuft.
(5) Aktualisieren Sie die automatische Werkzeugwechselvorrichtung. Stellen Sie die Werkzeughalternummer über PMC so ein, dass sie mit der Werkzeugnummer übereinstimmt, d. h. die Spindel ist das Nullwerkzeug und die erste Werkzeugposition entspricht dem ersten Werkzeug und die zweite Werkzeugposition entspricht dem zweiten Werkzeug.
(6) Parameter-Reset. Nach dem Debuggen müssen folgende Parameter zurückgesetzt werden: # 1320, # 1326, K3.3 und K5.5.
6. Fazit
In diesem Projekt wurden durch Überprüfung der Materialien und Analyse der Anforderungen des Unternehmens die Parameter der Werkzeugbibliothek ermittelt und eine geeignete Werkzeugbibliothek ausgewählt. Durch Messung der Abmessungen der Werkzeugmaschine und des Werkzeugmagazins sowie des Gewichts des Werkzeugmagazins erfolgt die konstruktive Auslegung der Halterung. Für die Solid-Modeling-Simulation wird CAD-Software verwendet, um die Halterungsstruktur zu optimieren und den Zeichnungsentwurf der Halterung zu vervollständigen. Teilnahme an einigen Designaufgaben des Werkzeugmagazinsystems; Die Aufgabe, die Position des Werkzeugmagazins anzupassen, wurde abgeschlossen. Kann Werkzeugmaschinenparameter entsprechend den Anforderungen einstellen.
Im Umsetzungsprozess dieses Projekts werden Fachkenntnisse wie „Werkzeugmaschine und CNC-Werkzeugmaschine“, „Mechanisches CAD/CAM“, „Mechanische Grundlagen“, „Bearbeitungsschulung“, „CNC-Verarbeitungsschulung“, „Elektrische und Elektronische Technologie“ vermittelt. , „Elektrische Steuerung und SPS von Werkzeugmaschinen“, „Wartung von CNC-Werkzeugmaschinen“ und „CNC-Prinzipien und -Anwendungen“ wurden angewendet. Während des Lernens erlangten sie ein tieferes Verständnis der Wissenspunkte und spielten eine gute Rolle bei der Änderung der Werkzeugbibliothek. Der Abschluss des Renovierungsprojekts für die automatische Werkzeugwechselvorrichtung von CNC-Fräsmaschinen hat auch die technologische Entwicklung in den Unternehmen vorangetrieben, das Tempo der wissenschaftlichen Forschung beschleunigt und Bedingungen für ein besseres Erlernen und Verständnis der Fachkenntnisse im CNC-Beruf geschaffen. Verbesserte Produktionseffizienz und eingesparte Personalressourcen; Die renovierte Werkzeugmaschine kann die Bearbeitungsaufgaben komplexer Prozesse, zahlreicher Prozesse und der Massenproduktion von Teilen übernehmen. Durch Tests wurde festgestellt, dass die durchschnittliche Zeit, die ein erfahrener Bediener für den manuellen Werkzeugwechsel benötigt, 19 Sekunden beträgt, während die durchschnittliche Zeit für einen automatischen Werkzeugwechsel 6 Sekunden beträgt. Die Herstellung von Produkten mit mehreren Prozessen und Schneidwerkzeugen kann die Produktionseffizienz erheblich verbessern und die Produktionskosten senken.
