Накопление и транспортирование инструментов в магазинах

Варианты исполнения инструментальных магазинов, применяемых на различных станках с ЧПУ, показаны на рис. 96.

Барабанные инструментальные магазины (см. рис. 96, а, б), имея вместимость 12–40 инструментов, что достаточно для изготов­ления многих деталей, находят широкое применение на станках с ЧПУ.

Они достаточно компактны, могут располагаться на колонне стан­ка, что более предпочтительно, или непосредственно на шпиндельной бабке (в этом случае, хотя и сокращается время смены инструмента, значительно увеличивается масса перемещаемой шпиндельной бабки).

Первый вариант исполнения магазина (см. рис. 96, а) приме­няется чаще с установкой его сбоку в средней части колонны (с любой стороны) на станках с ЧПУ как с вертикальной, так и с горизонталь­ной компоновкой шпинделя (рис. 97, а).

Рис. 96. Варианты исполнения инструментальных ма­газинов:

а, б — соответственно о горизонтальной и вертикальной осью вращения; в — звездообразного типа с вертикальной осью вра­щения; г, д — конусообразные соответственно с вертикальной и наклонной осью вращения; е — цепные; ж — линейные

Второй вариант магазина (см. рис. 96, б) применяется в основ­ном на станках с ЧПУ с горизонтальной компоновкой шпинделя и устанавливается на верхней части колонны станка. Установка такого магазина сбоку на колонне значительно увеличивает габаритные раз меры станка, но она удобнее с точки зрения смены инструмента на станках с вертикальной компоновкой шпинделя.

Дисковые магазины (см. рис. 96, в) применяют реже из-за боль­ших радиальных размеров при большом числе инструментов.

Конусные барабанные магазины (см. рис. 96, г, д) также на­ходят применение во многих станках с ЧПУ. При варианте компоновки магазина, показанном на рис. 96, г, удобна смена инструмента на основе использования двухпозиционной поворотной головки (рис97, б).

Рис. 97. Компоновки станков с барабанными магазинами:

а — с круговым магазином и автооператором; б — конусного типа о двухпозиционной поворотной головкой

Вариант компоновки магазина, показанный на рис. 96, д, удобен для смены инструмента на станках с ЧПУ с горизонтальной компоновкой шпинделя.

Цепные магазины (рис. 96, е) применяют в станках с ЧПУ при большом числе накапливаемых инструментов (до 140 шт.).

Линейные магазины (см. рис. 96, ж) используют.

В качестве примеров на рис. 97 показаны компоновки станков с ЧПУ с барабанным магазином 1 (см. рис. 97, а), имеющим 26 по­зиций, автооператором 2 автоматической смены инструментов и с конусным барабанным магазином 1 (см. рис. 97, б) вместимостью 12 инструментов и двухпозиционной поворотной головкой 2.

На рис. 98 показана конструкция дискового инструментального магазина многоцелевого станка ГФ2171. Корпус 3 магазина установ­лен на шарикоподшипниках 2 оси 1. На этой же оси смонтирована плита 4 с бесконтактными конечными выключателями 5 и 6, которые при проходе через них поводков 7, закрепленных на вращающемся корпусе магазина, подают команду на остановку вращения магазина в нужной позиции по команде от устройства ЧПУ.

Хвостовики с инструментами расположены в гнездах 9 магазина, их выпадение предотвращается специальной скобой, а поворот — фиксатором 8. Поворот инструментального магазина осуществляется гидромотором 13 через зубчатые колеса 12, 11 и 10 (с внутренним зацеплением).

При небольшом числе многошпиндельных головок в качестве мага­зинов применяют револьверные головки, в каждой позиции которых установлены соответствующие многошпиндельные головки (рис. 99, а, б, в).

Рис. 98. Конструкция дискового инструментального магазина многоцелевого станка.

При большом числе многошпиндельных головок их устанавливают в поворотных магазинах 1 и 2, откуда они переставляются в рабочую по­зицию 3 (рис. 99, г), или в линейном магазине 4 (рис. 99, д). В последнем случае замена головок 1 и 3 производится поворотным автоопе­ратором 2. На рис. 99, е показан вариант многоцелевого станка, имею­щего два магазина: линейный магазин 1 для многошпиндельных головок и цепной магазин 2 для единичных инструментов, устанавливаемых в шпиндель 3. Хотя в этом случае конструкция станка усложняется, его технологические возможности по сравнению с другими вариантами зна­чительно расширяются, и достигается высокая производительность обра­ботки.

Рис. 99. Компоновки станков со сменными многоинструментальными головками: а — вид станка в плане;

б — поворотная головка; в — поворотная головка с наклонной осью вращения; г — с двумя восьмипозиционными поворотными магазинами головок; д — с линейным магазином головок; е — с магазином головок и цепным магазином единичных инструментов.

При автоматической смене инструментов важной задачей является поиск нужного инструмента в магазине. Это может обеспечиваться сле­дующими способами:

1) установкой инструментов в магазине в соответствии с последо­вательностью обработки заготовки. В этом случае инструменты зани­мают в магазине одно и то же место. Каждый инструмент используется в течение цикла обработки только один раз, Если вместимость магази­на превышает число используемых при обработке инструментов, пре­дусматривают вспомогательные перемещения (повороты) магазина. Не­достаток данного способа — возможность ошибок оператора при комп­лектовании и установке инструментов в магазин, а также ограничен­ные технологические возможности станка;

2) кодированием посадочных мест магазина. Хвостовики с инст­рументами в этом случае устанавливают в одни и те же места, но могут использоваться многократно в любой последовательности. Одна­ко здесь также не исключается возможность ошибки при установке хвостовиков в конкретное гнездо магазина;

3) кодированием самих хвостовиков с инструментом. Инструменты в этом случае могут устанавливаться в любой последовательности и в любое место на магазине. Первоначально в большинстве многоцелевых станков кодирование хвостовиков с инструментами проводилось установкой на хвостовике набора кодовых колец.

Пример кодирования хвостовиков с помощью установки на хво­стовике 2 комбинации из десяти колец 1 показан на рис. 100. Первые пять колец обозначают номер группы инструментов, а другие пять — номер инструмента.

Рис. 100. Хвостовик с кодовыми кольцами

В этом случае возможно кодирование 31 группы по 31 инструменту в каждой группе, т. е. 961 инструмента. При рас­положении кодовых колец, показанном на рис. 100, номер группы 2+4=6 и номер инструмента 1+2+8=11.

При повороте магазина хвостовики перемещаются относительно ощупывающего устройства. Когда находится нужный инструмент, мага­зин останавливается и происходит смена инструмента. Недостаток дан­ного способа — усложнение конструкции хвостовика и увеличение его длины, относительная трудоемкость установки колец.

В настоящее время применяется электронная система кодирования резцедержавок и хвостовиков. На рис. 101 показана система кодиро­вания резцедержавок фирмы Sandvic Coromant. Фирма Hertel применяет в качестве носителя кода микроэлемент с защищенной 44-битной па­мятью, функционирующий как запоминающее устройство и не требую­щий никакого электропитания. Он имеет небольшие размеры (диаметр 12,4 или 8,5 мм, толщина 7 мм) и высокую механическую прочность.

Для каждой резцедержавки или хвостовика в память вводятся следующие данные: геометрический профиль режущей пластины; ма­териал инструмента; типоразмер и геометрический профиль инструмен­та; значение коррекции.

Считывание информации производится бесконтактно с высокой ско­ростью на расстоянии до 12 мм. Внешние воздействия (стружка, СОЖ, грязь) не оказывают влияния на передачу сигналов.

Технические характеристики элементов для кодирования инстру­ментов, выпускаемых фирмой Gerhard Baluff (Германия), приведены в подразд. 9.5.

Хвостовики с инструментами, взятые автооператором из инструмен­тального магазина, устанавливаются в конусное Посадочное отверстие шпинделя станка (конус 7:24, выполненный по ГОСТ 15945 – 82) и там зажимаются. Перед установкой хвостовика шпиндель должен иметь строго ориентированное положение, что выполняется специальным ме­ханизмом. Кроме того, его посадочное отверстие продувается сжатым воздухом для удаления возможных загрязнений.