Definizione
La fresatrice CNC ATC è un tipo di centro di lavorazione CNC con kit di cambio utensile automatico che cambia automaticamente le punte della fresatrice nel magazzino utensili anziché l'operazione manuale in base a diversi progetti per la fabbricazione di mobili, porte, mobili, artigianato, decorazioni, strumenti musicali, insegne, finestre, tavoli e i progetti e i piani di lavorazione del legno più popolari. I mandrini solitamente trasportano magazzini utensili con da 4 a 12 punte e frese della fresatrice, che possono cambiare automaticamente in base ai requisiti di lavoro quando la macchina è in funzione, senza bisogno di operazione manuale. I tipi più comuni di kit di fresatrice CNC ATC includono kit CNC ATC lineari, kit CNC ATC a tamburo (kit CNC ATC rotanti) e kit CNC ATC a catena.
Il cambio utensile automatico è un dispositivo per il trasferimento, il carico e lo scarico degli utensili tra il mandrino e il magazzino utensili. Cambio utensile automatico è il nome completo di ATC nella lavorazione CNC.
I kit di cambio utensile automatico guidano la macchina CNC con un funzionamento continuo, ovvero, al termine di ogni processo, il nuovo utensile utilizzato nel processo successivo viene automaticamente cambiato nel mandrino e il mandrino preleva l'utensile, lo scambio di utensili è generalmente completato dall'azione coordinata di manipolatore, magazzino e mandrino.
Rispetto ai router CNC multimandrino, ATC necessita di un solo mandrino nella testa, i componenti del mandrino hanno sufficiente rigidità per soddisfare i requisiti di varie lavorazioni di precisione. Inoltre, il magazzino utensili può immagazzinare un gran numero di utensili per lavorazioni multi-step di parti complesse, il che può migliorare significativamente l'adattabilità e l'efficienza di lavorazione delle macchine utensili. Il sistema ATC è costituito da 2 parti: un magazzino utensili e un dispositivo di cambio utensile automatico. Ha 2 vantaggi principali: il primo è che è riservato un solo mandrino, il che è utile per semplificare la struttura del mandrino e migliorare la rigidità del mandrino; il secondo è che un gran numero di punte del router con diversi tipi e funzioni possono essere immagazzinate nella libreria, il che è comodo per completare varie procedure di lavorazione complesse e multi-step.
Il kit di cambio utensile automatizzato è composto da magazzino utensili, sistema di selezione utensile, meccanismo di cambio utensile e altre parti e la struttura è più complicata. È responsabile del trasferimento della punta tra il caricatore e il mandrino, spingendo la punta da utilizzare sul mandrino e quindi rimandando la punta sostituita al caricatore interno. Sebbene questo metodo di cambio non sia così semplice come il precedente, evita che il magazzino e il mandrino si muovano per il cambio utensile e viene sostituito da un cambio utensile automatizzato. In questo modo, il raggio di movimento dei componenti meccanici viene ridotto, la modifica viene completata più velocemente e anche il layout di progettazione è più flessibile.
Principio di funzionamento
Nel sistema di cambio utensile automatico, il dispositivo che realizza il trasferimento e il carico e scarico dell'utensile tra il magazzino e il mandrino è chiamato cambio utensile. Esistono 2 modi per cambiare gli utensili: il movimento relativo del magazzino e del mandrino e il manipolatore. Il dispositivo che utilizza il movimento relativo del magazzino e del mandrino per realizzare il cambio utensile deve prima restituire l'utensile usato al magazzino quando si cambia l'utensile, quindi estrarre il nuovo utensile dal magazzino. Le 1 azioni non possono essere eseguite contemporaneamente e il tempo di cambio utensile è più lungo.
Tuttavia, il manipolatore cambiautensili può afferrare, caricare e scaricare le punte nel mandrino e nel magazzino contemporaneamente durante il cambio, quindi il tempo di cambio è ulteriormente ridotto. Il metodo di cambio utensile tramite robot è il più ampiamente utilizzato. Questo perché il manipolatore è flessibile nel cambio, veloce nell'azione e semplice nella struttura. Il manipolatore può completare una serie di azioni come afferrare - disegnare - girare - inserire - restituire. Per evitare che la punta cada, l'artiglio mobile del manipolatore è dotato di un meccanismo autobloccante.
Caratteristiche e vantaggi
Viene adottato il mandrino del cambio utensile automatico ad alta potenza, con buone prestazioni di avviamento e coppia elevata, che può dare pieno gioco ai vantaggi dell'alta velocità e della maggiore efficienza della macchina. Adotta un servomotore ad alta coppia prodotto in Giappone, che presenta i vantaggi di bassa rumorosità, alta velocità e alta precisione di posizionamento. Dotato di un esclusivo magazzino utensili, è possibile sostituire le punte del router richieste a piacimento. Il tempo di cambio utensile richiede solo pochi secondi. Il magazzino utensili standard è dotato di 8 utensili e un magazzino utensili di capacità maggiore può essere personalizzato.
Costi
Il costo di una macchina router CNC ATC (Automatic Tool Changer) può variare notevolmente in base alle specifiche della macchina, alle dimensioni, alle caratteristiche e alla marca, in genere variando da circa $10,800 anni in su $100,000. I kit router CNC ATC per hobby entry-level costano in media $12,000, mentre alcuni tavoli router CNC ATC industriali di fascia alta con capacità avanzate, aree di lavoro più grandi e funzionalità aggiuntive tendono a essere più costosi. Tutto sommato, il costo medio per l'acquisto di un router CNC ATC con cambio utensile è di circa $16,000. Si consiglia di consultare produttori o fornitori specifici per un prezzo preciso in base alle proprie esigenze.
La maggior parte dei falegnami è ansiosa di possedere un router CNC ATC, ma alcuni di loro non hanno idea di quanto costi aggiornare una normale macchina CNC con un kit di cambio utensile automatico. Secondo il rapporto di mercato CNC industriale del 2025, dovrai spendere un extra $3.000 a $8.000 in più rispetto a una macchina normale se preferisci farlo da solo.
Specifiche
| Brand | STYLECNC |
| Dimensioni della tabella | 4' x 4', 4' x 6', 4' x 8', 5' x 10', 6' x 12' |
| Axis | 3 assi, 4th Axis, 4 assi, 5 assi |
| Capacità | Lavorazione 2D, Lavorazione 2.5D, 3D lavorazione a macchina |
| Materiali | Legno, Metallo, Alluminio, Rame, Ottone, Pietra, Schiuma, Plastica |
| Tipi | Tipi di hobby per uso domestico e tipi industriali per uso commerciale |
| Software
| AutoCAD, Autodesk Inventor, Alibre, Rhinoceros 3D |
| Controller | OSAI, Syntec, LNC |
| Fascia di prezzo | $ 6,000.00 - $110,000.00 |
| OEM Service | Area di lavoro degli assi X, Y, Z |
| Componenti facoltativi | Collettore di polvere, dispositivo rotante, pompa per vuoto, servomotori, sistema di raffreddamento, mandrino Colombo |
Tipi
I cambiautensili automatici si dividono in 3 tipologie comuni: tipo lineare, tipo a tamburo e tipo a catena. Li presenteremo uno per uno.
Tipo lineare
Questo è un tipo di cambiautensili in linea, utilizzato per magazzini con 4-12 utensili. È caratterizzato da un cambio utensile rapido e facile da usare.
Tipo di batteria
Questo è un tipo di cambiautensili rotativo, noto anche come ATC tipo CTM e ATC tipo disco. Viene utilizzato per caricatori con 8-20 utensili.
Tipo di catena
Viene utilizzato per macchine CNC verticali con velocità di cambio utensile inferiore. È progettato per magazzini con più di 30 utensili, che hanno la migliore capacità di trasporto utensili.
Come cambiare utensile nella lavorazione CNC?
Portautensili rotante
Il portautensili rotante è uno dei più semplici dispositivi di cambio, comunemente utilizzato nei torni CNC. Può essere progettato in varie forme come supporto utensile assiale quadrato, esagonale o a disco. Quattro, 6 o più utensili sono rispettivamente installati sul supporto rotante e le punte vengono cambiate in base alle istruzioni del dispositivo di controllo numerico. Il portautensili rotante deve avere una buona resistenza e rigidità nella struttura per resistere alla resistenza al taglio durante la lavorazione grossolana. Poiché la precisione della lavorazione di tornitura dipende in gran parte dalla posizione della punta dell'utensile, per i torni a controllo numerico computerizzato, la posizione dell'utensile non viene regolata manualmente durante il processo di lavorazione, quindi è più necessario scegliere uno schema di posizionamento affidabile e una struttura di posizionamento ragionevole per garantire l'utensile rotante. Dopo ogni indicizzazione, il rack ha la massima precisione di posizionamento ripetuta possibile (solitamente 0.001-0.005mm). In circostanze normali, l'azione di modifica del supporto rotante include il sollevamento del supporto, l'indicizzazione del supporto e la pressione del supporto.
Sostituzione della testa del mandrino
Il cambio utensile della testa del mandrino è un metodo di cambio utensile relativamente semplice per macchine CNC con utensili rotanti. Questa testa del mandrino è in realtà un magazzino utensili a torretta. Esistono 2 tipi di teste del mandrino: orizzontale e verticale. Di solito, l'indicizzazione della torretta viene utilizzata per sostituire la testa del mandrino per realizzare il cambio utensile automatico. Su ogni mandrino della torretta, gli utensili rotanti necessari per ogni processo sono preinstallati. Quando viene emesso un comando di cambio utensile, ogni testa del mandrino gira a turno nella posizione di lavorazione e il movimento principale viene attivato, in modo che il mandrino corrispondente aziona la punta per ruotare. Altri mandrini in posizioni di non lavorazione vengono scollegati dal movimento principale. Il dispositivo di cambio utensile del mandrino risparmia una serie di operazioni complicate come allentamento automatico, serraggio, scarico, carico e scarico, riducendo così il tempo di cambio e migliorando l'affidabilità del cambio. Tuttavia, a causa della limitazione della posizione dello spazio, le dimensioni strutturali dei componenti del mandrino non possono essere troppo grandi, influenzando così la rigidità del sistema del mandrino. Per garantire la rigidità del mandrino, il numero di mandrini deve essere limitato, altrimenti la dimensione della struttura aumenterà. Pertanto, la testa del mandrino a torretta è solitamente adatta solo per macchine con pochi processi e bassi requisiti di precisione, come le macchine per foratura e fresatura a controllo numerico computerizzato.
Sistema di cambio utensile automatico
Poiché il supporto utensile rotante e il cambio di tipo a torretta non possono ospitare troppi bit, non possono soddisfare le esigenze di lavorazione di parti complesse. Pertanto, le macchine CNC ATC utilizzano principalmente cambi automatici con magazzini utensili. Il dispositivo con un magazzino utensili è costituito da un magazzino e da un meccanismo di cambio utensile e il processo di cambio è più complicato. Innanzitutto, tutti i bit utilizzati nel processo di lavorazione devono essere installati sul supporto standard e, dopo aver pre-regolato le dimensioni all'esterno della macchina, inserirli nel magazzino in un determinato modo. Durante il cambio, selezionare prima il bit nel magazzino, quindi il cambio estrarrà il bit dal magazzino o dal mandrino per la sostituzione, inserirà il nuovo bit nel mandrino e rimetterà il vecchio bit nel magazzino. Il magazzino ha una grande capacità e può essere montato lateralmente o sopra la testa motrice. Poiché c'è un solo mandrino nella testa motrice della macchina con il magazzino di cambio utensile automatico, la rigidità dei componenti del mandrino deve essere elevata per soddisfare i requisiti della lavorazione di precisione. Inoltre, il numero di bit nel magazzino è elevato, quindi è possibile eseguire l'elaborazione multiprocesso di parti complesse, il che migliora notevolmente l'adattabilità e l'efficienza di elaborazione della macchina. Il sistema ATC con magazzino è adatto per centri di foratura e centri di lavorazione.
Come scegliere il caricatore e l'utensile?
Tipo di magazzino utensili
Il magazzino utensili viene utilizzato per riservare un certo numero di punte per fresa, che possono essere scambiate con le punte sul mandrino tramite il manipolatore. Esistono vari tipi di magazzini, come i magazzini a disco e i magazzini a catena. La forma e la capacità dei magazzini devono essere determinate in base all'ambito tecnologico della macchina. Nel magazzino utensili a disco, la direzione della punta per fresa è nella stessa direzione del mandrino. Quando si cambia la punta, la scatola del mandrino si solleva in una certa posizione, in modo che la punta sul mandrino sia allineata con la posizione inferiore del magazzino e la punta per fresa venga bloccata, il mandrino è sotto il controllo del computer, rilascia la maniglia, il magazzino utensili a disco si sposta in avanti, estrae la punta per fresa sul mandrino, quindi il magazzino ruota la punta utilizzata nel processo successivo nella posizione allineata con il mandrino, il magazzino all'indietro, inserisce la nuova punta nel foro del mandrino, il mandrino blocca il supporto, la scatola del mandrino viene abbassata nella posizione di lavoro, l'attività di cambio utensile è completata e il processo successivo inizia a funzionare. I vantaggi di questo dispositivo di cambio utensile sono la struttura semplice, il basso costo e la buona affidabilità del cambio. Lo svantaggio è che il tempo di cambio è lungo ed è adatto per centri di lavorazione con una piccola capacità di magazzino. Per i centri di lavorazione che richiedono una grande capacità di magazzino, verrà utilizzato un magazzino utensili a catena. Il magazzino ha una struttura compatta e una grande capacità di magazzino. La forma dell'anello della catena può essere realizzata in vari tipi in base alla disposizione della macchina. Forma, la posizione di cambio può anche essere sporgente per facilitare il cambio. Quando è necessario aumentare il numero di punte del router, è necessario solo aumentare la lunghezza della catena, il che porta praticità alla progettazione e alla fabbricazione del magazzino.
Metodo di selezione degli strumenti
Ci sono molti bit memorizzati nel magazzino. Prima di ogni cambio, il bit deve essere selezionato. I metodi di selezione degli utensili comunemente utilizzati includono il metodo sequenziale e il metodo arbitrario. Gli utensili vengono inseriti nei supporti del magazzino a turno in base ai requisiti del processo. L'elaborazione consiste nel regolare i bit in sequenza. Quando si elaborano pezzi diversi, l'ordine dei bit nel magazzino deve essere regolato nuovamente. Il vantaggio è che l'azionamento e il controllo del magazzino sono relativamente semplici. Pertanto, questo metodo è adatto per il cambio utensile automatico di macchine a controllo numerico computerizzato di piccole e medie dimensioni con grandi lotti di lavorazione e un numero ridotto di varietà di pezzi. Con lo sviluppo del sistema di controllo numerico, la maggior parte dei sistemi di controllo numerico adotta il metodo di selezione arbitraria degli utensili, che è suddiviso in 3 tipi di codifica del portautensili, codifica degli utensili e tipo di memoria.
Metodo di codifica degli strumenti
Il codice utensile o il codice del supporto devono essere identificati installando una barra di codice sull'utensile o sul supporto, che è generalmente codificato secondo il principio della codifica binaria. Il metodo di selezione adotta una speciale struttura del supporto utensile e ogni bit ha il suo codice, quindi il bit può essere riutilizzato in processi diversi e il bit sostituito non deve essere rimesso nel supporto originale. Il magazzino di grande capacità può essere ridotto di conseguenza. Tuttavia, ogni bit ha uno speciale anello di codifica, la lunghezza è allungata, è difficile da produrre e la struttura del magazzino e del manipolatore diventa complicata. Il metodo di codifica del supporto è che un coltello corrisponde a un supporto. Gli utensili rimossi da un supporto devono essere rimessi sullo stesso supporto. I bit pick and place sono ingombranti e richiedono molto tempo per essere cambiati. Attualmente, il metodo di memoria è ampiamente utilizzato nei centri di lavorazione. In questo modo, il numero e la posizione del supporto nel magazzino possono essere memorizzati di conseguenza nel PLC del sistema CNC. Le informazioni sull'utensile sono sempre memorizzate nel PLC, indipendentemente dal dispositivo in cui è posizionato. Il magazzino è dotato di un dispositivo di rilevamento della posizione, che può ottenere le informazioni sulla posizione di ciascun supporto. In questo modo l'utensile può essere estratto e riportato a piacimento. C'è anche un'origine meccanica sul magazzino, in modo che ogni volta che viene selezionato un coltello, verrà selezionato il coltello più vicino.
Applicazioni
Le macchine router CNC ATC possono essere utilizzate in un'ampia gamma di settori, come mobili e bricolage, artigianato in legno, armadi, schermi, pubblicità, strumenti musicali o industrie di lavorazione di gusci di strumenti di precisione. E i materiali che possono essere lavorati includono principalmente vari materiali non metallici come legno, vetro, pietra, plastica, acrilico e materiali isolanti.
Lavorazione del legno
Porte di casa, 3D lavorazione di pannelli ondulati, ante per armadi, porte in legno massello, porte artigianali in legno, porte senza vernice, zanzariere, fabbricazione di finestre artigianali, lucidatrici per scarpe, armadi e pannelli per macchine da gioco, tavoli per computer e fabbricazione di mobili con pannelli.
Costruzione di stampi
Può realizzare stampi metallici come rame, alluminio, ferro e altro, nonché stampi non metallici come legno, pietra, plastica, PVC e altro.
Pubblicità e hobbisti
Realizzazione di insegne, creazione di loghi, scritte, taglio acrilico, stampaggio blister e decorazioni.
Produzione industriale
Può realizzare tutti i tipi di sculture d'ombra e sculture in rilievo, ampiamente utilizzate nell'industria dell'artigianato e dei regali.
Troubleshooting
Il router CNC con ATC è la classificazione più potente di macchine a controllo numerico computerizzato. Sebbene la forza e la velocità di lavorazione siano incomparabili ad altre macchine a controllo numerico computerizzato, come attrezzatura meccanica completamente automatizzata, anche l'ispezione e la manutenzione giornaliere sono molto necessarie. Un router CNC con cambio utensile è completamente diverso dai metodi di rilevamento e diagnosi dei guasti delle normali macchine a controllo numerico computerizzato.
Metodo di ispezione del funzionamento della macchina
Il metodo di ispezione operativa è un metodo di osservazione e monitoraggio del funzionamento effettivo della macchina per determinare la posizione del malfunzionamento e quindi tracciare la causa principale del guasto. In generale, i kit di macchine a controllo numerico computerizzato adottano parti di controllo idrauliche e pneumatiche, come il cambio utensile automatico, il dispositivo di cambio tavolo, il dispositivo di fissaggio e trasmissione, ecc., che possono essere utilizzati per determinare la causa del guasto tramite diagnosi del movimento.
Metodo di analisi dello stato
Il sistema CNC non solo può visualizzare informazioni di diagnosi di guasto, ma anche fornire vari stati di diagnosi sotto forma di indirizzo di diagnosi e dati di diagnosi. Ad esempio, quando il sistema torna al punto di riferimento in modo errato, è possibile controllare il valore di stato del parametro rilevante per determinare la causa del guasto.
Metodo di controllo della programmazione CNC
Il metodo di controllo della programmazione CNC è anche chiamato metodo di test della funzione del programma. È un metodo per confermare la causa del guasto compilando un segmento speciale del programma di test. È possibile utilizzare il metodo di programmazione manuale per compilare un programma di test della funzione per le funzioni di sistema (come posizionamento lineare, interpolazione circolare, filettatura, cicli fissi, programmi macro utente, ecc.) ed eseguire il programma di test per verificare l'accuratezza e l'affidabilità della macchina per eseguire queste funzioni, quindi determinare la causa del guasto. Di solito un programma di test è scritto con istruzioni per riparare la macchina e il programma viene eseguito quando si verifica un guasto per determinare di cosa si tratta.
Metodo di ispezione dello strumento
Il metodo di ispezione degli strumenti si riferisce all'uso di strumenti elettrici convenzionali per misurare la tensione di ciascun gruppo di alimentatori CA e CC, segnali CC di fase e impulsivi, ecc., per individuare guasti.
Metodo di autodiagnosi del sistema di controllo numerico
L'autodiagnosi del sistema di controllo numerico è un metodo diagnostico che utilizza il programma di autodiagnosi interno o uno speciale software diagnostico del sistema per autodiagnosticare e testare l'hardware chiave all'interno del sistema e il software di controllo del sistema. Include principalmente l'autodiagnosi all'accensione, il monitoraggio online e il test offline. La macchina CNC utilizza la funzione di autodiagnosi del sistema, che può facilmente visualizzare lo stato del segnale di interfaccia tra il sistema e ciascuna parte e scoprire la posizione generale del guasto. È il metodo più comunemente utilizzato nel processo di diagnosi dei guasti.
