Proceso de cambio automático de herramienta en centro de mecanizado CNC
Un proceso de cambio automático de herramienta de máquina herramienta de centro de mecanizado de pórtico ligero:
1. Descripción de la máquina del centro de mecanizado de pórtico ligero
La máquina de pórtico para trabajo liviano es una máquina de pórtico con viga fija y movimiento de mesa con o sin almacén de herramientas. La máquina herramienta consta de una cama, una columna y una viga fija para formar un marco cerrado de alta rigidez.
La mesa de trabajo realiza un movimiento longitudinal en el riel de la cama, que es una coordenada X;
La placa deslizante realiza un movimiento lateral en el riel de guía del haz, que es una coordenada Y;
El cabezal de fresado y mandrinado realiza movimientos verticales en el riel deslizante, que es la coordenada Z.
La máquina herramienta adopta el sistema de control SIEMENS840DE, y los ejes X, Y y Z de la máquina herramienta son todos ejes de control CNC. El husillo es impulsado por un motor de husillo de CA de Siemens, y la alimentación de tres vías X, Y y Z es impulsada por un servomotor de Siemens. Se pueden realizar interpolaciones lineales tridimensionales, interpolaciones circulares bidimensionales y cualquier enlace de tres ejes.
2. Requisitos de control automático de cambio de herramienta
2.1 Control de almacén de herramientas
El cargador de máquina herramienta puede ser un cargador de discos con una capacidad de cargador de 20 bits. El husillo y el cambiador de herramientas usan un robot sin robot, y la herramienta se usa para encontrar el cuchillo cerca, y la herramienta se cambia directamente in situ; También es posible usar un cargador de herramientas de cadena con una capacidad de cargador de herramientas de 40 cuchillos, un robot, cualquier cuchillo y cualquier cambio de herramienta. El disco del cargador es accionado por el motor a través de la reducción de velocidad del engranaje, con controles positivos, de marcha atrás y parada. Para detener rápidamente el almacén de herramientas, se agrega un freno de fricción apagado al eje de salida del motor. Cuando se emite la señal de parada, el electroimán del freno se desactiva, de modo que el almacén de herramientas deja de girar. La indexación y el posicionamiento de la rotación del disco del cargador se realiza mediante un mecanismo de Markov, un interruptor cero y un interruptor de conteo. Cada vez que la revista se transfiere a una ubicación, el interruptor de conteo funciona una vez. Cuando el cargador se pone a cero, el interruptor de cero también actúa. Cuando el cargador se transfiere a la ubicación especificada, se activa el interruptor de conteo o el interruptor de cero. En este momento, el motor se detiene y el freno se desactiva, de modo que el cargador se detiene y el mecanismo de Markov se coloca con precisión en la posición de cambio de herramienta. Después de detener el cargador, el interruptor de conteo o el interruptor de cero se apaga y se debe activar una alarma.
2.2 Control neumático
El interruptor de la puerta protectora del almacén de herramientas y el aire de soplado del cono del husillo se controlan neumáticamente, y el gas fuente de gas se procesa y se suministra al cilindro. El interruptor de la puerta de protección del almacén de herramientas es accionado por un cilindro, y el control se completa con una válvula de inversión de dos posiciones, cuatro vías, doblemente controlada electrónicamente. Las características de la válvula de inversión son:
Las dos posiciones de la válvula de inversión están controladas por dos electroimanes, y la válvula de inversión solo necesita dar al electroimán una señal eléctrica corta (el tiempo de espera de la señal eléctrica es 2 s) para completar la conmutación. La válvula de inversión cambiará a otra posición solo después de dar una señal eléctrica corta al otro electroimán. El golpe del cono del husillo se usa para limpiar el cono del husillo, y el golpe está conectado por una válvula de cierre de dos posiciones y tres motores. Cuando se inicia la cuchilla suelta, el electroimán se energiza y el orificio del cono se sopla hasta que se termina el estado de la cuchilla suelta, el electroimán se desenergiza y se detiene el soplado de aire.
2.3 Control de brocha de husillo
El eje principal está equipado con un mecanismo de tensión automática de herramienta, que se tensa mediante un resorte de disco y se libera hidráulicamente. El apriete y aflojamiento de la herramienta se controla mediante una válvula solenoide de cuatro posiciones y dos posiciones. El mecanismo de brochado se divide en un cuchillo, un cuchillo y un cuchillo. Los tres estados son monitoreados por tres interruptores sensores sin contacto.
El apriete y aflojamiento de la herramienta se puede controlar mediante comandos o botones en el panel del operador. La liberación y la tensión de la herramienta deben mostrarse en el panel. La rotación del husillo y la acción de apriete y aflojamiento de la herramienta están enclavados.
3) agencias de Markov
Proceso de operación del almacén de herramientas El almacén de herramientas de este centro de mecanizado se compone del disco del almacén de herramientas del mecanismo Markov, interruptor de posición cero, interruptor de conteo, válvula de interruptor de puerta del almacén de herramientas, interruptor de desplazamiento y válvula de soplado de aire del husillo. El cambio automático de herramienta del almacén de herramientas del mecanismo de Markov es mover el husillo al almacén de herramientas y usar los cuchillos sueltos del husillo para agarrar directamente la cuchilla y volver a colocar el cuchillo en el almacén de herramientas. Se requiere un movimiento lento al acercarse al disco del cargador y al salir del disco del cargador para evitar accidentes causados por colisiones con el cargador de herramientas o la herramienta. En otros lugares, se requiere un movimiento rápido para ahorrar tiempo. El movimiento del cargador incluye tres procesos: la pinza del husillo, la cuchilla de retorno del husillo y el cambio de herramienta del husillo. Varios puntos a los que se moverá el huso, y S1 a S14 indican el proceso de movimiento del ariete y deslizamiento. Los tres procesos de captura de husillo, cuchilla de retorno de husillo y cambio de herramienta de husillo se pueden analizar gráficamente.
3.1 Proceso de agarre del husillo
La pinza de husillo es un cuchillo que requiere un husillo sin cuchillo para agarrar el cabezal de corte. La acción es que el eje Y se mueve lateralmente a la parte superior del cargador, y el eje Z se mueve hacia abajo a la posición de la herramienta y agarra la cuchilla. El eje Y se aleja lateralmente del cargador (el contenido de los corchetes es una descripción de las acciones de los ejes Y y Z):
S1 (eje Z a P0, rápido) → S2 (eje Y a P1, rápido) → Orientación del husillo, entra en vigor el primer límite suave, se abre la puerta del cargador → S8 (eje Y a P2, rápido) → Cuchilla suelta del husillo → S7 (eje Z a P3, rápido) → S6 (eje Z a P4, velocidad lenta) → Cuchilla de apriete del husillo → S12 (eje Y a P5, velocidad lenta) → S13 (eje Y a P6, rápido) → S14 (eje Z a P1, rápido) → El segundo límite de software es válido, la orientación del husillo se cancela y la puerta del cargador está cerrada.
3.2 Proceso de retorno del husillo
La cuchilla de retorno del husillo debe devolver la cuchilla del husillo a la posición original en el almacén de herramientas. La acción es que el eje Y se mueve lateralmente a la posición de la herramienta y se suelta la cuchilla. Z se aleja de la herramienta hacia la parte superior del cargador, y el eje Y abandona el cargador lateralmente:
S1 (eje Z a P0, rápido) → S2 (eje Y a P1, rápido) → Orientación del husillo, el primer límite suave tiene efecto → S3 (eje Z a P6, rápido) → Puerta del cargador abierta → S4 (eje Y a P5, rápido) → S5 (eje Y a P4, velocidad lenta) → Cuchillo suelto → S11 (eje Z a P3, velocidad lenta) → S10 (eje Z a P2, rápido) → S9 (eje Y a P1, rápido) → El segundo límite de software es válido, la orientación del husillo se cancela, el husillo se aprieta y la puerta del cargador está cerrada.
3,3 Proceso de cambio de herramienta de husillo
Se requiere cambiar la herramienta del husillo para devolver la cuchilla del husillo a la posición original de la herramienta en el almacén de herramientas, y luego agarrar otra cuchilla en el almacén de herramientas. La acción es que el eje Y se mueve lateralmente para alcanzar la ubicación de la herramienta y se libera la cuchilla. Z se aleja de la herramienta hacia la parte superior del cargador, el cargador de herramientas gira para encontrar la cuchilla, y después de que el eje Z se mueve hacia abajo a la posición de la herramienta y agarra la cuchilla, el eje Y se aleja lateralmente del cargador:
S1 (eje Z a P0, rápido) → S2 (eje Y a P1, rápido) → Orientación del husillo, el primer límite suave tiene efecto → S3 (eje Z a P6, rápido) → Puerta de cuchillo abierta → S4 (eje Y a P5, rápido) → S5 (eje Y a P4, velocidad lenta) → Cuchillo suelto → S11 (eje Z a P3, velocidad lenta) → S10 (eje Z a P2, rápido) → El almacén de herramientas gira y el almacén de herramientas busca un cuchillo. → S7 (eje Z a P3, rápido) → S6 (eje Z a P4, velocidad lenta) → Cuchilla de apriete del husillo → S12 (eje Y a P5, velocidad lenta) → S13 (eje Y a P6, rápido) → S14 (eje Z a P1, rápido) → El segundo límite de software es válido, la orientación del husillo se cancela y la puerta del cargador está cerrada.
Segundo,Descripción del programa de control automático del cargador de herramientas de Ma
De acuerdo con los requisitos de control automático de cambio de herramienta y el proceso de acción, el PLC está programado para que el ATC funcione normalmente.
1. Centro de procesamiento de disposición de puntos de E / S
1.1 Disposición del punto de entrada I33.2:
El eje está en su lugar con el cuchillo en su lugar (posición superior),
I33.3: interruptor de cuchilla de apriete del husillo en su lugar (mediana),
I33.4: Interruptor de cuchilla suelta del eje en su lugar (posición inferior),
I36.3: se presiona el interruptor del botón de liberación del husillo, I36.4: se presiona el interruptor del botón de la cuchilla apretada del husillo, I62.0: el cargador de herramientas ATC es efectivo,
I62.1: el cargador de herramientas ATC no es válido,
I62.2: La revista está corriendo,
I62.3: el almacén de herramientas vuelve a cero,
I62.4: el almacén de herramientas gira hacia adelante,
I62.5: el almacén de herramientas se invierte,
I62.7: recuento de revistas,
I63.0: cargador de herramientas cero,
I63.1: la puerta de la revista está abierta,
I63.2: Puerta del almacén de herramientas cerrada,
I63.3: Monitoreo del motor del almacén de herramientas,
I63.4: Bloqueo del cargador de herramientas.
1.2 disposición del punto de salida
Q49.0: Válvula de cuchilla suelta del husillo,
Q49.3: el eje está suelto,
Q56.0: ARC es válido para el almacén de herramientas,
Q56.1: La revista está corriendo,
Q56.2: El motor del almacén de herramientas gira hacia adelante.
Q56.3: El motor del almacén de herramientas está invertido.
Q56.4: freno del cargador de herramientas,
Q56.5: Se abre la puerta de la revista,
Q56.6: Válvula de cierre de la puerta del almacén de herramientas,
Q56.7: Válvula de soplado del husillo.
2. Instrucciones de disposición del bloque de funciones del programa
FC51: husillo brocha suelta,
FC66: procesamiento del código T del cargador de herramientas de Ma,
FC67: procesamiento del código M de la revista de herramientas Markov,
FC68: Procesamiento integral de la revista de herramientas de Markov.
3. Instrucciones de depuración del programa PLC
Cuando se encarga el almacén de herramientas, es necesario realizar una depuración de un solo paso en cada componente eléctrico para garantizar que cada componente eléctrico pueda funcionar normalmente; Luego, de acuerdo con el cuchillo, el cambio de cuchillo, el retorno del cuchillo y otras acciones, se realiza la ejecución manual de todas las acciones para verificar la ejecución del programa; Finalmente, los comandos T y M se pueden usar para realizar la ejecución automática continua del programa en el modo automático, de modo que el almacén de herramientas pueda funcionar normalmente.
1. Descripción de la máquina del centro de mecanizado de pórtico ligero
La máquina de pórtico para trabajo liviano es una máquina de pórtico con viga fija y movimiento de mesa con o sin almacén de herramientas. La máquina herramienta consta de una cama, una columna y una viga fija para formar un marco cerrado de alta rigidez.
La mesa de trabajo realiza un movimiento longitudinal en el riel de la cama, que es una coordenada X;
La placa deslizante realiza un movimiento lateral en el riel de guía del haz, que es una coordenada Y;
El cabezal de fresado y mandrinado realiza movimientos verticales en el riel deslizante, que es la coordenada Z.
La máquina herramienta adopta el sistema de control SIEMENS840DE, y los ejes X, Y y Z de la máquina herramienta son todos ejes de control CNC. El husillo es impulsado por un motor de husillo de CA de Siemens, y la alimentación de tres vías X, Y y Z es impulsada por un servomotor de Siemens. Se pueden realizar interpolaciones lineales tridimensionales, interpolaciones circulares bidimensionales y cualquier enlace de tres ejes.
2. Requisitos de control automático de cambio de herramienta
2.1 Control de almacén de herramientas
El cargador de máquina herramienta puede ser un cargador de discos con una capacidad de cargador de 20 bits. El husillo y el cambiador de herramientas usan un robot sin robot, y la herramienta se usa para encontrar el cuchillo cerca, y la herramienta se cambia directamente in situ; También es posible usar un cargador de herramientas de cadena con una capacidad de cargador de herramientas de 40 cuchillos, un robot, cualquier cuchillo y cualquier cambio de herramienta. El disco del cargador es accionado por el motor a través de la reducción de velocidad del engranaje, con controles positivos, de marcha atrás y parada. Para detener rápidamente el almacén de herramientas, se agrega un freno de fricción apagado al eje de salida del motor. Cuando se emite la señal de parada, el electroimán del freno se desactiva, de modo que el almacén de herramientas deja de girar. La indexación y el posicionamiento de la rotación del disco del cargador se realiza mediante un mecanismo de Markov, un interruptor cero y un interruptor de conteo. Cada vez que la revista se transfiere a una ubicación, el interruptor de conteo funciona una vez. Cuando el cargador se pone a cero, el interruptor de cero también actúa. Cuando el cargador se transfiere a la ubicación especificada, se activa el interruptor de conteo o el interruptor de cero. En este momento, el motor se detiene y el freno se desactiva, de modo que el cargador se detiene y el mecanismo de Markov se coloca con precisión en la posición de cambio de herramienta. Después de detener el cargador, el interruptor de conteo o el interruptor de cero se apaga y se debe activar una alarma.
2.2 Control neumático
El interruptor de la puerta protectora del almacén de herramientas y el aire de soplado del cono del husillo se controlan neumáticamente, y el gas fuente de gas se procesa y se suministra al cilindro. El interruptor de la puerta de protección del almacén de herramientas es accionado por un cilindro, y el control se completa con una válvula de inversión de dos posiciones, cuatro vías, doblemente controlada electrónicamente. Las características de la válvula de inversión son:
Las dos posiciones de la válvula de inversión están controladas por dos electroimanes, y la válvula de inversión solo necesita dar al electroimán una señal eléctrica corta (el tiempo de espera de la señal eléctrica es 2 s) para completar la conmutación. La válvula de inversión cambiará a otra posición solo después de dar una señal eléctrica corta al otro electroimán. El golpe del cono del husillo se usa para limpiar el cono del husillo, y el golpe está conectado por una válvula de cierre de dos posiciones y tres motores. Cuando se inicia la cuchilla suelta, el electroimán se energiza y el orificio del cono se sopla hasta que se termina el estado de la cuchilla suelta, el electroimán se desenergiza y se detiene el soplado de aire.
2.3 Control de brocha de husillo
El eje principal está equipado con un mecanismo de tensión automática de herramienta, que se tensa mediante un resorte de disco y se libera hidráulicamente. El apriete y aflojamiento de la herramienta se controla mediante una válvula solenoide de cuatro posiciones y dos posiciones. El mecanismo de brochado se divide en un cuchillo, un cuchillo y un cuchillo. Los tres estados son monitoreados por tres interruptores sensores sin contacto.
El apriete y aflojamiento de la herramienta se puede controlar mediante comandos o botones en el panel del operador. La liberación y la tensión de la herramienta deben mostrarse en el panel. La rotación del husillo y la acción de apriete y aflojamiento de la herramienta están enclavados.
3) agencias de Markov
Proceso de operación del almacén de herramientas El almacén de herramientas de este centro de mecanizado se compone del disco del almacén de herramientas del mecanismo Markov, interruptor de posición cero, interruptor de conteo, válvula de interruptor de puerta del almacén de herramientas, interruptor de desplazamiento y válvula de soplado de aire del husillo. El cambio automático de herramienta del almacén de herramientas del mecanismo de Markov es mover el husillo al almacén de herramientas y usar los cuchillos sueltos del husillo para agarrar directamente la cuchilla y volver a colocar el cuchillo en el almacén de herramientas. Se requiere un movimiento lento al acercarse al disco del cargador y al salir del disco del cargador para evitar accidentes causados por colisiones con el cargador de herramientas o la herramienta. En otros lugares, se requiere un movimiento rápido para ahorrar tiempo. El movimiento del cargador incluye tres procesos: la pinza del husillo, la cuchilla de retorno del husillo y el cambio de herramienta del husillo. Varios puntos a los que se moverá el huso, y S1 a S14 indican el proceso de movimiento del ariete y deslizamiento. Los tres procesos de captura de husillo, cuchilla de retorno de husillo y cambio de herramienta de husillo se pueden analizar gráficamente.
3.1 Proceso de agarre del husillo
La pinza de husillo es un cuchillo que requiere un husillo sin cuchillo para agarrar el cabezal de corte. La acción es que el eje Y se mueve lateralmente a la parte superior del cargador, y el eje Z se mueve hacia abajo a la posición de la herramienta y agarra la cuchilla. El eje Y se aleja lateralmente del cargador (el contenido de los corchetes es una descripción de las acciones de los ejes Y y Z):
S1 (eje Z a P0, rápido) → S2 (eje Y a P1, rápido) → Orientación del husillo, entra en vigor el primer límite suave, se abre la puerta del cargador → S8 (eje Y a P2, rápido) → Cuchilla suelta del husillo → S7 (eje Z a P3, rápido) → S6 (eje Z a P4, velocidad lenta) → Cuchilla de apriete del husillo → S12 (eje Y a P5, velocidad lenta) → S13 (eje Y a P6, rápido) → S14 (eje Z a P1, rápido) → El segundo límite de software es válido, la orientación del husillo se cancela y la puerta del cargador está cerrada.
3.2 Proceso de retorno del husillo
La cuchilla de retorno del husillo debe devolver la cuchilla del husillo a la posición original en el almacén de herramientas. La acción es que el eje Y se mueve lateralmente a la posición de la herramienta y se suelta la cuchilla. Z se aleja de la herramienta hacia la parte superior del cargador, y el eje Y abandona el cargador lateralmente:
S1 (eje Z a P0, rápido) → S2 (eje Y a P1, rápido) → Orientación del husillo, el primer límite suave tiene efecto → S3 (eje Z a P6, rápido) → Puerta del cargador abierta → S4 (eje Y a P5, rápido) → S5 (eje Y a P4, velocidad lenta) → Cuchillo suelto → S11 (eje Z a P3, velocidad lenta) → S10 (eje Z a P2, rápido) → S9 (eje Y a P1, rápido) → El segundo límite de software es válido, la orientación del husillo se cancela, el husillo se aprieta y la puerta del cargador está cerrada.
3,3 Proceso de cambio de herramienta de husillo
Se requiere cambiar la herramienta del husillo para devolver la cuchilla del husillo a la posición original de la herramienta en el almacén de herramientas, y luego agarrar otra cuchilla en el almacén de herramientas. La acción es que el eje Y se mueve lateralmente para alcanzar la ubicación de la herramienta y se libera la cuchilla. Z se aleja de la herramienta hacia la parte superior del cargador, el cargador de herramientas gira para encontrar la cuchilla, y después de que el eje Z se mueve hacia abajo a la posición de la herramienta y agarra la cuchilla, el eje Y se aleja lateralmente del cargador:
S1 (eje Z a P0, rápido) → S2 (eje Y a P1, rápido) → Orientación del husillo, el primer límite suave tiene efecto → S3 (eje Z a P6, rápido) → Puerta de cuchillo abierta → S4 (eje Y a P5, rápido) → S5 (eje Y a P4, velocidad lenta) → Cuchillo suelto → S11 (eje Z a P3, velocidad lenta) → S10 (eje Z a P2, rápido) → El almacén de herramientas gira y el almacén de herramientas busca un cuchillo. → S7 (eje Z a P3, rápido) → S6 (eje Z a P4, velocidad lenta) → Cuchilla de apriete del husillo → S12 (eje Y a P5, velocidad lenta) → S13 (eje Y a P6, rápido) → S14 (eje Z a P1, rápido) → El segundo límite de software es válido, la orientación del husillo se cancela y la puerta del cargador está cerrada.
Segundo,Descripción del programa de control automático del cargador de herramientas de Ma
De acuerdo con los requisitos de control automático de cambio de herramienta y el proceso de acción, el PLC está programado para que el ATC funcione normalmente.
1. Centro de procesamiento de disposición de puntos de E / S
1.1 Disposición del punto de entrada I33.2:
El eje está en su lugar con el cuchillo en su lugar (posición superior),
I33.3: interruptor de cuchilla de apriete del husillo en su lugar (mediana),
I33.4: Interruptor de cuchilla suelta del eje en su lugar (posición inferior),
I36.3: se presiona el interruptor del botón de liberación del husillo, I36.4: se presiona el interruptor del botón de la cuchilla apretada del husillo, I62.0: el cargador de herramientas ATC es efectivo,
I62.1: el cargador de herramientas ATC no es válido,
I62.2: La revista está corriendo,
I62.3: el almacén de herramientas vuelve a cero,
I62.4: el almacén de herramientas gira hacia adelante,
I62.5: el almacén de herramientas se invierte,
I62.7: recuento de revistas,
I63.0: cargador de herramientas cero,
I63.1: la puerta de la revista está abierta,
I63.2: Puerta del almacén de herramientas cerrada,
I63.3: Monitoreo del motor del almacén de herramientas,
I63.4: Bloqueo del cargador de herramientas.
1.2 disposición del punto de salida
Q49.0: Válvula de cuchilla suelta del husillo,
Q49.3: el eje está suelto,
Q56.0: ARC es válido para el almacén de herramientas,
Q56.1: La revista está corriendo,
Q56.2: El motor del almacén de herramientas gira hacia adelante.
Q56.3: El motor del almacén de herramientas está invertido.
Q56.4: freno del cargador de herramientas,
Q56.5: Se abre la puerta de la revista,
Q56.6: Válvula de cierre de la puerta del almacén de herramientas,
Q56.7: Válvula de soplado del husillo.
2. Instrucciones de disposición del bloque de funciones del programa
FC51: husillo brocha suelta,
FC66: procesamiento del código T del cargador de herramientas de Ma,
FC67: procesamiento del código M de la revista de herramientas Markov,
FC68: Procesamiento integral de la revista de herramientas de Markov.
3. Instrucciones de depuración del programa PLC
Cuando se encarga el almacén de herramientas, es necesario realizar una depuración de un solo paso en cada componente eléctrico para garantizar que cada componente eléctrico pueda funcionar normalmente; Luego, de acuerdo con el cuchillo, el cambio de cuchillo, el retorno del cuchillo y otras acciones, se realiza la ejecución manual de todas las acciones para verificar la ejecución del programa; Finalmente, los comandos T y M se pueden usar para realizar la ejecución automática continua del programa en el modo automático, de modo que el almacén de herramientas pueda funcionar normalmente.
Conclusión
Nuestro ATC ha logrado un buen control y requisitos operativos al ejecutar pruebas en múltiples productos en la empresa. Debido a que el principio y la experiencia de ATC son similares, existen ciertas funciones de referencia para diferentes tipos de máquinas herramienta CNC.
Nuestro ATC ha logrado un buen control y requisitos operativos al ejecutar pruebas en múltiples productos en la empresa. Debido a que el principio y la experiencia de ATC son similares, existen ciertas funciones de referencia para diferentes tipos de máquinas herramienta CNC.
