Routeurs CNC automatiques avec changeur d'outils pour tous les budgets

Définition

Le changeur d'outils automatique est un dispositif permettant de transférer, charger et décharger des outils entre la broche et le magasin d'outils. Automatic Tool Changer est le nom complet d’ATC dans l’usinage CNC.

Les kits de changeur d'outils automatique entraînent la machine CNC avec un travail continu, c'est-à-dire qu'une fois chaque processus terminé, le nouvel outil utilisé dans le processus suivant est automatiquement remplacé par la broche et la broche récupère l'outil, l'échange d'outils est généralement complété par l'action coordonnée du manipulateur, du magasin et de la broche.

Par rapport aux routeurs CNC multibroches, l'ATC n'a besoin que d'une seule broche dans la poupée fixe, les composants de la broche ont une rigidité suffisante pour répondre aux exigences de divers usinages de précision. De plus, le magasin d'outils peut stocker un grand nombre d'outils pour l'usinage en plusieurs étapes de pièces complexes, ce qui peut améliorer considérablement l'adaptabilité et l'efficacité d'usinage des machines-outils. Le système ATC se compose de 2 parties : un magasin d'outils et un dispositif de changement d'outil automatique. Il présente 2 avantages majeurs : le premier est qu'une seule broche est réservée, ce qui est bénéfique pour simplifier la structure de la broche et améliorer la rigidité de la broche ; le deuxième est qu'un grand nombre de fraises de toupie de différents types et fonctions peuvent être stockées dans la bibliothèque, ce qui est pratique pour réaliser diverses procédures de traitement complexes et en plusieurs étapes.

Le kit de changeur d'outils automatisé est composé d'un magasin d'outils, d'un système de sélection d'outils, d'un mécanisme d'échange d'outils et d'autres pièces, et la structure est plus compliquée. Il est chargé de transférer le foret entre le magasin et la broche, de pousser le foret à utiliser vers la broche, puis de renvoyer le foret remplacé au magasin à l'intérieur. Bien que cette méthode de changement ne soit pas aussi simple que la précédente, elle évite le déplacement du magasin et de la broche lors du changement d'outil et est remplacée par un changeur d'outils automatisé. De cette manière, la plage de mouvement des composants mécaniques est réduite, le changement est effectué plus rapidement et la disposition de conception est également plus flexible.

Principe de fonctionnement

Dans le système de changement automatique d'outils, le dispositif qui réalise le transfert et le chargement et le déchargement de l'outil entre le magasin et la broche est appelé changeur d'outils. Il existe 2 façons d'échanger des outils : le mouvement relatif du magasin et de la broche, et le manipulateur. Le dispositif qui utilise le mouvement relatif du magasin et de la broche pour réaliser l'échange d'outils doit d'abord remettre l'outil utilisé dans le magasin lors du changement d'outil, puis retirer le nouvel outil du magasin. Les 1 actions ne peuvent pas être effectuées en même temps et le temps de changement d'outil est plus long.

Cependant, le manipulateur changeur d'outils peut saisir et charger et décharger les embouts dans la broche et dans le magasin en même temps pendant le changement, ce qui réduit encore davantage le temps de changement. La méthode de changement d'outils à l'aide d'un robot est la plus largement utilisée. En effet, le manipulateur est flexible dans le changement, rapide dans l'action et simple dans la structure. Le manipulateur peut effectuer une série d'actions telles que saisir - tirer - tourner - insérer - retourner. Afin d'empêcher la chute de l'embout, la griffe mobile du manipulateur est équipée d'un mécanisme autobloquant.

Caractéristiques et avantages

La broche de changement d'outils automatique haute puissance est adoptée, avec de bonnes performances de démarrage et un couple élevé, ce qui peut tirer pleinement parti des avantages de la vitesse élevée et de l'efficacité supérieure de la machine. Elle adopte un servomoteur à couple élevé fabriqué au Japon, qui présente les avantages d'un faible bruit, d'une vitesse élevée et d'une précision de positionnement élevée. Équipé d'un magasin d'outils unique, vous pouvez échanger les fraises requises à volonté. Le temps de changement d'outil ne prend que quelques secondes. Le magasin d'outils standard est livré avec 8 outils et un magasin d'outils de plus grande capacité peut être personnalisé.

Coût

Le coût d'une machine de routeur CNC ATC (changeur d'outils automatique) peut varier considérablement en fonction des spécifications, de la taille, des fonctionnalités et de la marque de la machine, allant généralement d'environ $10,800 à plus $100,000. Les kits de routeurs CNC ATC pour débutants coûtent en moyenne $12,000, tandis que certaines tables de toupie CNC ATC industrielles haut de gamme avec des capacités avancées, des zones de travail plus grandes et des fonctionnalités supplémentaires ont tendance à être plus chères. Dans l'ensemble, le coût moyen d'achat d'une toupie CNC ATC avec changeur d'outils est d'environ $16,000. Il est conseillé de consulter des fabricants ou des fournisseurs spécifiques pour obtenir des prix précis en fonction de vos besoins.

La plupart des menuisiers rêvent de posséder une défonceuse CNC ATC, mais certains ignorent le coût de la mise à niveau d'une machine CNC ordinaire avec un kit de changement d'outils automatique. 2025 rapport sur le marché de la CNC industrielle, vous devrez dépenser un montant supplémentaire $3,000 à $8,000 en plus d'une machine ordinaire si vous voulez le faire vous-même.

Caractéristiques

Types

Les changeurs d'outils automatiques sont divisés en 3 types courants : type linéaire, type à tambour et type à chaîne, nous les présenterons un par un.

Type linéaire

Il s'agit d'un type de changeur en ligne, utilisé pour les magasins contenant de 4 à 12 outils. Il se caractérise par un changement d'outil rapide et une utilisation simple.

Type de tambour

Il s'agit d'un type de changeur rotatif, également connu sous le nom de CTM type ATC et de type ATC à disque. Il est utilisé pour les magasins contenant 8 à 20 outils.

Type de chaîne

Il est utilisé pour les machines CNC verticales avec une vitesse de changement d'outils plus faible. Il est conçu pour les magasins de plus de 30 outils, ce qui offre la meilleure capacité de charge d'outils.

Comment changer d'outil dans l'usinage CNC ?

Porte-outil rotatif

Le porte-outil rotatif est l'un des changeurs les plus simples, couramment utilisé sur les tours à commande numérique. Il peut prendre différentes formes, telles qu'un porte-outil axial carré, hexagonal ou à disque. Quatre, six outils ou plus sont installés sur le porte-outil rotatif, et les embouts sont changés selon les instructions de la commande numérique. Le porte-outil rotatif doit présenter une structure solide et rigide pour résister à la coupe lors de l'ébauche. La précision du tournage dépendant largement de la position de la pointe de l'outil, sur les tours à commande numérique, la position de l'outil n'est pas réglée manuellement pendant l'usinage. Il est donc essentiel de choisir un système de positionnement fiable et une structure de positionnement raisonnable pour garantir la sécurité de l'outil rotatif. Après chaque indexation, la crémaillère offre la plus grande précision de positionnement possible (généralement). 0.001-0.005mm). Dans des circonstances normales, l'action de changement du support rotatif comprend le levage du support, l'indexation du support et la pression du support.

Changement de la tête de broche

Le changement d'outil de la tête de broche est une méthode de changement d'outil relativement simple pour les machines CNC avec outils rotatifs. Cette tête de broche est en fait un magasin d'outils à tourelle. Il existe 2 types de têtes de broche : horizontales et verticales. Habituellement, l'indexation de la tourelle est utilisée pour remplacer la tête de broche afin de réaliser un changement d'outil automatique. Sur chaque broche de la tourelle, les outils rotatifs nécessaires à chaque processus sont préinstallés. Lorsqu'une commande de changement d'outil est émise, chaque tête de broche tourne à tour de rôle vers la position de traitement et le mouvement principal est activé, de sorte que la broche correspondante entraîne le foret en rotation. Les autres broches en position de non-usinage sont déconnectées du mouvement principal. Le dispositif de changement d'outil de broche permet d'économiser une série d'opérations compliquées telles que le desserrage, le serrage, le déchargement, le chargement et le déchargement automatiques, ce qui réduit le temps de changement et améliore la fiabilité du changement. Cependant, en raison de la limitation de la position spatiale, la taille structurelle des composants de la broche ne peut pas être trop grande, ce qui affecte la rigidité du système de broche. Afin de garantir la rigidité de la broche, le nombre de broches doit être limité, sinon la taille de la structure sera augmentée. Par conséquent, la tête de broche à tourelle ne convient généralement qu'aux machines ayant peu de processus et de faibles exigences de précision, telles que les perceuses et les fraiseuses à commande numérique par ordinateur.

Système de changement d'outil automatique

Étant donné que le support d'outil rotatif et le changeur de type tête de tourelle ne peuvent pas accueillir trop de bits, ils ne peuvent pas répondre aux besoins de traitement de pièces complexes. Par conséquent, les machines CNC ATC utilisent principalement des changeurs automatiques avec magasins d'outils. L'appareil avec un magasin d'outils se compose d'un magasin et d'un mécanisme de changement d'outil, et le processus de changement est plus compliqué. Tout d'abord, tous les bits utilisés dans le processus d'usinage doivent être installés sur le support standard, et après avoir pré-réglé la taille à l'extérieur de la machine, les mettre dans le magasin d'une certaine manière. Lors du changement, sélectionnez d'abord le bit dans le magasin, puis le changeur retirera le bit du magasin ou de la broche pour l'échange, placera le nouveau bit dans la broche et remettra l'ancien bit dans le magasin. Le magasin a une grande capacité et peut être monté sur le côté ou au-dessus de la poupée. Comme il n'y a qu'une seule broche dans la poupée de la machine avec le magasin de changement d'outil automatique, la rigidité des composants de la broche doit être élevée pour répondre aux exigences de l'usinage de précision. De plus, le nombre de bits dans le magasin est important, ce qui permet d'effectuer des usinages multi-processus de pièces complexes, ce qui améliore considérablement l'adaptabilité et l'efficacité de traitement de la machine. Le système ATC avec magasin convient aux centres de perçage et aux centres d'usinage.

Comment choisir un chargeur et un outil ?

Type de magasin d'outils

Le magasin d'outils est utilisé pour réserver un certain nombre de fraises, qui peuvent être échangées avec les fraises sur la broche via le manipulateur. Il existe différents types de magasins, tels que les magasins de type disque et les magasins de type chaîne. La forme et la capacité des magasins doivent être déterminées en fonction de la portée technologique de la machine. Dans le magasin d'outils à disque, la direction de la fraise est dans la même direction que la broche. Lors du changement de fraise, le boîtier de la broche monte jusqu'à une certaine position, de sorte que la fraise sur la broche soit alignée avec la position inférieure du magasin, et la fraise est serrée, la broche est sous le contrôle de l'ordinateur, relâchez la poignée, le magasin d'outils à disque avance, retire la fraise sur la broche, puis le magasin fait tourner la fraise utilisée dans le processus suivant jusqu'à la position alignée avec la broche, le magasin recule, insère la nouvelle fraise dans le trou de la broche, la broche serre le support, le boîtier de la broche est abaissé en position de travail, la tâche de changement d'outil est terminée et le processus suivant commence à fonctionner. Les avantages de ce dispositif de changement d'outil sont une structure simple, un faible coût et une bonne fiabilité de changement. L'inconvénient est que le temps de changement est long et qu'il convient aux centres d'usinage avec une petite capacité de magasin. Pour les centres d'usinage qui nécessitent une grande capacité de magasin, un magasin d'outils à chaîne sera utilisé. Le magasin a une structure compacte et une grande capacité de magasin. La forme de la couronne de chaîne peut être réalisée en différents types selon la configuration de la machine. La forme, la position de changement peuvent également être saillantes pour faciliter le changement. Lorsque le nombre de fraises doit être augmenté, il suffit d'augmenter la longueur de la chaîne, ce qui facilite la conception et la fabrication du magasin.

Méthode de sélection des outils

Le magasin contient de nombreux embouts. Avant chaque changement, l'embout doit être sélectionné. Les méthodes de sélection d'outils couramment utilisées comprennent la méthode séquentielle et la méthode arbitraire. Les outils sont insérés dans les supports du magasin à tour de rôle en fonction des exigences du processus. Le traitement consiste à ajuster les embouts en séquence. Lors du traitement de différentes pièces, l'ordre des embouts dans le magasin doit être réajusté. L'avantage est que l'entraînement et le contrôle du magasin sont relativement simples. Par conséquent, cette méthode convient au changement automatique d'outils des machines à commande numérique par ordinateur de petite et moyenne taille avec de grands lots de traitement et un petit nombre de variétés de pièces. Avec le développement du système de commande numérique, la plupart des systèmes de commande numérique adoptent la méthode de sélection arbitraire des outils, qui est divisée en 3 types de codage du porte-outil, de codage de l'outil et de type de mémoire.

Méthode de codage des outils

Le code de l'outil ou du support doit être identifié en installant une barre de code sur l'outil ou le support, qui est généralement codée selon le principe du codage binaire. La méthode de sélection adopte une structure de porte-outil spéciale, et chaque bit a son propre code, de sorte que le bit peut être réutilisé dans différents processus, et le bit remplacé n'a pas besoin d'être remis dans le support d'origine. Le magasin de grande capacité peut être réduit en conséquence. Cependant, chaque bit a une bague de codage spéciale, la longueur est allongée, il est difficile à fabriquer et la structure du magasin et du manipulateur devient compliquée. La méthode de codage du support est qu'un couteau correspond à un support. Les outils retirés d'un support doivent être remis sur le même support. Les bits de prélèvement et de placement sont encombrants et prennent beaucoup de temps à changer. À l'heure actuelle, la méthode de mémoire est largement utilisée dans les centres d'usinage. De cette façon, le nombre et la position du support dans le magasin peuvent être stockés dans le PLC du système CNC en conséquence. Les informations sur les outils sont toujours stockées dans l'automate programmable, quel que soit le support dans lequel l'outil est placé. Le magasin est équipé d'un dispositif de détection de position, qui peut obtenir les informations de position de chaque support. De cette façon, l'outil peut être retiré et remis en place à volonté. Il existe également une origine mécanique sur le magasin, de sorte qu'à chaque fois qu'un couteau est sélectionné, le couteau le plus proche sera sélectionné.

Domaines d’application

Les machines de fraisage CNC ATC peuvent être utilisées dans un large éventail d'industries, telles que l'ameublement et l'amélioration de l'habitat, l'artisanat du bois, les armoires, les écrans, la publicité, les instruments de musique ou les industries de traitement de coques d'instruments de précision. Et les matériaux qui peuvent être traités comprennent principalement divers matériaux non métalliques tels que le bois, le verre, la pierre, le plastique, l'acrylique et les matériaux isolants.

Travail du bois

Portes de maison, 3D Usinage de panneaux ondulés, portes d'armoires, portes en bois massif, portes artisanales en bois, portes sans peinture, paravents, fabrication de fenêtres artisanales, cireuses à chaussures, armoires et panneaux de machines de jeu, tables d'ordinateur et fabrication de meubles à panneaux.

Fabrication de moules

Il peut fabriquer des moules métalliques tels que le cuivre, l'aluminium, le fer et plus encore, ainsi que des moules non métalliques tels que le bois, la pierre, le plastique, le PVC, etc.

Publicité et amateurs

Fabrication d'enseignes, création de logos, lettrage, découpe acrylique, moulage sous blister et décorations.

Fabrication industrielle

Il peut réaliser toutes sortes de sculptures d'ombres et de sculptures en relief, largement utilisées dans les industries de l'artisanat et des cadeaux.

Dépannage

Le routeur CNC avec ATC est la classification la plus puissante des machines à commande numérique par ordinateur. Bien que la force et la vitesse d'usinage soient incomparables à celles des autres machines à commande numérique par ordinateur, en tant qu'équipement mécanique entièrement automatisé, une inspection et une maintenance quotidiennes sont également très nécessaires. Un routeur CNC avec changeur d'outils est complètement différent des méthodes de détection et de diagnostic des pannes des machines à commande numérique par ordinateur ordinaires.

Méthode d'inspection du fonctionnement de la machine

La méthode d'inspection de fonctionnement est une méthode d'observation et de surveillance du fonctionnement réel de la machine pour déterminer la position du dysfonctionnement et ainsi retracer la cause profonde du défaut. D'une manière générale, les kits de machines à commande numérique par ordinateur adoptent des pièces de commande hydrauliques et pneumatiques, telles qu'un changeur d'outils automatisé, un dispositif de table d'échange, un dispositif de fixation et de transmission, etc., qui peuvent être utilisées pour déterminer la cause du défaut grâce au diagnostic de mouvement.

Méthode d'analyse de l'état

Le système CNC peut non seulement afficher des informations de diagnostic de panne, mais également fournir divers états de diagnostic sous forme d'adresse de diagnostic et de données de diagnostic. Par exemple, lorsque le système revient incorrectement au point de référence, vous pouvez vérifier la valeur d'état du paramètre concerné pour déterminer la cause de la panne.

Méthode de contrôle de la programmation CNC

La méthode de vérification de la programmation CNC est également appelée méthode de test de fonction du programme. Il s'agit d'une méthode permettant de confirmer la cause de la défaillance en compilant un segment de programme de test spécial. Vous pouvez utiliser la méthode de programmation manuelle pour compiler un programme de test de fonction pour les fonctions du système (telles que le positionnement linéaire, l'interpolation circulaire, le filetage, les cycles prédéfinis, les programmes de macro utilisateur, etc.) et exécuter le programme de test pour vérifier la précision et la fiabilité de la machine pour exécuter ces fonctions, puis déterminer la cause de la défaillance. Habituellement, un programme de test est écrit avec des instructions pour réparer la machine, et le programme est exécuté lorsqu'une panne se produit pour déterminer quelle est la panne.

Méthode d'inspection des instruments

La méthode d'inspection des instruments fait référence à l'utilisation d'instruments électriques conventionnels pour mesurer la tension de chaque groupe d'alimentations CA et CC, les signaux CC de phase et d'impulsion, etc., afin de trouver des défauts.

Méthode d'autodiagnostic du système de contrôle numérique

L'autodiagnostic du système de commande numérique est une méthode de diagnostic qui utilise le programme d'autodiagnostic interne ou le logiciel de diagnostic spécial du système pour autodiagnostiquer et tester le matériel clé à l'intérieur du système et le logiciel de contrôle du système. Il comprend principalement l'autodiagnostic à la mise sous tension, la surveillance en ligne et les tests hors ligne. La machine CNC utilise la fonction d'autodiagnostic du système, qui peut facilement afficher l'état du signal d'interface entre le système et chaque pièce, et découvrir l'emplacement général du défaut. C'est la méthode la plus couramment utilisée dans le processus de diagnostic des pannes.