Automatiska CNC-routrar med verktygsväxlare för varje budget

Definition

Automatisk verktygsväxlare är en anordning för överföring, lastning och lossning av verktyg mellan spindeln och verktygsmagasinet. Automatic Tool Changer är det fullständiga namnet på ATC inom CNC-bearbetning.

Automatiska verktygsväxlarsatser driver CNC-maskinen med kontinuerligt arbete, det vill säga efter att varje process är slutförd byts det nya verktyget som används i nästa process automatiskt till spindeln, och spindeln tar upp verktyget, utbytet av verktyg är i allmänhet fullbordas av manipulatorns, magasinets och spindelns samordnade verkan.

Jämfört med multispindel CNC-routrar, behöver ATC bara en spindel i huvudstocken, spindelkomponenterna har tillräcklig styvhet för att uppfylla kraven för olika precisionsbearbetning. Dessutom kan verktygsmagasinet lagra ett stort antal verktyg för flerstegsbearbetning av komplexa delar, vilket avsevärt kan förbättra verktygsmaskinernas anpassningsförmåga och bearbetningseffektivitet. ATC-systemet består av 2 delar: ett verktygsmagasin och en automatisk verktygsbyte. Den har två stora fördelar: den första är att endast en spindel är reserverad, vilket är fördelaktigt för att förenkla spindelns struktur och förbättra spindelns styvhet; den andra är att ett stort antal routerbitar med olika typer och funktioner kan lagras i biblioteket, vilket är bekvämt att genomföra olika komplexa och flerstegsprocesser.

Automatiserad verktygsväxlarsats består av verktygsmagasin, verktygsvalssystem, verktygsbytesmekanism och andra delar, och strukturen är mer komplicerad. Den är ansvarig för att överföra borrkronan mellan magasinet och spindeln, skjuta borrkronan som ska användas till spindeln och sedan skicka tillbaka den ersatta borrkronan till magasinet inuti. Även om denna bytesmetod inte är lika enkel som den tidigare, undviker den att magasinet och spindeln rör sig för verktygsbyte och ersätts av en automatisk verktygsväxlare. På så sätt reduceras rörelseomfånget för de mekaniska komponenterna, bytet genomförs snabbare och designlayouten är också mer flexibel.

arbets~~POS=TRUNC

I det automatiska verktygsväxlingssystemet kallas enheten som förverkligar överföring och lastning och lossning av verktyget mellan magasinet och spindeln för verktygsväxlaren. Det finns två sätt att byta verktyg: magasinets och spindelns relativa rörelse, och manipulatorn. Enheten som använder magasinets och spindelns relativa rörelse för att genomföra verktygsbytet måste först återföra det använda verktyget till magasinet vid verktygsbyte och sedan ta ut det nya verktyget ur magasinet. De två åtgärderna kan inte utföras samtidigt, och verktygsbytestiden längre.

Däremot kan manipulatorns verktygsväxlare greppa och ladda och lossa bitarna i spindeln och magasinet samtidigt under bytet, så bytestiden förkortas ytterligare. Metoden för verktygsbyte med hjälp av en robot är den mest använda. Detta beror på att manipulatorn är flexibel i förändring, snabb i aktion och enkel i strukturen. Manipulatorn kan utföra en rad åtgärder som att greppa - rita - vända - sätta in - återvända. För att förhindra att biten faller är manipulatorns rörliga klo utrustad med en självlåsande mekanism.

Funktioner och fördelar

Den kraftfulla automatiska verktygsväxlarspindeln är antagen, med bra startprestanda och stort vridmoment, vilket kan ge fullt spel åt fördelarna med maskinens höga hastighet och högre effektivitet. Den antar servomotor med högt vridmoment tillverkad i Japan, som har fördelarna med lågt brus, hög hastighet och hög positioneringsnoggrannhet. Utrustad med ett unikt verktygsmagasin kan du byta ut de nödvändiga fräsbitarna efter behag. Verktygsbytestiden tar bara några sekunder. Standardverktygsmagasinet kommer med 8 verktyg, och ett verktygsmagasin med större kapacitet kan anpassas.

Kostar

Kostnaden för en ATC (Automatic Tool Changer) CNC-routermaskin kan variera mycket baserat på maskinens specifikationer, storlek, funktioner och märke, vanligtvis från ca. $10,800 till över $100,000. Entry-level hobby ATC CNC router kit kostar i genomsnitt $12,000, medan vissa avancerade industriella ATC CNC-routerbord med avancerade funktioner, större arbetsytor och ytterligare funktioner tenderar att bli dyrare. Sammantaget är den genomsnittliga kostnaden för att köpa en ATC CNC-router med verktygsväxlare ungefär $16,000. Det är tillrådligt att konsultera specifika tillverkare eller leverantörer för exakta priser baserat på dina behov.

De flesta träarbetare är ivriga att äga en ATC CNC-router, men några av dem har ingen aning om hur mycket det kostar att uppgradera en vanlig CNC-maskin med en automatisk verktygsväxlarsats. Enligt 2026 års industriella CNC-marknadsrapport kommer du att behöva spendera ytterligare $3000 till $8,000 ovanpå en vanlig maskin om du vill göra DIY.

Specifikationer

Typer

Automatiska verktygsväxlare är indelade i 3 vanliga typer: linjär typ, trumtyp och kedjetyp, vi kommer att introducera dem en efter en.

Linjär typ

Detta är en typ av in-line-växlare som används för magasin med 4 till 12 verktyg. Det kännetecknas av snabbt verktygsbyte och lätt att använda.

Trumtyp

Detta är en typ av roterande växlare, som också är känd som CTM-typ ATC och skivtyp ATC. Den används för magasin med 8 till 20 verktyg.

Kedjetyp

Den används för vertikala CNC-maskiner med lägre verktygsväxlingshastighet. Den är designad för magasin med mer än 30 verktyg, som har den bästa verktygsbärkapaciteten.

Hur byter man verktyg i CNC-bearbetning?

Roterande verktygshållare

Roterande verktygshållare är en av de enklaste växlarna som vanligtvis används i CNC-svarvar. Den kan utformas i olika former, såsom fyrkantiga, sexkantiga eller skivformade axiella verktygshållare. Fyra, sex eller fler verktyg installeras på den roterande hållaren, och borren byts ut enligt instruktionerna från den numeriska styrenheten. Den roterande verktygshållaren måste ha god styrka och styvhet i konstruktionen för att motstå skärmotståndet under grovbearbetning. Eftersom svarvningens noggrannhet till stor del beror på verktygsspetsens position, justeras inte verktygspositionen manuellt under bearbetningsprocessen för datorstyrda numeriska svarvar, så det är mer nödvändigt att välja ett tillförlitligt positioneringsschema och en rimlig positioneringsstruktur för att säkerställa det roterande verktyget. Efter varje indexering har kuggstången högsta möjliga repeterbara positioneringsnoggrannhet (vanligtvis 0.001-0.005mm). Under normala förhållanden inkluderar växlingsåtgärden för den roterande hållaren hållarens lyftning, hållarens indexering och hållarens pressning.

Byte av spindelhuvud

Spindelhuvudverktygsbyte är en relativt enkel verktygsbytemetod för CNC-maskiner med roterande verktyg. Detta spindelhuvud är faktiskt ett revolververktygsmagasin. Det finns 2 typer av spindelhuvuden: horisontella och vertikala. Vanligtvis används revolverindexeringen för att ersätta spindelhuvudet för att realisera automatiskt verktygsbyte. På varje spindel i revolvern är de roterande verktyg som krävs för varje process förinstallerade. När ett verktygsbyteskommando utfärdas, vrids varje spindelhuvud till bearbetningspositionen i tur och ordning, och huvudrörelsen aktiveras, så att motsvarande spindel driver borrkronan att rotera. Andra spindlar i icke-bearbetande lägen kopplas bort från huvudrörelsen. Spindelverktygsbyteanordningen sparar en rad komplicerade operationer såsom automatisk lossning, fastspänning, lossning, lastning och lossning, vilket förkortar bytestiden och förbättrar tillförlitligheten av bytet. På grund av utrymmets begränsning kan emellertid spindelkomponenternas strukturella storlek inte vara för stor, vilket påverkar spindelsystemets styvhet. För att säkerställa spindelns styvhet måste spindelns antal begränsas, annars kommer strukturstorleken att ökas. Därför är revolverspindelhuvudet vanligtvis endast lämpligt för maskiner med få processer och låga precisionskrav, såsom borr- och fräsmaskiner med datornumerisk styrning.

Automatiskt verktygsbytessystem

Eftersom växlaren av roterande verktygsstöd och revolverhuvud inte kan ta emot för många bitar, kan de inte uppfylla bearbetningsbehoven för komplexa delar. Därför använder ATC CNC-maskiner för det mesta automatiska växlare med verktygsmagasin. Enheten med ett verktygsmagasin består av ett magasin och en verktygsbytemekanism, och bytesprocessen är mer komplicerad. För det första bör alla bitar som används i bearbetningsprocessen installeras på standardhållaren, och efter att ha förinställt storleken utanför maskinen, lägg dem i magasinet på ett visst sätt. Vid byte, välj först biten i magasinet, och sedan tar växlaren ut biten från magasinet eller spindeln för utbyte, sätter den nya biten i spindeln och sätter tillbaka den gamla biten i magasinet. Magasinet har stor kapacitet och kan monteras på sidan eller ovanför huvudstocken. Eftersom det bara finns en spindel i maskinens huvudstock med det automatiska verktygsväxlingsmagasinet, bör spindelkomponenternas styvhet vara hög för att uppfylla kraven på precisionsbearbetning. Dessutom är antalet bitar i magasinet stort, så flerprocessbehandling av komplexa delar kan utföras, vilket avsevärt förbättrar maskinens anpassningsförmåga och bearbetningseffektivitet. ATC-systemet med magasin är lämpligt för borrcentraler och bearbetningscentra.

Hur man väljer tidning och verktyg?

Verktygsmagasinstyp

Verktygsmagasinet används för att reservera ett visst antal fräsbitar, som kan bytas ut med bitarna på spindeln genom manipulatorn. Det finns olika typer av magasin, såsom magasin av skivtyp och magasin av kedjetyp. Magasinens form och kapacitet bör bestämmas i enlighet med maskinens tekniska omfattning. I skivverktygsmagasinet är fräsbitens riktning i samma riktning som spindeln. När du byter bits stiger spindellådan till ett visst läge, så att biten på spindeln är i linje med magasinets nedre position, och fräsbiten är fastklämd, spindeln är under kontroll av datorn, släpp handtaget , skivverktygsmagasinet rör sig framåt, drar ut fräsbiten på spindeln och sedan roterar magasinet borret som används i nästa process till positionen i linje med spindeln, magasinet bakåt, sätt in det nya borret i spindelhålet, spindeln klämmer fast hållaren, spindellådan sänks till arbetsläge, verktygsbyte är klar och nästa process börjar fungera. Fördelarna med denna verktygsbyte är enkel i strukturen, låg kostnad och god växlingssäkerhet. Nackdelen är att bytestiden är lång och den är lämplig för bearbetningsanläggningar med liten magasinkapacitet. För bearbetningscentra som kräver stor magasinkapacitet kommer ett kedjeverktygsmagasin att användas. Magasinet har en kompakt struktur och stor magasinkapacitet. Formen på kedjeringen kan göras till olika typer beroende på maskinens layout. Form, växlingspositionen kan även stickas ut för att underlätta förändring. När antalet överfräsbitar behöver ökas är det bara nödvändigt att öka kedjans längd, vilket gör designen och tillverkningen av magasinet bekvämt.

Verktygsvalsmetod

Det finns många bitar lagrade i tidningen. Före varje ändring måste biten väljas. De vanligaste verktygsvalsmetoderna inkluderar sekventiell metod och godtycklig metod. Verktygen sätts in i magasinets hållare i sin tur enligt processkraven. Bearbetningen är att justera bitarna i sekvens. Vid bearbetning av olika arbetsstycken måste ordningen på bitarna i magasinet justeras på nytt. Fördelen är att drivningen och styrningen av magasinet är relativt enkel. Därför är denna metod lämplig för automatiskt verktygsbyte av små och medelstora datorer med numeriska styrmaskiner med stora bearbetningssatser och litet antal arbetsstyckesvarianter. Med utvecklingen av numeriskt styrsystem antar de flesta numeriska styrsystem metoden för godtyckligt verktygsval, som är uppdelad i 3 typer av verktygshållarkodning, verktygskodning och minnestyp.

Verktygskodningsmetod

Verktygskoden eller hållarkoden måste identifieras genom att installera en kodstapel på verktyget eller hållaren, som vanligtvis är kodad enligt principen om binär kodning. Urvalsmetoden antar en speciell verktygshållarstruktur, och varje bit har sin egen kod, så att biten kan återanvändas i olika processer, och den ersatta biten behöver inte sättas tillbaka i den ursprungliga hållaren. Magasinet med stor kapacitet kan minskas i motsvarande mån. Varje bit har dock en speciell kodningsring, längden förlängs, det är svårt att tillverka och strukturen på magasinet och manipulatorn blir komplicerad. Kodningsmetoden för hållaren är att en kniv motsvarar en hållare. Verktyg som tas bort från en hållare måste sättas tillbaka på samma hållare. Plocka och placera bitar är besvärliga och tar lång tid att byta. För närvarande används minnesmetoden flitigt i bearbetningscentra. På så sätt kan hållarens nummer och position i magasinet lagras i CNC-systemets PLC. Verktygsinformation lagras alltid i PLC:n, oavsett vilken fixtur verktyget är placerat i. Magasinet är utrustat med en positionsavkänningsanordning, som kan ta fram positionsinformation för varje hållare. På så sätt kan verktyget tas ut och returneras efter behag. Det finns även ett mekaniskt ursprung på magasinet, så att varje gång en kniv väljs kommer närmaste kniv att väljas.

Tillämpningar

ATC CNC-routermaskiner kan användas i ett brett spektrum av industrier, såsom möbler och hemförbättring, trähantverk, skåp, skärmar, reklam, musikinstrument eller precisionsinstrument för bearbetning av skal. Och de material som kan bearbetas inkluderar främst olika icke-metalliska material som trä, glas, sten, plast, akryl och isoleringsmaterial.

Träbearbetning

Hemdörrar, 3D vågbrädebearbetning, skåpdörrar, massiva trädörrar, hantverksdörrar av trä, färgfria dörrar, skärmar, hantverksfönstertillverkning, skoputsare, spelmaskinsskåp och paneler, datorbord och panelmöbeltillverkning.

Mold Making

Den kan göra metallformar som koppar, aluminium, järn med mera, såväl som icke-metallformar som trä, sten, plast, PVC med mera.

Reklam & hobbyister

Skylttillverkning, logotyptillverkning, bokstäver, akrylskärning, blistergjutning och dekorationer.

Industriell tillverkning

Den kan göra alla typer av skuggskulpturer och reliefskulpturer, som används i stor utsträckning inom hantverks- och presentindustrin.

Utöver grunderna: Produktivitet och skötsel av din ATC CNC-router

En automatisk verktygsväxlare minskar uppställningstiden per detalj 70% och eliminerar operatörströtthet vid upprepat arbete. Kombinera dessa fördelar med en enkel underhållsrutin för att hålla magasinet, spindeln och gripdonet pålitliga i åratal.

Produktionseffektivitet: Realtidsbesparingar från automatiskt verktygsbyte

Manuella verktygsbyten på en standard CNC-router tar 30 till 90 sekunder vardera. En linjär eller trum-ATC slutför samma byte på 3 till 8 sekunder utan operatörsingripande. Vid en skåpdörrkörning med 5 verktygsbyten per panel sparas 4 till 7 minuter per cykel – ungefär en extra panel varje timme. Tillsammans med en smart nestande CNC-router, vinster sammansatta över hela skift.

✓ Snabbare cykeltider för multiverktygsjobb — borrning, profilering, V-spårning i en uppställning.

✓ Minska kassationer från nollställningsfel vid manuella ändringar.

✓ Obevakade körningar för kapsling och batchproduktion.

se vår Kostnadsguide för CNC-fräs för återbetalningsberäkning per jobbvolym.

Rutinmässigt underhållsschema för tillförlitlig ATC-prestanda

ATC:n är den mest mekaniskt aktiva delen av din router. En enkel rutin förhindrar fel som operatörer vanligtvis bara upptäcker under en körning med stillastående.

Reservdelar i lager fräsar och ATC-tillbehör i matchande verktygshållare så att ett slitet borr aldrig stoppar ett jobb.

Vanliga frågor om partihandel med mat och dryck

Hur många verktyg bör mitt ATC-magasin rymma?

Möbelbutiker klarar sig bra med 8–12 verktyg. Skyltbutiker och 3D Arbetet kan kräva 16+. Linjära ATC-kontroller är begränsade till cirka 12. Trum- och kedjetyper skalas upp högre.

Vad är skillnaden mellan BT30- och ISO30-verktygshållare?

Båda delar en 30-kona men skiljer sig åt i dragbult och flänstjocklek. BT är den japanska standarden; ISO/CAT är europeisk/amerikansk. Matcha din spindeldragstång – de är inte utbytbara.

Varför återgår inte ATC-armen till sitt hemläge?

Vanligtvis en verktygsfastklämd sensor som inte slås på, så styrenheten ser aldrig bytet som klart. Kontrollera närhetssensorn nära spindeln och verifiera lufttrycket vid karusellen.

Hur lång tid tar ett ATC-verktygsbyte egentligen?

Linjära växlare byter på 3–5 sekunder. Trum- och skivmagasin körs på 4–8 sekunder. Kedjetyper tar 6–12 sekunder men rymmer 30+ borrar för fleroperationsmaskiner.

Kan jag eftermontera en ATC på en befintlig CNC-fräs?

Ja, om spindeln accepterar ISO/BT-verktygshållare och styrenheten stöder M6-makron. $3000–8 000 dollar för en linjär eftermontering. Vi går vidare till en 5-axlig CNC-routerBekräfta att Z-axelns rörelse tillåter utrymme för verktygsupphämtningen.

Hur kalibrerar jag verktygslängdsoffset på en ATC?

Använd styrenhetens mätfunktion: ladda varje verktyg, kör verktygslängdsmätaren och låt systemet skriva offsetvärden till verktygstabellen. Kalibrera om varje gång ett borr byts ut eller slipas.

Varför släpper min flygledare verktyg eller misslyckas med att släppa dem?

Slitna gripfingrar, svag dragstångsspänning eller förorenade koniska ytor är de vanliga boven i dramat. Rengör spindelkonan och verktygshållaren och kontrollera sedan dragstångens dragkraft mot specifikationerna i din CNC-fräs bruksanvisning.

Felsökning

CNC-router med ATC är den mest kraftfulla klassificeringen av numeriska datorstyrningsmaskiner. Även om bearbetningsstyrkan och hastigheten är ojämförlig med andra numeriska datorstyrmaskiner, som en helautomatisk mekanisk utrustning, är daglig inspektion och underhåll också mycket nödvändigt. En CNC-router med verktygsväxlare skiljer sig helt från detekterings- och feldiagnosmetoderna för vanliga datornumeriska styrmaskiner.

Inspektionsmetod för maskindrift

Driftinspektionsmetoden är en metod för att observera och övervaka maskinens faktiska drift för att fastställa felets position och därmed spåra grundorsaken till felet. Generellt sett använder datornumeriska styrmaskinsatser hydrauliska och pneumatiska styrdelar, såsom automatisk verktygsväxlare, utbytesbordsanordning, fixtur och transmissionsanordning, etc., som kan användas för att fastställa orsaken till felet genom rörelsediagnos.

Tillståndsanalysmetod

CNC-systemet kan inte bara visa information om feldiagnos, utan också tillhandahålla olika diagnostillstånd i form av diagnosadress och diagnosdata. Till exempel, när systemet återgår till referenspunkten felaktigt, kan du kontrollera statusvärdet för den relevanta parametern för att fastställa orsaken till felet.

CNC-programmeringskontrollmetod

CNC-programmeringskontrollmetoden kallas också programfunktionstestmetoden. Det är en metod för att bekräfta orsaken till felet genom att sammanställa ett speciellt testprogramsegment. Du kan använda den manuella programmeringsmetoden för att kompilera ett funktionstestprogram för systemfunktionerna (såsom linjär positionering, cirkulär interpolation, gängskärning, färdiga cykler, användarmakroprogram etc.), och köra testprogrammet för att kontrollera noggrannheten och maskinens tillförlitlighet att utföra dessa funktioner och sedan fastställa orsaken till felet. Vanligtvis skrivs ett testprogram med instruktioner för reparation av maskinen, och programmet körs när ett fel uppstår för att fastställa vad felet är.

Instrumentinspektionsmetod

Instrumentinspektionsmetod hänvisar till användningen av konventionella elektriska instrument för att mäta spänningen för varje grupp av AC- och DC-strömförsörjningar, fas-DC och pulssignaler, etc., för att hitta fel.

Numeriskt kontrollsystem självdiagnosmetod

Självdiagnos av det numeriska styrsystemet är en diagnostisk metod som använder det interna självdiagnosprogrammet eller systemets speciella diagnostiska programvara för att självdiagnostisera och testa nyckelhårdvaran inuti systemet och systemets kontrollprogramvara. Det inkluderar huvudsakligen självdiagnos vid start, onlineövervakning och offlinetestning. CNC-maskinen använder systemets självdiagnosfunktion, som enkelt kan visa gränssnittssignalens status mellan systemet och varje del, och ta reda på den allmänna platsen för felet. Det är den vanligaste metoden vid feldiagnostik.