Цялостен анализ на методите за настройка на инструменти в CNC обработващи центри
В света на прецизната обработка в CNC обработващи центрове, точността на настройката на инструментите е като крайъгълния камък на сградата, пряко определящ точността на обработка и качеството на крайния детайл. Често използваните методи за настройка на инструментите в пробивните и резбонарезни центрове и CNC обработващите центрове включват главно настройка на инструментите с устройство за предварителна настройка на инструментите, автоматична настройка на инструментите и настройка на инструментите чрез пробно рязане. Сред тях настройката на инструментите чрез пробно рязане е по-малко възприета поради собствените си ограничения, докато автоматичната настройка на инструментите и настройката на инструментите с устройство за предварителна настройка на инструментите са се превърнали в масовия продукт поради съответните си предимства.
I. Метод за автоматично настройване на инструменти: Перфектна комбинация от висока прецизност и висока ефективност
Автоматичната настройка на инструментите разчита на усъвършенстваната система за разпознаване на инструменти, оборудвана в CNC обработващия център. Тази система е като прецизен „майстор на измерване на инструменти“, способен точно да измерва дължината на всеки инструмент във всяка координатна посока по организиран начин по време на нормалната работа на машината. Тя използва усъвършенствани технически средства като високопрецизни лазерни сензори и инфрачервени детектори. Когато инструментът се приближи до зоната на разпознаване, тези чувствителни сензори могат бързо да уловят фините характеристики и информация за позицията на инструмента и незабавно да ги предадат на интелигентната система за управление на машината. Сложните и прецизни алгоритми, предварително зададени в системата за управление, се активират незабавно, точно както математически гений, извършващ сложни изчисления за миг, бързо и точно получавайки стойността на отклонението между действителната позиция и теоретичната позиция на инструмента. Веднага след това машината автоматично и точно настройва параметрите на компенсация на инструмента според тези резултати от изчисленията, позволявайки инструментът да бъде точно позициониран в идеалната позиция в координатната система на детайла, сякаш е воден от невидима, но изключително прецизна ръка.
Предимствата на този метод за настройване на инструменти са значителни. Прецизността на настройване на инструмента може да се разглежда като празник на микронно или дори по-високо ниво. Тъй като напълно елиминира влиянието на субективни фактори като треперене на ръцете и визуални грешки, които са неизбежни в процеса на ръчно настройване на инструменти, грешката при позициониране на инструмента е сведена до минимум. Например, при обработката на ултрапрецизни компоненти в аерокосмическата област, автоматичното настройване на инструменти може да гарантира, че при обработка на сложни извити повърхности, като например лопатките на турбини, грешката при позициониране се контролира в много малък диапазон, като по този начин се гарантира точността на профила и качеството на повърхността на лопатките и се осигурява стабилна работа на авиодвигателя.
В същото време, автоматичното настройване на инструментите се представя отлично по отношение на ефективността. Целият процес на откриване и коригиране е като високоскоростна прецизна машина, протичащ гладко и отнемащ много малко време. В сравнение с традиционното настройване на инструментите чрез пробно рязане, времето за настройване може да бъде съкратено няколко пъти или дори десетки пъти. При масовото производство на компоненти, като например блокове на автомобилни двигатели, ефективното автоматично настройване на инструментите може значително да намали времето на престой на машинния инструмент и значително да подобри ефективността на производството, отговаряйки на строгите изисквания на автомобилната индустрия за бързо производство и навременна доставка.
Системата за автоматично настройване на инструменти обаче не е перфектна. Цената на оборудването е висока, като планина от капиталови инвестиции, което възпира много малки предприятия. От закупуването, инсталирането до последващата поддръжка и модернизация на системата, е необходима голяма капиталова подкрепа. Освен това, системата за автоматично настройване на инструменти има сравнително високи изисквания към техническото ниво и способността за поддръжка на операторите. Операторите трябва да имат задълбочено разбиране за принципа на работа на системата, настройките на параметрите и методите за отстраняване на често срещани неизправности, което несъмнено представлява предизвикателство за развитието на таланти и резерва на предприятията.
II. Настройка на инструменти с устройство за предварителна настройка на инструменти: Основният избор за икономичност и практичност
Настройката на инструменти с устройство за предварителна настройка заема важно място в областта на настройката на инструменти в CNC обработващи центрове. Най-голямото му очарование се крие в перфектния баланс между икономичност и практичност. Устройството за предварителна настройка на инструменти може да бъде разделено на устройство за предварителна настройка в машината и устройство за предварителна настройка извън машината, всяко от които има свои собствени характеристики и съвместно осигурява прецизната настройка на инструмента при CNC обработка.
Процесът на настройване на инструмент с устройство за предварителна настройка извън машината е уникален. В определената зона извън машината операторът внимателно инсталира инструмента върху устройството за предварителна настройка извън машината, което е предварително калибрирано с висока прецизност. Прецизното измервателно устройство вътре в устройството за предварителна настройка на инструмента, като например високопрецизна сонда, започва да упражнява своята „магия“. Сондата нежно докосва всяка ключова част на инструмента с микронна прецизност, измервайки точно ключови параметри като дължина, радиус и микроскопична геометрична форма на режещия ръб на инструмента. Тези данни от измерването бързо се записват и предават към системата за управление на машината. Впоследствие инструментът се инсталира в магазина за инструменти или шпиндела на машината. Системата за управление на машината точно задава стойността на компенсацията на инструмента според данните, предадени от устройството за предварителна настройка на инструмента, осигурявайки точната работа на инструмента по време на процеса на обработка.
Предимството на устройството за предварителна настройка извън машината е, че то може да използва пълноценно времето за обработка на машината. Когато машината е заета с интензивна машинна задача, операторът може едновременно да извършва измервания и калибриране на инструмента извън машината, точно като паралелна и непрепречваща се производствена симфония. Този паралелен режим на работа значително подобрява общия коефициент на използване на машината и намалява загубата на време в производствения процес. Например, в предприятие за производство на матрици, обработката на матрици често изисква алтернативно използване на множество инструменти. Устройството за предварителна настройка извън машината може да измери и подготви следващия инструмент предварително по време на процеса на обработка на матрицата, което прави целия процес на обработка по-компактен и ефективен. В същото време, точността на измерване на устройството за предварителна настройка извън машината е сравнително висока, способна да отговори на изискванията за точност на повечето конвенционални обработки, а структурата му е сравнително независима, което улеснява поддръжката и калибрирането и намалява разходите за поддръжка на оборудването в предприятията.
Настройката на инструмента с вградено в машината устройство за предварителна настройка представлява директно поставяне на инструмента на определена фиксирана позиция вътре в машината за измерване. Когато процесът на обработка на машината изисква операция по настройка на инструмента, шпинделът плавно премества инструмента до зоната за измерване на вграденото в машината устройство за предварителна настройка. Сондата на вграденото в машината устройство за предварителна настройка нежно се докосва до инструмента и в този кратък и прецизен момент на контакт се измерват съответните параметри на инструмента, като тези ценни данни бързо се предават към системата за управление на машината. Удобството на настройката на инструмента с вградено в машината устройство за предварителна настройка е очевидно. То избягва движението напред-назад на инструмента между машината и устройството за предварителна настройка извън машината, намалявайки риска от сблъсък по време на процеса на зареждане и разтоварване на инструмента, както и осигурявайки безопасен и удобен „вътрешен проход“ за инструмента. По време на процеса на обработка, ако инструментът се износи или има леко отклонение, вграденото в машината устройство за предварителна настройка може да го открие и коригира по всяко време, подобно на предпазител в режим на готовност, осигурявайки непрекъснатост и стабилност на процеса на обработка. Например, при дългосрочна прецизна фрезова обработка, ако размерът на инструмента се промени поради износване, устройството за предварителна настройка в машината може да го открие и коригира навреме, осигурявайки прецизност на размера и качество на повърхността на детайла.
Въпреки това, настройката на инструмента с устройство за предварителна настройка също има някои ограничения. Независимо дали става въпрос за устройство за предварителна настройка в машината или извън нея, въпреки че точността на измерване може да отговори на повечето изисквания за обработка, то все още е малко по-лошо в областта на свръхвисоко прецизната обработка в сравнение с първокласната система за автоматична настройка на инструмента. Освен това, използването на устройството за предварителна настройка на инструмента изисква определени оперативни умения и опит. Операторите трябва да са запознати с работния процес, настройките на параметрите и методите за обработка на данни на устройството за предварителна настройка на инструмента, в противен случай неправилната работа може да повлияе на точността на настройката на инструмента.
В реалните условия на CNC машинно производство, предприятията трябва да вземат предвид различни фактори, за да изберат подходящ метод за настройване на инструменти. За предприятия, които се стремят към изключителна прецизност, имат голям обем производство и са добре финансирани, автоматичната система за настройване на инструменти може да е най-добрият избор; за повечето малки и средни предприятия настройването на инструменти с устройство за предварително настройване се превръща в предпочитан избор поради своите икономически и практически характеристики. В бъдеще, с непрекъснатите иновации и развитие на CNC технологията, методите за настройване на инструменти със сигурност ще продължат да се развиват, движейки се смело напред в посока на по-интелигентно, високо прецизно, високо ефективно и нискобюджетно производство, вливайки непрекъснат тласък в енергичното развитие на индустрията за CNC машинно обработване.