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加工中心机自动换刀系统介绍

2019-07-20 00:001730
立式加工中心機自動換刀系統(以下簡稱ATC),是在於加工的過程中做加工刀具交換的重要角色,要是沒有它,那更換刀具的工作,將是非常辛苦又危險的差事。以ATC的做動方式做區分,其他也有形形色色的刀具交換方式,但是都不及我們目前使用的刀臂式ATC換刀動作迅速跟確實。

以前我們廠內的立式加工中心機因為機種少,使用的是自製的刀臂式ATC換刀系統,不能說不好只是有點不夠完善,在後來陸續開發新的機種後,開始導入使用“德士”的ATC 換刀系統,使用的型式是“德士Ⅱ型”的#40刀臂式ATC,並搭配外包刀倉使用整組刀庫換刀系統,到現在也有8~9年的時間,總共使用了將近約1200多組。

“德士Ⅱ型”的刀臂式ATC換刀系統,搭配的馬達是“億大”3/4HP-1:12齒輪比,在德士提供的規格書上標示換刀時間是50/60HZ、2.33/1.96秒,我們是使用變頻器做為驅動ATC馬達的控制方式,標準設定是60HZ,因此沒有地區電壓頻率影響換刀時間的問題,但是60HZ/1.96秒標示的是ATC換刀臂旋轉一圈的時間,使用在機台上時就要搭配主軸夾放刀的等待暫停時間,與ATC馬達暫停再啟動時的加減速時間,因此實際上我們機台#40的ATC換刀時間大約是在3秒左右。

在客戶計算加工費用的時候,時間就是金錢,軸向要快速移動以節省加工時間,ATC的換刀時間當然也就分秒必爭了,在我們目前使用的整個換刀機構來說2.5~3秒,算是一種標準時間了,也是“德士Ⅱ型”的刀臂式ATC換刀系統動作時間的極限。

最近導入使用的新型“德士A402型” ATC,搭配的馬達是“億大”3/4HP-1:8齒輪比,在德士提供的規格書上標示的換刀時間是50/60HZ、1.55/1.31秒,在控制上我們同樣是使用變頻器做驅動,標準設定是60HZ,因此也沒有地區電壓頻率影響換刀時間的問題,而60HZ/1.31秒的換刀時間,在我們機台上實際使用時換刀時間約是1.5秒,因為在主軸會配合刀臂的速度做提前夾放刀,在刀臂到定位時,馬達會準備減速但不停止的確認主軸放刀的動作,打刀缸也由原“臻賞”G4000型,改為動作更快速而且不用加油的G6000型打刀缸,因此換刀時間只比規格書上標示時間慢約0.19秒。

“德士A402型” ATC的1.5秒換刀時間,跟“德士Ⅱ型”的3秒換刀時間相比較,只能說是比較快的ATC換刀系統,而且這也將是我們以後的標準ATC換刀時間,所以換刀速度雖然比較快,也還不適合稱為快速換刀系統,這應該算是我們換刀速度與品質的提升,因為還有其他我們沒有使用的更快換刀系統,1秒換刀與0.8秒換刀也都有,只是適不適用於我們機台上的問題。

有機台操作經驗的使用者一定會質疑,ATC的動作這麼快,提早放夾刀不就跟舊機台的設計相同,會有手動故障排除時掉刀的問題,而這就是我們在使用“德士A402型” ATC時,夾放刀感應凸輪設計上不同的地方,自動換刀與故障排除換刀的時序是分開控制,因此在調校ATC刀臂的時候只要使用手動故障排除的方式,將刀臂移到主軸夾放刀的定點,確認夾放刀位置後,自動換刀就沒問題了,基本上設計的好夾放刀感應凸輪就不用再做調整,在機台的操作上也會更容易一些。(表一)

“德士A402” ATC訊號圖(表一)

 

經常我們會在型錄上看到T-T與C-C的ATC換刀時間,可能有點複雜,以下簡略做說明:

T-T的換刀時間,指的是是ATC刀臂換刀一次的時間,主要標榜的是ATC的旋轉速度,在實際使用上還要有刀套下,換完刀再刀套上升的時間差,也因此在換刀時間的標示時會有兩種不同方式。(表二)

C-C的換刀時間,指的是三軸在行程的中央,移動到原點做一次刀具交換後,再回到三軸行程中央的位置。這個測試主要是模擬加工中換刀的時間,因此除了ATC的換刀速度的表現,還要搭配軸向移動的速度才行,而這個換刀時間是我們在機台設計時,要更進一步追求改善的方向。
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