Laboratorium Systemy wytwarzania ćw. nr 4
Temat ćwiczenia:
Sprawdzenie czasu wymiany narzędzia na centrum frezarskim
Centra frezarskie są obrabiarkami przeznaczonymi do półautomatycznego
wytwarzania, głownie, przedmiotów klasy korpus. Ze względu na koszta
wytwarzania dą\
y się do jak najkrótszego cyklu wytwarzania. Na czas cyklu, obok
czasów głównych, maja wpływ równie\
czasy pomocnicze, związane z
przygotowaniem przedmiotu, przygotowaniem narzędzi do obróbki, a tak\
e z
ruchami narzędzi bez kontaktu z materiałem obrabianym. Te pomocnicze ruchy są
zbędne z punktu widzenia kształtowania przedmiotu, jednak nieodzowne w pracy
obrabiarki. Stanowią one często powa\
ny udział w czasie wytwarzania. Sta dą\
enie
do ich skracania szczególnie, \
e prędkości tych ruchów wynikają przede wszystkim z
cech konstrukcyjnych maszyny, a nie z mo\
liwości skrawnych narzędzi. Jedną z
dróg skracania czasów pomocniczych jest skracanie czasu wymiany narzędzia.
O tym, \
e czas ten stanowi powa\
ny problem w dą\
eniu do intensyfikacji pracy
obrabiarki, świadczy to, \
e jednym z kryteriów efektywności maszyny jest tzw.
wskaz
nik czasu wymiany narzędzia, określany często w potocznym języku czasem
 od wióra do wióra . Pod pojęciem tym kryje się czas zawarty pomiędzy
zakończeniem pracy w materiale przez jedno narzędzie, a rozpoczęciem pracy przez
kolejne narzędzie.
Wymiana narzędzia w centrum frezarskim obsługiwana jest przez specjalny program
wymiany, albo często stosowane określenie: cykl wymiany narzędzia, uruchamiany
z programu technologicznego określonymi słowami  instrukcjami, języka
programowania.
Na cykl ten składają się:
1 ustawienie magazynu narzędziowego w pozycji narzędzia wywołanego do
załadowania,
2 odjazd wrzeciennika obrabiarki z zamocowanym narzędziem od materiału w
osi Z,
3 wyłączenie obrotów wrzeciona,
4 podjazd do narzędzia magazynu lub łapy manipulatora i uchwycenie
narzędzia,
5 odmocowanie narzędzia,
6 wysunięcie narzędzia z wrzeciona,
7 przeniesienie narzędzia do magazynu,
8 pobranie nowego narzędzia z magazynu,
9 przeniesienie narzędzia do wrzeciona,
10 wsadzenie narzędzia do wrzeciona,
11 zamocowanie narzędzia,
12 odsunięcie magazynu lub łapy manipulatora w pozycję bezpieczną.
Standardowo cykl wymiany kończy się w pozycji odsuniętego wrzeciennika, w osi Z,
od materiału i z wyłączonymi obrotami wrzeciona.
Kontynuacja pracy wymaga więc zadania i włączenia odpowiedniej, dla
zamocowanego narzędzia, prędkości obrotowej wrzeciona oraz dojazdu do
materiału obrabianego.
Przedstawionego powy\
ej cyklu wymiany narzędzia jednoznacznie wynika, \
e
praktycznie w ka\
dym momencie trwania cyklu wykonywane są ruchy zespołów
obrabiarki, a więc na całkowity czas wymiany wpływają czasy ruchów
poszczególnych zespołów. Szczególnie, \
e ruchy tych zespołów nie są wykonywane
jednocześnie ale z zachowaniem określonej sekwencji.
Typy magazynów narzędziowych: We frezarskich centrach obróbkowych spotykane
są ró\
ne rozwiązania magazynów narzędziowych. Z reguły stanowią one kompromis
pomiędzy potrzebami wynikającymi z potrzebnych liczby narzędzi, a koniecznością
skracania czasu wymiany.
Poni\
ej przedstawiono schematy magazynów narzędziowych i przykłady ich
zabudowania w centrach frezarskich
magazyn łańcuchowy, zastosowanie du\
e centra obróbkowe,
pozwala na pomieszczenie du\
ej liczby narzędzi. Magazyny takie
mogą spełniać zadanie magazynu bezpośredniego obrabiarki.
Mogą być równie\
magazynami z których automatycznie mo\
e
być uzupełniany magazyn obrabiarki. Magazyn tego typu
wymaga manipulatora do przeładowywania narzędzia z
magazynu do magazynu lub z magazynu do wrzeciona
Magazyn łańcuchowy
Poziome Centrum Frezarsko-Wytaczarskie Yasda - YMC-240CF-40
magazyn łańcuchowy
Magazyny tarczowe lub talerzowe:
a) umieszczany z reguły nad wrzeciennikiem.
Często narzędzie przed pobraniem do wrzeciona jest
obracane do pozycji poziomej. Narzędzia pobierane
są za pośrednictwem manipulatora który jednym
uchwytem łapie narzędzie w magazynie drugim zaś
narzędzie we wrzecionie. Obrót ramienia
manipulatora o 1800 powoduje przeło\
enie narzędzia
z wrzeciona do magazynu, a z magazynu do
wrzeciona. Przy takiej wymianie narzędzia narzędzie
nie wraca na swoją poprzednią pozycje w magazynie.
Układ sterowania  pamięta nr zmienionej pozycji narzędzia.
Ramię manipulatora
Przykład centrum frezarskiego z
dwu chwytakowego
tarczowym magazynem
umieszczonym nad wrzeciennikiem
b) c)
magazyn talerzowy o poziomej b) lub pionowej c) osi obrotu
 Przykład magazynu o pionowej osi obrotu Mocowanie narzędzi w magazynie
d)
Magazyn tarczowy z narzędziami ustawionymi
promieniowo, Narzędzie przywołane w programie nie
opuszcza magazynu, W pozycji roboczej narzędzia
gniazdo magazynu pełni rolę wrzeciona. W pozycji
roboczej gniazdo magazynu jest napędzane. Te
magazyny budową swoją przypominają rewolwerowe
magazyny tokarskich centrów obróbkowych.
Przykład magazynu rewolwerowego w
nowoczesnym centrum frezarskim
Cel ćwiczenia:
Sprawdzenie czasu wymiany narzędzia na centrum frezarskim typu MINI MILL firmy
Haas.
Cel dodatkowy : Zapoznanie się z obsługą obrabiarki i wdra\
aniem programu
technologicznego.
Przebieg ćwiczenia
Obrabiarka ta to pionowe centrum frezarskie wyposa\
one w 10 pozycyjny talerzowy
magazyn narzędziowy o pionowej osi obrotu.
W trakcie wymiany magazyn podje\
d\
a do narzędzia zamocowanego we wrzecionie
Obrabiarka posiada mo\
liwość wyświetlania czasu realizowanego programu.
Nale\
y więc napisać program, który będzie realizował następujący cykl.
1. Symulacja pracy maszyny narzędziem nr 1:
Automatyczne zamocowanie we wrzecionie narzędzia nr1, zadanie i włączenie
obrotów wrzeciona, zjazd narzędzia na pozycję pracy.
2. Wymiana narzędzia nr 1 na narzędzie z kolejnej pozycji magazynu:
Zadanie w programie cyklu wymiany narzędzia, włączenie obrotów wrzeciona dla
nowego narzędzia, przejazd narzędzia na pozycję pracy.
3. Zakończenie cyklu:
Wpisanie w programie instrukcji końca programu, Przeczytanie tej instrukcji przez
układ sterowania spowoduje zakończenie cyklu pracy obrabiarki i wyświetlenie
czasu realizacji napisanego programu.
Ćwiczenie nale\
y powtórzyć dla kolejnych pozycji magazynu narzędziowego.