Máy phay CNC tự động có bộ đổi dao phù hợp với mọi ngân sách

Định nghĩa

Máy phay CNC ATC là một loại trung tâm gia công CNC có bộ thay đổi công cụ tự động thay đổi các bit phay trong ổ chứa công cụ tự động thay vì vận hành thủ công dựa trên các thiết kế khác nhau để làm tủ, làm cửa, làm đồ nội thất, làm đồ thủ công, đồ trang trí, nhạc cụ, làm biển báo, cửa sổ, bàn và hầu hết các dự án & kế hoạch chế biến gỗ phổ biến. Các trục chính thường mang theo các ổ chứa công cụ với 4 đến 12 bit phay và dao cắt, có thể tự động thay đổi theo yêu cầu làm việc khi máy hoạt động, không cần vận hành thủ công. Các loại bộ phay CNC ATC phổ biến nhất bao gồm bộ CNC ATC tuyến tính, bộ CNC ATC trống (bộ CNC ATC quay) và bộ CNC ATC xích.

Bộ thay dao tự động là thiết bị dùng để chuyển, nạp và dỡ dao giữa trục chính và ổ dao. Công cụ thay đổi công cụ tự động là tên đầy đủ của ATC trong gia công CNC.

Bộ thay đổi công cụ tự động điều khiển máy CNC hoạt động liên tục, nghĩa là sau khi hoàn thành mỗi quy trình, công cụ mới được sử dụng trong quy trình tiếp theo sẽ tự động được thay đổi thành trục chính và trục chính lấy công cụ, việc trao đổi công cụ nói chung là được hoàn thành nhờ hoạt động phối hợp của tay máy, ổ đạn và trục xoay.

So với máy phay CNC nhiều trục chính, ATC chỉ cần một trục chính trong đầu máy, các thành phần trục chính có đủ độ cứng để đáp ứng các yêu cầu gia công chính xác khác nhau. Ngoài ra, kho dụng cụ có thể lưu trữ một số lượng lớn các công cụ để gia công nhiều bước các bộ phận phức tạp, có thể cải thiện đáng kể khả năng thích ứng và hiệu quả gia công của máy công cụ. Hệ thống ATC bao gồm 2 bộ phận: kho dụng cụ và thiết bị thay dao tự động. Nó có 2 ưu điểm chính: thứ nhất là chỉ có một trục chính được dành riêng, có lợi cho việc đơn giản hóa cấu trúc của trục chính và cải thiện độ cứng của trục chính; thứ hai là có thể lưu trữ một số lượng lớn các bit phay với các loại và chức năng khác nhau trong thư viện, rất thuận tiện để hoàn thành nhiều quy trình xử lý phức tạp và nhiều bước khác nhau.

Bộ thay đổi công cụ tự động bao gồm tạp chí công cụ, hệ thống lựa chọn công cụ, cơ chế trao đổi công cụ và các bộ phận khác, và cấu trúc phức tạp hơn. Nó có nhiệm vụ chuyển bit giữa ổ đạn và trục xoay, đẩy bit được sử dụng vào trục xoay, sau đó gửi bit được thay thế trở lại ổ chứa bên trong. Mặc dù phương pháp thay đổi này không đơn giản như phương pháp trước, nhưng nó tránh cho ổ dao và trục xoay di chuyển để thay dao và được thay thế bằng bộ thay dao tự động. Bằng cách này, phạm vi chuyển động của các bộ phận cơ khí được giảm bớt, quá trình thay đổi được hoàn thành nhanh hơn và bố cục thiết kế cũng linh hoạt hơn.

Nguyên tắc làm việc

Trong hệ thống thay dao tự động, thiết bị thực hiện việc chuyển và nạp và tháo dao giữa ổ chứa và trục chính được gọi là bộ thay dao. Có 2 cách để trao đổi dao: chuyển động tương đối của ổ chứa và trục chính, và bộ điều khiển. Thiết bị sử dụng chuyển động tương đối của ổ chứa và trục chính để thực hiện việc trao đổi dao trước tiên phải đưa dao đã sử dụng trở lại ổ chứa khi thay dao, sau đó lấy dao mới ra khỏi ổ chứa. 1 hành động không thể thực hiện cùng một lúc và thời gian thay dao dài hơn.

Tuy nhiên, bộ thay đổi công cụ thao tác có thể kẹp và nạp và tháo các bit trong trục chính và ổ chứa cùng lúc trong quá trình thay đổi, do đó thời gian thay đổi được rút ngắn hơn nữa. Phương pháp thay đổi công cụ bằng robot là phương pháp được sử dụng rộng rãi nhất. Điều này là do bộ thao tác linh hoạt trong việc thay đổi, hành động nhanh và cấu trúc đơn giản. Bộ thao tác có thể hoàn thành một loạt các hành động như nắm - kéo - xoay - lắp - trả lại. Để ngăn chặn bit rơi, móng vuốt di chuyển của bộ thao tác được trang bị cơ chế tự khóa.

Tính năng & Ưu điểm

Trục chính thay đổi công cụ tự động công suất cao được áp dụng, với hiệu suất khởi động tốt và mô-men xoắn lớn, có thể phát huy hết ưu điểm về tốc độ cao và hiệu quả cao hơn của máy. Nó sử dụng động cơ servo mô-men xoắn cao được sản xuất tại Nhật Bản, có ưu điểm là tiếng ồn thấp, tốc độ cao và độ chính xác định vị cao. Được trang bị một hộp đựng công cụ độc đáo, bạn có thể thay đổi các mũi phay cần thiết theo ý muốn. Thời gian thay đổi công cụ chỉ mất vài giây. Hộp đựng công cụ tiêu chuẩn đi kèm với 8 công cụ và có thể tùy chỉnh hộp đựng công cụ có dung tích lớn hơn.

Chi phí

Chi phí của máy phay CNC ATC (Máy thay dao tự động) có thể thay đổi rất nhiều tùy thuộc vào thông số kỹ thuật, kích thước, tính năng và thương hiệu của máy, thường dao động trong khoảng $10,800 đến hơn $100,000. Bộ định tuyến CNC ATC dành cho người mới bắt đầu có giá trung bình là $12,000, trong khi một số bàn định tuyến CNC ATC công nghiệp cao cấp hơn có khả năng tiên tiến, diện tích làm việc lớn hơn và các tính năng bổ sung có xu hướng đắt hơn. Nhìn chung, chi phí trung bình để mua một bộ định tuyến CNC ATC có bộ đổi công cụ là khoảng $16,000. Bạn nên tham khảo nhà sản xuất hoặc nhà cung cấp cụ thể để biết giá chính xác dựa trên nhu cầu của mình.

Hầu hết thợ mộc đều háo hức sở hữu một máy phay CNC ATC, nhưng một số người trong số họ không biết chi phí để nâng cấp một máy CNC thông thường bằng bộ thay đổi công cụ tự động là bao nhiêu. Theo báo cáo thị trường CNC công nghiệp năm 2025, bạn sẽ phải chi thêm $3000 đến $8,000 ngoài một chiếc máy thông thường nếu bạn muốn tự làm.

Thông số kỹ thuật

Các loại

Bộ thay dao tự động được chia thành 3 loại phổ biến: loại tuyến tính, loại tang trống và loại xích, chúng tôi sẽ giới thiệu từng loại một.

Loại tuyến tính

Đây là loại bộ đổi dao thẳng hàng, dùng cho băng đạn có từ 4 đến 12 dụng cụ. Nó có đặc điểm là thay dao nhanh và dễ sử dụng.

Loại trống

Đây là loại máy đổi quay, còn được gọi là loại CTM ATC và loại đĩa ATC. Nó được sử dụng cho các băng chứa từ 8 đến 20 dụng cụ.

Loại dây chuyền

Được sử dụng cho máy CNC đứng có tốc độ thay dao thấp. Được thiết kế cho các băng chuyền có hơn 30 dao, có khả năng mang dao tốt nhất.

Làm thế nào để thay đổi công cụ trong gia công CNC?

Giá đỡ dụng cụ quay

Trụ dao quay là một trong những bộ thay đổi đơn giản nhất, thường được sử dụng trong máy tiện CNC. Nó có thể được thiết kế thành nhiều dạng khác nhau như giá đỡ dao trục hình vuông, hình lục giác hoặc hình đĩa. Bốn, 6 hoặc nhiều dao hơn được lắp tương ứng trên giá đỡ quay và các bit được thay đổi theo hướng dẫn của thiết bị điều khiển số. Giá đỡ dao quay phải có độ bền và độ cứng tốt về cấu trúc để chịu được lực cản cắt trong quá trình gia công thô. Vì độ chính xác gia công tiện phụ thuộc phần lớn vào vị trí của đầu dao, đối với máy tiện điều khiển số bằng máy tính, vị trí dao không được điều chỉnh thủ công trong quá trình gia công, do đó, cần phải chọn sơ đồ định vị đáng tin cậy và cấu trúc định vị hợp lý để đảm bảo dao quay. Sau mỗi lần lập chỉ mục, giá đỡ có độ chính xác định vị lặp lại cao nhất có thể (thường là 0.001-0.005mm). Trong những trường hợp bình thường, hành động thay đổi của giá đỡ quay bao gồm việc nâng giá đỡ, chuyển hướng giá đỡ và ấn giá đỡ.

Thay đổi đầu trục chính

Thay đổi công cụ đầu trục chính là phương pháp thay đổi công cụ tương đối đơn giản cho máy CNC có công cụ quay. Đầu trục chính này thực chất là ổ chứa công cụ tháp pháo. Có 2 loại đầu trục chính: ngang và dọc. Thông thường, chỉ số tháp pháo được sử dụng để thay thế đầu trục chính để thực hiện thay đổi công cụ tự động. Trên mỗi trục chính của tháp pháo, các công cụ quay cần thiết cho từng quy trình được cài đặt sẵn. Khi lệnh thay đổi công cụ được đưa ra, từng đầu trục chính lần lượt quay đến vị trí gia công và chuyển động chính được bật, để trục chính tương ứng truyền động cho mũi khoan quay. Các trục chính khác ở vị trí không gia công được ngắt kết nối với chuyển động chính. Thiết bị thay đổi công cụ trục chính tiết kiệm một loạt các thao tác phức tạp như nới lỏng tự động, kẹp, dỡ tải, nạp và dỡ tải, do đó rút ngắn thời gian thay đổi và cải thiện độ tin cậy của việc thay đổi. Tuy nhiên, do hạn chế về vị trí không gian, kích thước cấu trúc của các thành phần trục chính không thể quá lớn, do đó ảnh hưởng đến độ cứng của hệ thống trục chính. Để đảm bảo độ cứng của trục chính, số lượng trục chính phải được giới hạn, nếu không kích thước kết cấu sẽ tăng lên. Do đó, đầu trục chính tháp pháo thường chỉ phù hợp với các máy có ít quy trình và yêu cầu độ chính xác thấp, chẳng hạn như máy khoan và máy phay điều khiển số bằng máy tính.

Hệ thống thay đổi công cụ tự động

Do giá đỡ dụng cụ quay và bộ đổi loại đầu tháp pháo không thể chứa quá nhiều bit nên không thể đáp ứng nhu cầu gia công các bộ phận phức tạp. Do đó, máy CNC ATC chủ yếu sử dụng bộ đổi tự động với ổ dao. Thiết bị có ổ dao bao gồm ổ dao và cơ cấu đổi dao, quá trình đổi phức tạp hơn. Trước hết, tất cả các bit được sử dụng trong quá trình gia công phải được lắp trên giá đỡ tiêu chuẩn và sau khi điều chỉnh kích thước trước bên ngoài máy, hãy đưa chúng vào ổ theo một cách nhất định. Khi thay đổi, trước tiên hãy chọn bit trong ổ, sau đó bộ đổi sẽ lấy bit ra khỏi ổ hoặc trục chính để thay thế, đưa bit mới vào trục chính và đưa bit cũ trở lại ổ. Ổ có sức chứa lớn và có thể lắp ở bên cạnh hoặc phía trên đầu máy. Vì chỉ có một trục chính trong đầu máy của máy có ổ dao tự động đổi dao nên độ cứng của các thành phần trục chính phải cao để đáp ứng yêu cầu gia công chính xác. Ngoài ra, số lượng bit trong băng đạn lớn, do đó có thể thực hiện nhiều quy trình gia công các bộ phận phức tạp, cải thiện đáng kể khả năng thích ứng và hiệu quả gia công của máy. Hệ thống ATC có băng đạn phù hợp với các trung tâm khoan và trung tâm gia công.

Làm thế nào để chọn băng đạn và dụng cụ?

Loại tạp chí công cụ

Tạp chí công cụ được sử dụng để dự trữ một số lượng bit phay nhất định, có thể được trao đổi với các bit trên trục chính thông qua bộ điều khiển. Có nhiều loại tạp chí khác nhau, chẳng hạn như tạp chí loại đĩa và tạp chí loại xích. Hình dạng và sức chứa của tạp chí phải được xác định theo phạm vi công nghệ của máy. Trong tạp chí công cụ đĩa, hướng của bit phay cùng hướng với trục chính. Khi thay đổi bit, hộp trục chính nâng lên một vị trí nhất định, sao cho bit trên trục chính được căn chỉnh với vị trí dưới cùng của tạp chí và bit phay được kẹp, trục chính được điều khiển bởi máy tính, nhả tay cầm, tạp chí công cụ đĩa di chuyển về phía trước, kéo bit phay trên trục chính ra, sau đó tạp chí xoay bit được sử dụng trong quy trình tiếp theo đến vị trí căn chỉnh với trục chính, tạp chí lùi về phía sau, lắp bit mới vào lỗ trục chính, trục chính kẹp chặt giá đỡ, hộp trục chính được hạ xuống vị trí làm việc, nhiệm vụ thay đổi công cụ hoàn thành và quy trình tiếp theo bắt đầu hoạt động. Ưu điểm của thiết bị thay đổi công cụ này là cấu trúc đơn giản, chi phí thấp và độ tin cậy thay đổi tốt. Nhược điểm là thời gian thay đổi dài, và phù hợp với các trung tâm gia công có dung tích ổ chứa nhỏ. Đối với các trung tâm gia công yêu cầu dung tích ổ chứa lớn, sẽ sử dụng ổ chứa dao xích. Ổ chứa có cấu trúc nhỏ gọn và dung tích ổ chứa lớn. Hình dạng của vòng xích có thể được chế tạo thành nhiều loại khác nhau theo cách bố trí của máy. Hình dạng, vị trí thay đổi cũng có thể được nhô ra để tạo điều kiện thay đổi. Khi cần tăng số lượng mũi phay, chỉ cần tăng chiều dài của xích, điều này mang lại sự tiện lợi cho việc thiết kế và chế tạo ổ chứa.

Phương pháp lựa chọn công cụ

Có nhiều bit được lưu trữ trong ổ chứa. Trước mỗi lần thay đổi, bit phải được chọn. Các phương pháp lựa chọn công cụ thường được sử dụng bao gồm phương pháp tuần tự và phương pháp tùy ý. Các công cụ được đưa vào giá đỡ của ổ chứa lần lượt theo yêu cầu của quy trình. Quá trình xử lý là điều chỉnh các bit theo trình tự. Khi xử lý các phôi khác nhau, thứ tự các bit trong ổ chứa phải được điều chỉnh lại. Ưu điểm là ổ đĩa và điều khiển của ổ chứa tương đối đơn giản. Do đó, phương pháp này phù hợp để thay đổi công cụ tự động của các máy điều khiển số máy tính cỡ nhỏ và vừa với các lô xử lý lớn và số lượng loại phôi nhỏ. Với sự phát triển của hệ thống điều khiển số, hầu hết các hệ thống điều khiển số đều áp dụng phương pháp lựa chọn công cụ tùy ý, được chia thành 3 loại mã hóa giá đỡ công cụ, mã hóa công cụ và loại bộ nhớ.

Phương pháp mã hóa công cụ

Mã công cụ hoặc mã giá đỡ cần được xác định bằng cách cài đặt thanh mã trên công cụ hoặc giá đỡ, thường được mã hóa theo nguyên tắc mã hóa nhị phân. Phương pháp lựa chọn áp dụng cấu trúc giá đỡ công cụ đặc biệt và mỗi bit có mã riêng, do đó bit có thể được sử dụng lại trong các quy trình khác nhau và bit thay thế không cần phải được đưa trở lại giá đỡ ban đầu. Băng tải dung lượng lớn có thể được giảm tương ứng. Tuy nhiên, mỗi bit có một vòng mã hóa đặc biệt, chiều dài bị kéo dài, khó chế tạo và cấu trúc của băng tải và bộ điều khiển trở nên phức tạp. Phương pháp mã hóa của giá đỡ là một dao tương ứng với một giá đỡ. Các công cụ được tháo ra khỏi một giá đỡ phải được đặt lại vào cùng một giá đỡ. Các bit chọn và đặt cồng kềnh và mất nhiều thời gian để thay đổi. Hiện nay, phương pháp bộ nhớ được sử dụng rộng rãi trong các trung tâm gia công. Theo cách này, số lượng và vị trí của giá đỡ trong băng tải có thể được lưu trữ trong PLC của hệ thống CNC theo đó. Thông tin về dụng cụ luôn được lưu trữ trong PLC, bất kể dụng cụ được đặt vào đồ gá nào. Băng chứa được trang bị thiết bị phát hiện vị trí, có thể lấy thông tin vị trí của từng giá đỡ. Theo cách này, dụng cụ có thể được lấy ra và trả lại theo ý muốn. Ngoài ra, băng chứa còn có nguồn gốc cơ học, do đó mỗi lần chọn dao, dao gần nhất sẽ được chọn.

Ứng dụng

Máy định tuyến CNC ATC có thể được sử dụng trong nhiều ngành công nghiệp khác nhau, chẳng hạn như đồ nội thất và cải thiện nhà cửa, đồ thủ công bằng gỗ, tủ, màn hình, quảng cáo, nhạc cụ hoặc các ngành công nghiệp chế biến vỏ dụng cụ chính xác. Và các vật liệu có thể được gia công chủ yếu bao gồm nhiều loại vật liệu phi kim loại như gỗ, thủy tinh, đá, nhựa, acrylic và vật liệu cách điện.

Chế biến gỗ

Cửa nhà, 3D gia công ván sóng, cửa tủ, cửa gỗ đặc, cửa gỗ thủ công, cửa không sơn, lưới chắn, làm cửa sổ thủ công, đánh giày, tủ và tấm ốp máy trò chơi, bàn máy tính và sản xuất đồ nội thất bằng tấm ốp.

Làm khuôn

Nó có thể làm các khuôn kim loại như đồng, nhôm, sắt, v.v., cũng như các khuôn phi kim loại như gỗ, đá, nhựa, PVC, v.v.

Quảng cáo & Người có sở thích

Làm bảng hiệu, làm logo, viết chữ, cắt acrylic, ép vỉ và trang trí.

Sản xuất công nghiệp

Nó có thể tạo ra tất cả các loại tác phẩm điêu khắc bóng và điêu khắc phù điêu, được sử dụng rộng rãi trong ngành thủ công và quà tặng.

Xử lý sự cố

Máy phay CNC có ATC là loại máy điều khiển số bằng máy tính mạnh nhất. Mặc dù sức mạnh và tốc độ gia công không thể so sánh với các máy điều khiển số bằng máy tính khác, nhưng là một thiết bị cơ khí hoàn toàn tự động, việc kiểm tra và bảo dưỡng hàng ngày cũng rất cần thiết. Máy phay CNC có bộ đổi dao hoàn toàn khác với các phương pháp phát hiện và chẩn đoán lỗi của các máy điều khiển số bằng máy tính thông thường.

Phương pháp kiểm tra hoạt động máy

Phương pháp kiểm tra vận hành là phương pháp quan sát và theo dõi hoạt động thực tế của máy để xác định vị trí trục trặc và do đó để truy tìm nguyên nhân gốc rễ của lỗi. Nói chung, bộ máy điều khiển số bằng máy tính sử dụng các bộ phận điều khiển thủy lực và khí nén, chẳng hạn như bộ thay đổi công cụ tự động, thiết bị bàn trao đổi, đồ gá và thiết bị truyền động, v.v., có thể được sử dụng để xác định nguyên nhân lỗi thông qua chẩn đoán chuyển động.

Phương pháp phân tích trạng thái

Hệ thống CNC không chỉ có thể hiển thị thông tin chẩn đoán lỗi mà còn cung cấp nhiều trạng thái chẩn đoán khác nhau dưới dạng địa chỉ chẩn đoán và dữ liệu chẩn đoán. Ví dụ, khi hệ thống trả về điểm tham chiếu không chính xác, bạn có thể kiểm tra giá trị trạng thái của tham số có liên quan để xác định nguyên nhân lỗi.

Phương pháp kiểm tra lập trình CNC

Phương pháp kiểm tra lập trình CNC cũng được gọi là phương pháp kiểm tra chức năng chương trình. Đây là phương pháp xác nhận nguyên nhân gây ra lỗi bằng cách biên soạn một đoạn chương trình kiểm tra đặc biệt. Bạn có thể sử dụng phương pháp lập trình thủ công để biên soạn chương trình kiểm tra chức năng cho các chức năng hệ thống (như định vị tuyến tính, nội suy cung tròn, cắt ren, chu kỳ đóng hộp, chương trình macro của người dùng, v.v.) và chạy chương trình kiểm tra để kiểm tra Độ chính xác và độ tin cậy của máy để thực hiện các chức năng này, sau đó xác định nguyên nhân gây ra lỗi. Thông thường, một chương trình kiểm tra được viết với các hướng dẫn để sửa chữa máy và chương trình được chạy khi xảy ra lỗi để xác định lỗi là gì.

Phương pháp kiểm tra dụng cụ

Phương pháp kiểm tra dụng cụ là sử dụng các dụng cụ điện thông thường để đo điện áp của từng nhóm nguồn điện AC và DC, tín hiệu pha DC và xung, v.v. để tìm lỗi.

Phương pháp tự chẩn đoán hệ thống điều khiển số

Tự chẩn đoán hệ thống điều khiển số là phương pháp chẩn đoán sử dụng chương trình tự chẩn đoán nội bộ hoặc phần mềm chẩn đoán đặc biệt của hệ thống để tự chẩn đoán và kiểm tra phần cứng chính bên trong hệ thống và phần mềm điều khiển của hệ thống. Chủ yếu bao gồm tự chẩn đoán khi bật nguồn, giám sát trực tuyến và kiểm tra ngoại tuyến. Máy CNC sử dụng chức năng tự chẩn đoán của hệ thống, có thể dễ dàng hiển thị trạng thái tín hiệu giao diện giữa hệ thống và từng bộ phận, tìm ra vị trí chung của lỗi. Đây là phương pháp được sử dụng phổ biến nhất trong quá trình chẩn đoán lỗi.