O analiză cuprinzătoare a metodelor de setare a sculelor în centrele de prelucrare CNC
În lumea prelucrării de precizie în centrele de prelucrare CNC, precizia setării sculelor este ca piatra de temelie a unei clădiri, determinând direct precizia prelucrării și calitatea piesei finale. Metodele de setare a sculelor utilizate în mod obișnuit în centrele de găurire și filetare și în centrele de prelucrare CNC includ în principal setarea sculelor cu un dispozitiv de presetare a sculelor, setarea automată a sculelor și setarea sculelor prin așchiere de probă. Printre acestea, setarea sculelor prin așchiere de probă a fost mai puțin adoptată din cauza propriilor limitări, în timp ce setarea automată a sculelor și setarea sculelor cu un dispozitiv de presetare a sculelor au devenit mainstream datorită avantajelor lor respective.
I. Metoda automată de setare a sculelor: o combinație perfectă între precizie ridicată și eficiență ridicată
Setarea automată a sculelor se bazează pe sistemul avansat de detectare a sculelor echipat în centrul de prelucrare CNC. Acest sistem este ca un „maestru precis al măsurării sculelor”, capabil să măsoare cu precizie lungimea fiecărei scule în fiecare direcție de coordonate, într-un mod ordonat, în timpul funcționării normale a mașinii-unelte. Acesta utilizează mijloace tehnice avansate, cum ar fi senzori laser de înaltă precizie și detectoare cu infraroșu. Când scula se apropie de zona de detectare, acești senzori sensibili pot capta rapid caracteristicile subtile și informațiile despre poziție ale sculei și le pot transmite imediat sistemului inteligent de control al mașinii-unelte. Algoritmii complecși și preciși presetați în sistemul de control sunt apoi activați imediat, la fel ca un geniu matematic care efectuează calcule complexe într-o clipă, obținând rapid și precis valoarea abaterii dintre poziția reală și poziția teoretică a sculei. Imediat după aceea, mașina-unealtă ajustează automat și precis parametrii de compensare ai sculei în funcție de rezultatele acestor calcule, permițând sculei să fie poziționată cu precizie în poziția ideală în sistemul de coordonate al piesei de prelucrat, ca și cum ar fi ghidată de o mână invizibilă, dar extrem de precisă.
Avantajele acestei metode de setare a sculelor sunt semnificative. Precizia sa de setare poate fi considerată de ordinul micronilor sau chiar mai mare. Deoarece elimină complet interferența factorilor subiectivi, cum ar fi tremurul mâinii și erorile vizuale, care sunt inevitabile în procesul de setare manuală a sculelor, eroarea de poziționare a sculei este redusă la minimum. De exemplu, în prelucrarea componentelor de ultra-precizie din domeniul aerospațial, setarea automată a sculelor poate asigura că, la prelucrarea suprafețelor curbate complexe, cum ar fi palele turbinelor, eroarea de poziționare este controlată într-un interval foarte mic, asigurând astfel precizia profilului și calitatea suprafeței palelor și permițând performanța stabilă a motorului aeronautic.
În același timp, setarea automată a sculelor are performanțe excelente și din punct de vedere al eficienței. Întregul proces de detectare și corecție este similar cu o mașină de precizie care funcționează de mare viteză, derulând fără probleme și necesitând foarte puțin timp. Comparativ cu setarea tradițională a sculelor prin tăiere de probă, timpul de setare a sculelor poate fi scurtat de câteva ori sau chiar de zeci de ori. În producția de masă a componentelor, cum ar fi blocurile motorului auto, setarea automată eficientă a sculelor poate reduce semnificativ timpul de nefuncționare al mașinii-unelte și poate îmbunătăți considerabil eficiența producției, îndeplinind cerințele stricte ale industriei auto pentru o producție rapidă și o livrare la timp.
Cu toate acestea, sistemul automat de setare a sculelor nu este perfect. Costul echipamentului său este ridicat, asemenea unui munte de investiții de capital, ceea ce descurajează multe întreprinderi mici. De la achiziție și instalare, până la întreținerea și modernizarea ulterioară a sistemului, este necesar un sprijin financiar semnificativ. Mai mult, sistemul automat de setare a sculelor are cerințe relativ ridicate privind nivelul tehnic și capacitatea de întreținere a operatorilor. Operatorii trebuie să aibă o înțelegere profundă a principiului de funcționare al sistemului, a setărilor parametrilor și a metodelor de depanare a defecțiunilor comune, ceea ce reprezintă, fără îndoială, o provocare pentru cultivarea talentelor și rezerva de talente a întreprinderilor.
II. Setarea sculelor cu un dispozitiv de presetare a sculelor: Alegerea principală de a fi economică și practică
Setarea sculelor cu un dispozitiv de presetare a sculelor ocupă o poziție importantă în domeniul setării sculelor în centrele de prelucrare CNC. Cel mai mare farmec al său constă în echilibrul perfect dintre economie și practicitate. Dispozitivul de presetare a sculelor poate fi împărțit într-un dispozitiv de presetare a sculelor în mașină și un dispozitiv de presetare a sculelor în afara mașinii, fiecare având propriile caracteristici și asigurând împreună setarea precisă a sculelor în prelucrarea CNC.
Procesul de operare al setării sculei cu un dispozitiv de presetare a sculei extern este unic. În zona dedicată din afara mașinii-unelte, operatorul instalează cu grijă scula pe dispozitivul de presetare a sculei extern, care a fost calibrat în prealabil la o precizie ridicată. Dispozitivul de măsurare precisă din interiorul dispozitivului de presetare a sculei, cum ar fi un sistem de palpare de înaltă precizie, începe să-și exercite „magia”. Palpa atinge ușor fiecare parte cheie a sculei cu o precizie de ordinul micronilor, măsurând cu precizie parametrii cheie, cum ar fi lungimea, raza și forma geometrică microscopică a muchiei așchietoare a sculei. Aceste date de măsurare sunt înregistrate rapid și transmise către sistemul de control al mașinii-unelte. Ulterior, scula este instalată pe magazia de scule sau pe axul mașinii-unelte. Sistemul de control al mașinii-unelte stabilește cu precizie valoarea de compensare a sculei în funcție de datele transmise de la dispozitivul de presetare a sculei, asigurând funcționarea corectă a sculei în timpul procesului de prelucrare.
Avantajul dispozitivului de presetare a sculei din afara mașinii este că poate utiliza la maximum timpul de prelucrare al mașinii-unealtă. Atunci când mașina-unealtă este angajată într-o sarcină intensă de prelucrare, operatorul poate efectua simultan măsurarea și calibrarea sculei în afara mașinii-unealtă, la fel ca o simfonie de producție paralelă și fără interferențe. Acest mod de funcționare paralelă îmbunătățește considerabil rata generală de utilizare a mașinii-unealtă și reduce pierderea de timp în procesul de producție. De exemplu, într-o întreprindere de producție a matrițelor, prelucrarea matrițelor necesită adesea utilizarea alternativă a mai multor scule. Dispozitivul de presetare a sculei din afara mașinii poate măsura și pregăti următoarea sculă în avans în timpul procesului de prelucrare a matriței, făcând întregul proces de prelucrare mai compact și mai eficient. În același timp, precizia de măsurare a dispozitivului de presetare a sculei din afara mașinii este relativ ridicată, capabilă să îndeplinească cerințele de precizie ale majorității prelucrărilor convenționale, iar structura sa este relativ independentă, facilitând întreținerea și calibrarea și reducând costurile de întreținere a echipamentelor întreprinderilor.
Reglarea sculei cu un dispozitiv de presetare a sculei încorporat în mașină constă în plasarea directă a sculei într-o poziție fixă specifică în interiorul mașinii-unelte pentru măsurare. Atunci când procesul de prelucrare al mașinii-unelte necesită o operațiune de reglare a sculei, axul principal transportă scula cu grație în zona de măsurare a dispozitivului de presetare a sculei încorporat în mașină. Sonda dispozitivului de presetare a sculei atinge ușor scula și, în acest moment de contact scurt și precis, parametrii relevanți ai sculei sunt măsurați, iar aceste date prețioase sunt transmise rapid către sistemul de control al mașinii-unelte. Comoditatea reglării sculei cu un dispozitiv de presetare a sculei încorporat în mașină este evidentă. Aceasta evită mișcarea înainte și înapoi a sculei între mașina-uneltă și dispozitivul de presetare a sculei din afara mașinii, reducând riscul de coliziune în timpul procesului de încărcare și descărcare a sculei, la fel cum oferă un „pasaj intern” sigur și convenabil pentru sculă. În timpul procesului de prelucrare, dacă scula se uzează sau are o ușoară abatere, dispozitivul de presetare a sculei încorporat în mașină poate detecta și corecta scula în orice moment, la fel ca o protecție în standby, asigurând continuitatea și stabilitatea procesului de prelucrare. De exemplu, în prelucrarea prin frezare de precizie pe termen lung, dacă dimensiunea sculei se modifică din cauza uzurii, dispozitivul de presetare a sculei din mașină poate detecta și corecta acest lucru la timp, asigurând precizia dimensiunii și calitatea suprafeței piesei de prelucrat.
Totuși, setarea sculelor cu un dispozitiv de presetare a sculelor are și unele limitări. Fie că este vorba de un dispozitiv de presetare a sculelor în mașină sau în afara mașinii, deși precizia sa de măsurare poate satisface majoritatea cerințelor de prelucrare, este totuși ușor inferioară în domeniul prelucrării de ultra-înaltă precizie în comparație cu sistemul automat de setare a sculelor de top. Mai mult, utilizarea dispozitivului de presetare a sculelor necesită anumite abilități de operare și experiență. Operatorii trebuie să fie familiarizați cu procesul de operare, setările parametrilor și metodele de procesare a datelor dispozitivului de presetare a sculelor, în caz contrar, funcționarea necorespunzătoare poate afecta precizia setării sculei.
În scenariul actual al producției de prelucrare CNC, întreprinderile trebuie să ia în considerare cuprinzător diverși factori pentru a selecta metoda adecvată de setare a sculelor. Pentru întreprinderile care urmăresc o precizie extremă, au un volum mare de producție și sunt bine finanțate, sistemul automat de setare a sculelor poate fi cea mai bună alegere; pentru majoritatea întreprinderilor mici și mijlocii, setarea sculelor cu un dispozitiv de presetare a sculelor devine alegerea preferată datorită caracteristicilor sale economice și practice. În viitor, odată cu inovarea și dezvoltarea continuă a tehnologiei CNC, metodele de setare a sculelor vor continua cu siguranță să evolueze, îndreptându-se cu curaj spre o inteligență, o precizie ridicată, o eficiență ridicată și costuri reduse, injectând un impuls continuu în dezvoltarea viguroasă a industriei de prelucrare CNC.