Diseño de ajustador de herramientas de grabado CNC

Las máquinas herramienta CNC pueden grabar varios caracteres, curvas y patrones en superficies cilíndricas, cónicas y planas. El costo de una sola máquina de grabado CNC es alto y la eficiencia del procesamiento no es alta. Los accesorios de posiciones múltiples pueden mejorar en gran medida la eficiencia del grabado, pero el mayor problema con los accesorios de posiciones múltiples es que, debido a razones de procesamiento y fabricación, el tamaño y la tolerancia de cada pieza de trabajo no pueden ser completamente consistentes.

Por ejemplo, al grabar escalas y texto en la superficie de un cilindro, la profundidad del grabado es generalmente de 0,02 a 0,05 mm. Si hay un error en el diámetro de la pieza de trabajo (el error general es de 0,01 a 0,05 mm), si hay un error de cilindricidad, el centro de la profundidad de la línea es profundo y un lado alejado del centro puede ser poco profundo, que no puede cumplir con los requisitos de procesamiento. De manera similar, el grabado plano y cónico también presenta los problemas anteriores. Para resolver este problema, especialmente para grabados de alta precisión, como escalas en instrumentos, se debe utilizar un dispositivo especial de ajuste de herramientas de grabado.

1. Estructura mecánica y principio de funcionamiento del posicionador de herramientas

Como se muestra en la figura, el cuerpo base de la máquina de grabado junto con el banco de trabajo, el accesorio y la pieza de trabajo son buenos conductores. y están conectados a la fuente de alimentación de 5 V en el suelo, cuando el cabezal de grabado se fija en el cuerpo, se utiliza una capa de material aislante especial en el medio para separarlo del cuerpo en el circuito y conectarlo al electrodo positivo de. la fuente de alimentación de 5V. Después de que el sistema CNC envía el comando de configuración de la herramienta, el instrumento de configuración de la herramienta envía un comando de pulso de paso hacia abajo (la distancia del paso es 0,001 mm) al motor de alimentación del eje Z y luego detecta si la señal eléctrica del cabezal de grabado es de nivel bajo. Si es un nivel bajo, significa que el cabezal de grabado está en contacto con la pieza de trabajo. Si es un nivel alto, significa que el cabezal de grabado aún no ha hecho contacto con la pieza de trabajo y continúa emitiendo el comando de avance. La precisión del ajuste de la herramienta no supera los 0,002 mm.

El configurador de máquina herramienta de grabado CNC de múltiples estaciones utiliza múltiples sistemas de control independientes para controlar múltiples cabezales de grabado para detectar automáticamente la herramienta antes de cada avance de grabado (equipado con un sistema CNC dedicado, que se controla mediante cada configuración de herramienta). El sistema de control funciona de forma independiente. Una vez completada la configuración de la herramienta, el sistema CNC envía instrucciones de movimiento unificadas. La configuración de la herramienta utiliza detección de contacto eléctrico. El cabezal de grabado y la pieza de trabajo son los polos positivo y negativo de la fuente de alimentación de 5 V respectivamente. Después del contacto, se detecta la señal eléctrica correspondiente y la configuración de la herramienta se detiene inmediatamente. Dado que la herramienta se encuentra en un estado de rotación de alta velocidad, para lograr una detección confiable de señales eléctricas, se debe usar un cepillo de grafito para presionar el contacto entre la fijación externa del cabezal de grabado y el husillo giratorio de alta velocidad para garantizar la confiabilidad y continuidad de la señal de nivel. Este método tiene una alta sensibilidad de detección y el error es inferior a 0, 002 mm, y la probabilidad de apuñalar en uso real es inferior a 0, 0001.

2. Diseño del circuito del ajustador de herramientas

El ajustador de herramientas de cabezales múltiples utiliza múltiples sistemas de control de microcomputadoras independientes de un solo chip, y las funciones principales son las siguientes:

( 1) Espere a que el sistema CNC envíe el comando de configuración de herramienta e inicie la acción de configuración de herramienta después de recibir el comando de configuración de herramienta. Una vez completada la acción de configuración de la herramienta, la señal de finalización de la configuración de la herramienta se devuelve al sistema CNC.

(2) El sistema CNC puede liberar el estado de configuración de la herramienta en cualquier momento.

(3) Al configurar la herramienta, reciba el comando de pulso del eje Z desde el sistema CNC y luego envíe el comando de pulso al motor controlado por el sistema de microcontrolador. Realizar la distribución de pulsos Z.

3. Medidas de garantía de confiabilidad

La introducción de configuradores de herramientas puede resolver los problemas anteriores, pero también trae problemas graves. Si hay un problema con la señal de configuración de la herramienta, se producirá un bloqueo de la herramienta. Si la herramienta continúa moviéndose hacia abajo cuando golpea la superficie de la pieza de trabajo, provocará un accidente grave por colisión con la herramienta, que debe evitarse; de ​​lo contrario, la máquina de grabado no podrá funcionar normalmente. Para evitar el fenómeno de que el cuchillo se pegue, se toman las siguientes medidas de garantía de confiabilidad:

(1) El cabezal de grabado adopta una estructura especialmente diseñada. Todo el cabezal de grabado sirve como electrodo, pero en el diagrama estructural del cabezal de grabado, se puede ver que el cuerpo del cabezal de grabado y el eje giratorio medio de alta velocidad realizan un movimiento relativo de rotación de alta velocidad. Se puede decir que el contacto entre estos dos conductores no es 100 fiable, por lo que se producirán errores al detectar la señal eléctrica en la punta. Los resultados experimentales muestran que esta estructura puede aumentar la tasa de corte de 1 a 5, afectando seriamente el rendimiento. Para mejorar la confiabilidad de la detección, se agrega un dispositivo compacto de escobilla de carbón de grafito en el extremo superior del cabezal de grabado. Los cepillos de grafito se acercan al husillo de alta velocidad mediante la presión de un resorte. Después de utilizar esta estructura, la tasa de vinculación real no supera el 0,0001. Actualmente no existen informes vinculantes sobre el uso del cliente.

(2) El motor del husillo de alta velocidad adopta un motor de CC sin escobillas.

Por un lado, la velocidad de un motor de CC sin escobillas puede alcanzar 10.000 R/min. En comparación con un motor de CA con la misma velocidad, el husillo actual es mucho más económico. Además, en comparación con los motores de CC normales, el funcionamiento es estable y fiable, sin interferencias electromagnéticas, y la probabilidad de pinchazo se reduce considerablemente.

IV.Conclusión

La máquina de grabado CNC de múltiples estaciones se ha utilizado con éxito en la máquina de grabado CNC de cinco ejes totalmente automática y ha logrado buenos resultados. La eficiencia de la producción aumentó de 6 a 7 veces. Esta tecnología se puede aplicar al grabado de precisión de máquinas de grabado CNC, como la calibración de varios instrumentos y medidores, la calibración de miras de rifles de francotirador, etc. También se puede utilizar ampliamente en sistemas de procesamiento de estaciones múltiples, como fresadoras CNC y Centros de mecanizado, equipados con posicionadores de herramientas superiores. El procesamiento puede ser más sencillo y cómodo.