Definição
O Trocador Automático de Ferramentas é um dispositivo de transferência, carga e descarga de ferramentas entre o fuso e o magazine de ferramentas. Trocador Automático de Ferramentas é o nome completo de ATC em usinagem CNC.
Os kits trocadores automáticos de ferramentas acionam a máquina CNC com trabalho contínuo, ou seja, após a conclusão de cada processo, a nova ferramenta utilizada no próximo processo é automaticamente trocada para o fuso, e o fuso pega a ferramenta, a troca de ferramentas é geralmente completado pela ação coordenada do manipulador, magazine e fuso.
Comparado com roteadores CNC multifuso, o ATC precisa apenas de um fuso no cabeçote, os componentes do fuso têm rigidez suficiente para atender aos requisitos de várias usinagens de precisão. Além disso, o magazine de ferramentas pode armazenar um grande número de ferramentas para usinagem multietapas de peças complexas, o que pode melhorar significativamente a adaptabilidade e a eficiência de usinagem das máquinas-ferramentas. O sistema ATC consiste em 2 partes: um magazine de ferramentas e um dispositivo de troca automática de ferramentas. Ele tem 2 vantagens principais: a 1ª é que apenas um fuso é reservado, o que é benéfico para simplificar a estrutura do fuso e melhorar a rigidez do fuso; a 2ª é que um grande número de bits de roteador com diferentes tipos e funções podem ser armazenados na biblioteca, o que é conveniente para concluir vários procedimentos de processamento complexos e multietapas.
O kit trocador de ferramentas automatizado é composto por magazine de ferramentas, sistema de seleção de ferramentas, mecanismo de troca de ferramentas e outras peças, e a estrutura é mais complicada. É responsável por transferir a broca entre o magazine e o fuso, empurrando a broca a ser utilizada para o fuso e depois enviando a broca substituída de volta ao magazine interno. Embora este método de troca não seja tão simples como o anterior, evita que o magazine e o fuso se movam para a troca de ferramenta, sendo substituído por um trocador de ferramenta automatizado. Desta forma, a amplitude de movimento dos componentes mecânicos é reduzida, a mudança é concluída mais rapidamente e o layout do projeto também é mais flexível.
Princípio de trabalho
No sistema de troca automática de ferramentas, o dispositivo que realiza a transferência e o carregamento e descarregamento da ferramenta entre o magazine e o fuso é chamado de trocador de ferramentas. Existem 2 maneiras de trocar ferramentas: o movimento relativo do magazine e do fuso e o manipulador. O dispositivo que usa o movimento relativo do magazine e do fuso para realizar a troca de ferramentas deve primeiro retornar a ferramenta usada ao magazine ao trocar a ferramenta e, em seguida, retirar a nova ferramenta do magazine. As 1 ações não podem ser executadas ao mesmo tempo e o tempo de troca da ferramenta é maior.
No entanto, o trocador de ferramentas do manipulador pode agarrar e carregar e descarregar as brocas no fuso e no magazine ao mesmo tempo durante a troca, então o tempo de troca é ainda mais encurtado. O método de troca de ferramentas usando um robô é o mais amplamente usado. Isso ocorre porque o manipulador é flexível na troca, rápido na ação e simples na estrutura. O manipulador pode completar uma série de ações como agarrar - puxar - girar - inserir - retornar. Para evitar que a broca caia, a garra móvel do manipulador é equipada com um mecanismo de autotravamento.
Recursos e vantagens
O fuso de troca automática de ferramentas de alta potência é adotado, com bom desempenho de partida e grande torque, o que pode dar jogo total às vantagens da alta velocidade e maior eficiência da máquina. Ele adota servo motor de alto torque feito no Japão, que tem as vantagens de baixo ruído, alta velocidade e alta precisão de posicionamento. Equipado com um magazine de ferramentas exclusivo, você pode trocar as brocas de roteador necessárias à vontade. O tempo de troca de ferramentas leva apenas alguns segundos. O magazine de ferramentas padrão vem com 8 ferramentas, e um magazine de ferramentas de maior capacidade pode ser personalizado.
custos
O custo de uma máquina roteadora CNC ATC (Trocador Automático de Ferramentas) pode variar amplamente com base nas especificações, tamanho, recursos e marca da máquina, geralmente variando de cerca de $10,800 a mais $100,000. Os kits de roteador CNC ATC para hobby de nível básico custam em média $12,000, enquanto algumas mesas de roteador CNC ATC industriais de ponta com recursos avançados, áreas de trabalho maiores e recursos adicionais tendem a ser mais caras. No geral, o custo médio de compra de um roteador CNC ATC com trocador de ferramentas é de cerca de $16,000. É aconselhável consultar fabricantes ou fornecedores específicos para obter preços precisos com base em suas necessidades.
A maioria dos marceneiros está ansiosa para ter uma fresadora CNC ATC, mas alguns deles não têm ideia de quanto custa atualizar uma máquina CNC comum com um kit de troca automática de ferramentas. De acordo com o relatório do mercado CNC industrial de 2025, você terá que gastar um adicional $3.000 a $8.000 além de uma máquina comum se você quiser fazer você mesmo.
Especificações
| Marcas | STYLECNC |
| Tamanhos de mesa | 4' x 4', 4' x 6', 4' x 8', 5' x 10', 6' x 12' |
| eixo | 3 eixos, 4th Axis, 4 eixos, 5 eixos |
| Capacidade | Usinagem 2D, Usinagem 2.5D, 3D Usinagem |
| Materiais | Madeira, Metal, Alumínio, Cobre, Latão, Pedra, Espuma, Plástico |
| Tipos | Tipos de hobby para uso doméstico e tipos industriais para uso comercial |
| Software | ArtCAM, Type3, Visão de Gabinete, CorelDraw, UG, Solidworks, MeshCAM, AlphaCAM, UcanCAM, MasterCAM, CASmate, PowerMILL, Fusion360, Aspire, AutoCAD, Autodesk Inventor, Alibre, Rhinoceros 3D |
| Responsável pelo Tratamento | OSAI, Syntec, LNC |
| Faixa de preço | 6,000.00 $ - $110,000.00 |
| Serviço OEM | Área de trabalho dos eixos X, Y, Z |
| Peças Opcionais | Coletor de pó, dispositivo rotativo, bomba de vácuo, servomotores, sistema de resfriamento, fuso Colombo |
Tipos
Os trocadores automáticos de ferramentas são divididos em 3 tipos comuns: tipo linear, tipo tambor e tipo corrente. Vamos apresentá-los um por um.
Tipo linear
Este é um tipo de trocador em linha, usado para magazines com 4 a 12 ferramentas. Ele é caracterizado pela troca rápida de ferramentas e fácil de usar.
Tipo de tambor
Este é um tipo de trocador rotativo, também conhecido como CTM tipo ATC e disco tipo ATC. É usado para magazines com 8 a 20 ferramentas.
Tipo de Cadeia
É usado para máquinas CNC verticais com menor velocidade de troca de ferramentas. É projetado para magazines com mais de 30 ferramentas, que tem a melhor capacidade de transporte de ferramentas.
Como trocar ferramentas na usinagem CNC?
Suporte de ferramenta rotativa
O porta-ferramentas rotativo é um dos trocadores mais simples, comumente usado em tornos CNC. Ele pode ser projetado em vários formatos, como descanso de ferramentas axial quadrado, hexagonal ou tipo disco. Quatro, seis ou mais ferramentas são instaladas, respectivamente, no suporte rotativo, e as brocas são trocadas de acordo com as instruções do dispositivo de controle numérico. O suporte rotativo deve ter boa resistência e rigidez na estrutura para suportar a resistência de corte durante a usinagem de desbaste. Como a precisão da usinagem de torneamento depende em grande parte da posição da ponta da ferramenta, para tornos de controle numérico computadorizado, a posição da ferramenta não é ajustada manualmente durante o processo de usinagem, portanto, é mais necessário escolher um esquema de posicionamento confiável e uma estrutura de posicionamento razoável para garantir a ferramenta rotativa. Após cada indexação, a cremalheira tem a maior precisão de posicionamento de repetição possível (geralmente 0.001-0.005mm). Em circunstâncias normais, a ação de mudança do suporte rotativo inclui o levantamento do suporte, a indexação do suporte e a pressão do suporte.
Troca de cabeçote do fuso
A troca de ferramentas do cabeçote do fuso é um método de troca de ferramentas relativamente simples para máquinas CNC com ferramentas rotativas. Este cabeçote do fuso é, na verdade, um magazine de ferramentas de torre. Existem 2 tipos de cabeçotes de fuso: horizontal e vertical. Normalmente, a indexação da torre é usada para substituir o cabeçote do fuso para realizar a troca automática de ferramentas. Em cada fuso da torre, as ferramentas rotativas necessárias para cada processo são pré-instaladas. Quando um comando de troca de ferramenta é emitido, cada cabeçote do fuso gira para a posição de processamento por vez, e o movimento principal é ativado, de modo que o fuso correspondente acione a broca para girar. Outros fusos em posições de não usinagem são desconectados do movimento principal. O dispositivo de troca de ferramentas do fuso economiza uma série de operações complicadas, como afrouxamento automático, fixação, descarregamento, carregamento e descarregamento, encurtando assim o tempo de troca e melhorando a confiabilidade da troca. No entanto, devido à limitação da posição do espaço, o tamanho estrutural dos componentes do fuso não pode ser muito grande, afetando assim a rigidez do sistema do fuso. Para garantir a rigidez do fuso, o número do fuso deve ser limitado, caso contrário, o tamanho da estrutura será aumentado. Portanto, o cabeçote do fuso da torre geralmente é adequado apenas para máquinas com poucos processos e requisitos de baixa precisão, como máquinas de perfuração e fresagem de controle numérico computadorizado.
Sistema de troca automática de ferramentas
Como o descanso de ferramenta rotativo e o trocador do tipo cabeça de torre não podem acomodar muitos bits, eles não podem atender às necessidades de processamento de peças complexas. Portanto, as máquinas CNC ATC usam principalmente trocadores automáticos com magazines de ferramentas. O dispositivo com um magazine de ferramentas consiste em um magazine e um mecanismo de troca de ferramentas, e o processo de troca é mais complicado. Primeiro, todos os bits usados no processo de usinagem devem ser instalados no suporte padrão e, após pré-ajustar o tamanho fora da máquina, coloque-os no magazine de uma determinada maneira. Ao trocar, primeiro selecione o bit no magazine e, em seguida, o trocador retirará o bit do magazine ou do fuso para troca, colocará o novo bit no fuso e colocará o bit antigo de volta no magazine. O magazine tem grande capacidade e pode ser montado na lateral ou acima do cabeçote. Como há apenas um fuso no cabeçote da máquina com o magazine de troca automática de ferramentas, a rigidez dos componentes do fuso deve ser alta para atender aos requisitos de usinagem de precisão. Além disso, o número de bits no magazine é grande, então o processamento multiprocesso de peças complexas pode ser realizado, o que melhora muito a adaptabilidade e a eficiência de processamento da máquina. O sistema ATC com magazine é adequado para centros de perfuração e centros de usinagem.
Como escolher o carregador e a ferramenta?
Tipo de revista de ferramentas
O magazine de ferramentas é usado para reservar um certo número de bits de roteador, que podem ser trocados com os bits no fuso por meio do manipulador. Existem vários tipos de magazines, como magazines do tipo disco e magazines do tipo corrente. A forma e a capacidade dos magazines devem ser determinadas de acordo com o escopo tecnológico da máquina. No magazine de ferramentas de disco, a direção da broca do roteador está na mesma direção do fuso. Ao trocar a broca, a caixa do fuso sobe para uma certa posição, de modo que a broca no fuso fique alinhada com a posição inferior do magazine, e a broca do roteador seja fixada, o fuso esteja sob o controle do computador, solte a alça, o magazine de ferramentas de disco se move para frente, puxa a broca do roteador no fuso e, em seguida, o magazine gira a broca usada no próximo processo para a posição alinhada com o fuso, o magazine para trás, insere a nova broca no orifício do fuso, o fuso prende o suporte, a caixa do fuso é abaixada para a posição de trabalho, a tarefa de troca de ferramenta é concluída e o próximo processo está começando a funcionar. As vantagens deste dispositivo de troca de ferramentas são estrutura simples, baixo custo e boa confiabilidade de troca. A desvantagem é que o tempo de troca é longo e é adequado para centros de usinagem com pequena capacidade de magazine. Para centros de usinagem que exigem uma grande capacidade de magazine, um magazine de ferramentas de corrente será usado. O magazine tem uma estrutura compacta e uma grande capacidade de magazine. O formato do anel da corrente pode ser feito em vários tipos de acordo com o layout da máquina. Formato, a posição de troca também pode ser projetada para facilitar a troca. Quando o número de brocas de roteador precisa ser aumentado, é necessário apenas aumentar o comprimento da corrente, o que traz conveniência ao design e à fabricação do magazine.
Método de seleção de ferramentas
Existem muitos bits armazenados no magazine. Antes de cada troca, o bit deve ser selecionado. Os métodos de seleção de ferramentas comumente usados incluem o método sequencial e o método arbitrário. As ferramentas são inseridas nos suportes do magazine por sua vez, de acordo com os requisitos do processo. O processamento é para ajustar os bits em sequência. Ao processar diferentes peças de trabalho, a ordem dos bits no magazine deve ser reajustada. A vantagem é que o acionamento e o controle do magazine são relativamente simples. Portanto, este método é adequado para troca automática de ferramentas de máquinas de controle numérico computadorizado de pequeno e médio porte com grandes lotes de processamento e pequeno número de variedades de peças de trabalho. Com o desenvolvimento do sistema de controle numérico, a maioria dos sistemas de controle numérico adota o método de seleção arbitrária de ferramentas, que é dividido em 3 tipos de codificação de porta-ferramentas, codificação de ferramentas e tipo de memória.
Método de codificação de ferramentas
O código da ferramenta ou código do suporte precisa ser identificado instalando uma barra de código na ferramenta ou suporte, que geralmente é codificada de acordo com o princípio da codificação binária. O método de seleção adota uma estrutura especial de suporte de ferramenta, e cada bit tem seu próprio código, então o bit pode ser reutilizado em diferentes processos, e o bit substituído não precisa ser colocado de volta no suporte original. O magazine de grande capacidade pode ser reduzido de acordo. No entanto, cada bit tem um anel de codificação especial, o comprimento é alongado, é difícil de fabricar e a estrutura do magazine e do manipulador se torna complicada. O método de codificação do suporte é que uma faca corresponde a um suporte. As ferramentas removidas de um suporte devem ser colocadas de volta no mesmo suporte. Os bits de coleta e colocação são incômodos e demoram muito para serem trocados. Atualmente, o método de memória é amplamente utilizado em centros de usinagem. Desta forma, o número e a posição do suporte no magazine podem ser armazenados no PLC do sistema CNC de acordo. As informações da ferramenta são sempre armazenadas no PLC, independentemente de qual fixação a ferramenta é colocada. O magazine é equipado com um dispositivo de detecção de posição, que pode obter as informações de posição de cada suporte. Dessa forma, a ferramenta pode ser retirada e devolvida à vontade. Há também uma origem mecânica no magazine, de modo que toda vez que uma faca for selecionada, a faca mais próxima será selecionada.
Aplicações
As máquinas de roteador CNC ATC podem ser usadas em uma ampla gama de indústrias, como móveis e melhorias residenciais, artesanato em madeira, armários, telas, publicidade, instrumentos musicais ou indústrias de processamento de cascos de instrumentos de precisão. E os materiais que podem ser processados incluem principalmente vários materiais não metálicos, como madeira, vidro, pedra, plástico, acrílico e materiais isolantes.
Carpintaria
Portas de casa, 3D usinagem de placas onduladas, portas de armários, portas de madeira maciça, portas de madeira artesanais, portas sem pintura, telas, fabricação de janelas artesanais, engraxates de sapatos, armários e painéis de máquinas de jogos, mesas de computador e fabricação de móveis de painel.
Fabricação de moldes
Pode fazer moldes de metal como cobre, alumínio, ferro e muito mais, bem como moldes não metálicos como madeira, pedra, plástico, PVC e muito mais.
Publicitários e Hobbyistas
Criação de sinalização, criação de logotipo, lettering, corte de acrílico, moldagem de blister e decorações.
Fabricação Industrial
Pode fazer todos os tipos de esculturas de sombras e esculturas em relevo, que são amplamente utilizadas nas indústrias de artesanato e presentes.
guia de solução de problemas
O roteador CNC com ATC é a classificação mais poderosa de máquinas de controle numérico computadorizado. Embora a força e a velocidade da usinagem sejam incomparáveis com outras máquinas de controle numérico computadorizado, como um equipamento mecânico totalmente automatizado, a inspeção e a manutenção diárias também são muito necessárias. Um roteador CNC com trocador de ferramentas é completamente diferente dos métodos de detecção e diagnóstico de falhas de máquinas comuns de controle numérico computadorizado.
Método de inspeção de operação da máquina
O método de inspeção de operação é um método de observação e monitoramento da operação real da máquina para determinar a posição do mau funcionamento e, assim, rastrear a causa raiz da falha. Em termos gerais, os kits de máquinas de controle numérico computadorizado adotam peças de controle hidráulico e pneumático, como trocador de ferramentas automatizado, dispositivo de mesa de troca, dispositivo de fixação e transmissão, etc., que podem ser usados para determinar a causa da falha por meio do diagnóstico de movimento.
Método de Análise de Estado
O sistema CNC não só pode exibir informações de diagnóstico de falhas, mas também fornecer vários estados de diagnóstico na forma de endereço de diagnóstico e dados de diagnóstico. Por exemplo, quando o sistema retorna ao ponto de referência incorretamente, você pode verificar o valor de status do parâmetro relevante para determinar a causa da falha.
Método de verificação de programação CNC
O método de verificação de programação CNC também é chamado de método de teste de função de programa. É um método para confirmar a causa da falha compilando um segmento de programa de teste especial. Você pode usar o método de programação manual para compilar um programa de teste de função para as funções do sistema (como posicionamento linear, interpolação circular, corte de rosca, ciclos fixos, programas de macro do usuário, etc.) e executar o programa de teste para verificar a precisão e confiabilidade da máquina para executar essas funções e, em seguida, determinar a causa da falha. Normalmente, um programa de teste é escrito com instruções para reparar a máquina, e o programa é executado quando ocorre uma falha para determinar qual é a falha.
Método de inspeção de instrumentos
O método de inspeção de instrumentos refere-se ao uso de instrumentos elétricos convencionais para medir a tensão de cada grupo de fontes de alimentação CA e CC, sinais de fase CC e pulso, etc., para encontrar falhas.
Método de autodiagnóstico do sistema de controle numérico
O autodiagnóstico do sistema de controle numérico é um método de diagnóstico que usa o programa de autodiagnóstico interno ou software de diagnóstico especial do sistema para autodiagnosticar e testar o hardware principal dentro do sistema e o software de controle do sistema. Inclui principalmente autodiagnóstico de inicialização, monitoramento online e teste offline. A máquina CNC usa a função de autodiagnóstico do sistema, que pode exibir facilmente o status do sinal de interface entre o sistema e cada parte e descobrir a localização geral da falha. É o método mais comumente usado no processo de diagnóstico de falhas.