Savez-vous de quels composants se compose le magasin d’outils de type disque d’un centre d’usinage CNC ?

Magasin d'outils à disque des centres d'usinage CNC : structure, applications et méthodes de changement d'outils

I. Introduction
Dans le domaine des centres d'usinage CNC, le magasin d'outils est un composant essentiel qui influence directement l'efficacité de l'usinage et le niveau d'automatisation. Parmi eux, le magasin d'outils à disque est largement utilisé en raison de ses avantages uniques. Comprendre les composants, les scénarios d'application et les méthodes de changement d'outils du magasin d'outils à disque est essentiel pour une compréhension approfondie du fonctionnement des centres d'usinage CNC et l'amélioration de la qualité d'usinage.

 

II. Aperçu des types de magasins d'outils dans les centres d'usinage CNC
Les magasins d'outils des centres d'usinage CNC peuvent être classés en différents types selon leur forme. Le magasin d'outils à disque est l'un des plus courants et des plus utilisés. Il est également appelé magasin d'outils à bras porte-outils ou magasin d'outils manipulateur. Outre le magasin d'outils à disque, d'autres types de magasins diffèrent par leur forme et leur fonctionnement. Par exemple, le magasin d'outils à parapluie est également courant, mais il présente des différences de vitesse de changement d'outil et d'autres aspects par rapport au magasin d'outils à disque.

 

III. Composants du magasin d'outils à disque

 

(A) Composants du disque d'outil
Les disques d'outils constituent l'un des éléments clés du magasin d'outils à disque et servent à stocker les outils de coupe. Ils sont dotés d'emplacements spécifiques. Leur conception garantit la stabilité des outils de coupe, et leur taille et leur précision correspondent aux spécifications des outils utilisés. De par leur conception, les disques doivent présenter une résistance et une rigidité suffisantes pour supporter le poids des outils de coupe et la force centrifuge générée lors d'une rotation à grande vitesse. Le traitement de surface des disques est également important. Des traitements anti-usure et antirouille sont généralement utilisés pour prolonger leur durée de vie.

 

(B) Roulements
Les roulements jouent un rôle essentiel dans le magasin d'outils à disque. Ils assurent la stabilité des composants tels que le disque et l'arbre pendant la rotation. Des roulements de haute précision réduisent les frottements et les vibrations pendant la rotation, améliorant ainsi la précision de travail et la stabilité du magasin. En fonction des exigences de charge et de vitesse de rotation du magasin, différents types et spécifications de roulements, tels que les roulements à rouleaux et les roulements à billes, seront sélectionnés. Ces roulements doivent offrir une bonne capacité de charge, une bonne précision de rotation et une bonne durabilité.

 

(C) Manchons de roulement
Les manchons de palier servent à l'installation des roulements et à leur assurer un environnement stable. Ils protègent les roulements de l'érosion due aux impuretés externes et garantissent leur positionnement et leur concentricité corrects après l'installation. Le matériau des manchons de palier est généralement choisi parmi des métaux présentant une certaine résistance mécanique et à l'usure. La précision d'usinage des manchons de palier a un impact important sur le fonctionnement normal des roulements et sur les performances de l'ensemble du magasin d'outils.

 

(D) Arbre
L'arbre est un élément clé reliant le disque de l'outil aux composants de puissance tels que le moteur. Il transmet le couple du moteur pour permettre la rotation du disque. La conception de l'arbre doit tenir compte de sa résistance et de sa rigidité afin d'éviter toute déformation lors de la transmission de puissance. Par ailleurs, les pièces de liaison entre l'arbre et les autres composants doivent présenter une grande précision d'ajustement, notamment l'ajustement avec les roulements, afin de réduire les vibrations et les pertes d'énergie pendant la rotation. Dans certains magasins d'outils à disque haut de gamme, l'arbre peut être fabriqué avec des matériaux et des procédés d'usinage spécifiques pour répondre à des exigences de performance plus élevées.

 

(E) Couvercle de la boîte
Le couvercle du boîtier joue principalement un rôle de protection des composants internes du magasin d'outils. Il empêche la poussière, les copeaux et autres impuretés de pénétrer à l'intérieur du magasin et d'en perturber le fonctionnement. La conception du couvercle doit généralement tenir compte de l'étanchéité et de la facilité de démontage afin de faciliter l'entretien et l'inspection des pièces internes du magasin. De plus, sa structure doit être adaptée à l'esthétique et à l'espace d'installation de l'ensemble du magasin.

 

(F) Goupilles de traction
Les goupilles de traction jouent un rôle important dans le processus de changement d'outils du magasin. Elles permettent d'extraire ou d'insérer les outils coupants des fentes du disque à des moments précis. Le mouvement des goupilles de traction doit être contrôlé avec précision, et la précision de conception et de fabrication influence directement la précision et la fiabilité du changement d'outils. Les goupilles de traction fonctionnent généralement en coordination avec d'autres composants de transmission pour réaliser les opérations d'insertion et d'extraction des outils coupants à travers les structures mécaniques.

 

(G) Disque de verrouillage
Le disque de blocage sert à bloquer le disque d'outil lorsque le magasin d'outils est à l'arrêt ou dans un état spécifique, afin d'empêcher toute rotation accidentelle du disque. Il assure la stabilité des outils de coupe dans le magasin et évite les variations de position dues aux secousses du disque pendant l'usinage. Le fonctionnement du disque de blocage repose généralement sur la coopération entre le mécanisme de blocage mécanique et le disque d'outil ou l'arbre.

 

(H) Moteur
Le moteur est la source d'énergie du magasin d'outils à disque. Il fournit le couple nécessaire à la rotation du disque, permettant ainsi au magasin d'effectuer les opérations de sélection et de changement d'outils. Selon les exigences de conception du magasin d'outils, un moteur de puissance et de vitesse de rotation adaptés sera sélectionné. Sur certains centres d'usinage hautes performances, le moteur peut être équipé de systèmes de régulation et de contrôle de vitesse avancés pour un contrôle plus précis de la vitesse de rotation du disque et répondre aux exigences des différents procédés d'usinage en matière de vitesse de changement d'outils.

 

(I) Roue de Genève
Le mécanisme à roue de Malte est particulièrement utile pour l'indexation et le positionnement des magasins d'outils à disque. Il permet de faire tourner le disque avec précision selon un angle prédéterminé, permettant ainsi un positionnement précis de l'outil à la position souhaitée. La précision de conception et de fabrication de la roue de Malte a un impact crucial sur la précision du positionnement de l'outil dans le magasin. Grâce à la coopération avec des composants de puissance tels que le moteur, elle permet une sélection d'outils efficace et précise.

 

(J) Corps de boîte
Le corps du boîtier est la structure de base qui accueille et soutient les autres composants du magasin d'outils. Il assure le positionnement et la protection des composants tels que les roulements, les arbres et les disques d'outils. La conception du corps du boîtier doit tenir compte de sa résistance et de sa rigidité globales pour résister aux différentes forces exercées pendant le fonctionnement du magasin. L'espace intérieur doit être aménagé de manière à faciliter l'installation et la maintenance de chaque composant. Des aspects tels que la dissipation thermique doivent également être pris en compte pour éviter toute élévation excessive de la température lors d'un fonctionnement prolongé.

 

(K) Interrupteurs de capteur
Des capteurs sont utilisés dans le magasin d'outils à disque pour détecter des informations telles que la position des outils de coupe et l'angle de rotation du disque. Grâce à ces capteurs, le système de contrôle du centre d'usinage peut comprendre en temps réel l'état du magasin d'outils et contrôler avec précision le changement d'outil. Par exemple, le capteur de position d'outil garantit la position précise de l'outil de coupe lorsqu'il est inséré dans la fente du disque ou de la broche, tandis que le capteur d'angle de rotation du disque permet de contrôler avec précision l'indexation et le positionnement du disque pour assurer le bon déroulement du changement d'outil.

 

IV. Applications du magasin d'outils à disque dans les centres d'usinage

 

(A) Réalisation de la fonction de changement d'outil automatique
Une fois le magasin d'outils à disque configuré dans le centre d'usinage, il permet le changement automatique d'outils, l'une de ses applications les plus importantes. Pendant l'usinage, lorsqu'un changement d'outil de coupe est nécessaire, le système de contrôle pilote les composants tels que le moteur et le manipulateur du magasin d'outils selon les instructions du programme afin d'effectuer automatiquement le changement d'outil sans intervention humaine. Cette fonction de changement automatique d'outils améliore considérablement la continuité et l'efficacité de l'usinage et réduit les temps d'arrêt.

 

(B) Amélioration de l'efficacité et de la précision de l'usinage
Grâce au magasin d'outils à disque permettant le changement automatique d'outils, la pièce peut réaliser plusieurs opérations, telles que le fraisage, l'alésage, le perçage, l'alésage et le taraudage, avec un seul serrage. Ce serrage unique évite les erreurs de positionnement pouvant survenir lors de multiples serrages, améliorant ainsi considérablement la précision de l'usinage. Parallèlement, la vitesse de changement d'outils rapide rend l'usinage plus compact, réduisant les temps auxiliaires et améliorant l'efficacité globale de l'usinage. Cet avantage est particulièrement évident pour l'usinage de pièces complexes, permettant de raccourcir efficacement le cycle d'usinage et d'améliorer l'efficacité de la production.

 

(C) Répondre aux besoins de multiples processus d'usinage
Le magasin d'outils à disque peut accueillir différents types et spécifications d'outils coupants, répondant ainsi aux exigences des différents procédés d'usinage. Qu'il s'agisse d'une fraise de grand diamètre pour l'ébauche ou d'un foret ou d'un alésoir de petit diamètre pour la finition, le magasin d'outils peut accueillir tous ces outils. Le centre d'usinage n'a ainsi plus besoin de changer fréquemment de magasin ni de changer manuellement d'outils coupants pour différentes tâches d'usinage, ce qui améliore encore la flexibilité et l'adaptabilité de l'usinage.

 

V. Méthode de changement d'outil du magasin d'outils à disque
Le changement d'outil du magasin d'outils à disques est un processus complexe et précis réalisé par le manipulateur. Lorsque le système de contrôle du centre d'usinage donne une instruction de changement d'outil, le manipulateur se met en mouvement. Il saisit d'abord simultanément l'outil de coupe utilisé sur la broche et l'outil de coupe sélectionné dans le magasin d'outils, puis effectue une rotation de 180°. Ce mouvement de rotation nécessite un contrôle de haute précision pour garantir la stabilité et la précision du positionnement des outils de coupe pendant la rotation.
Une fois la rotation terminée, le manipulateur positionne avec précision l'outil de coupe prélevé sur la broche dans la position correspondante du magasin d'outils, puis l'installe simultanément sur la broche. Durant ce processus, des composants tels que les goupilles de traction et les capteurs fonctionnent en coordination pour assurer l'insertion et l'extraction précises des outils de coupe. Enfin, le manipulateur revient à son point d'origine et le changement d'outil est terminé. L'avantage de ce mode de changement d'outil réside dans sa rapidité et sa grande précision, répondant aux exigences des centres d'usinage modernes en matière d'usinage efficace et précis.

 

VI. Tendances de développement et innovations technologiques du magasin d'outils à disque

 

(A) Amélioration de la vitesse et de la précision du changement d'outils
Avec le développement continu des technologies d'usinage, les exigences en matière de vitesse et de précision de changement d'outils des magasins d'outils à disques sont de plus en plus élevées. Les futurs magasins d'outils à disques pourraient adopter des technologies d'entraînement moteur plus avancées, des composants de transmission de haute précision et des capteurs plus sensibles afin de réduire davantage le temps de changement d'outils et d'améliorer la précision de leur positionnement, améliorant ainsi l'efficacité et la qualité globales de l'usinage du centre d'usinage.

 

(B) Augmentation de la capacité des outils
Certaines tâches d'usinage complexes nécessitent davantage de types et de quantités d'outils coupants. Par conséquent, le magasin d'outils à disque tend à évoluer vers une capacité d'outils accrue. Cela implique une conception innovante de la structure du disque, une disposition plus compacte des composants et une utilisation optimale de l'espace global du magasin d'outils pour accueillir davantage d'outils coupants sans augmenter excessivement son volume.

 

(C) Amélioration du diplôme d'intelligence et d'automatisation
Les futurs magasins d'outils à disques seront plus étroitement intégrés au système de contrôle du centre d'usinage afin d'atteindre un niveau d'intelligence et d'automatisation plus élevé. Par exemple, le magasin d'outils pourra surveiller l'usure des outils de coupe en temps réel grâce à des capteurs et transmettre les informations au système de contrôle. Ce dernier ajustera automatiquement les paramètres d'usinage ou demandera le remplacement des outils de coupe en fonction de leur degré d'usure. Parallèlement, les fonctions de diagnostic et d'alerte précoce du magasin d'outils seront perfectionnées, permettant de détecter rapidement les problèmes potentiels et de réduire les temps d'arrêt dus à ces défaillances.

 

(D) Intégration profonde avec les processus d'usinage
Le développement du magasin d'outils à disque accordera une plus grande attention à son intégration profonde aux processus d'usinage. Par exemple, pour différents matériaux (tels que le métal, les matériaux composites, etc.) et différentes formes d'usinage (comme les surfaces courbes, les trous, etc.), les stratégies de sélection et de changement d'outils du magasin seront plus intelligentes. Associé à un logiciel de planification des processus d'usinage, le magasin d'outils peut sélectionner automatiquement les outils de coupe et l'ordre de changement d'outils les plus adaptés, améliorant ainsi la qualité et l'efficacité de l'usinage.

 

VII. Conclusion
Composant essentiel des centres d'usinage CNC, le magasin d'outils à disque présente une structure complexe et précise qui détermine ses excellentes performances pendant l'usinage. Des composants du disque aux divers composants de commande et de transmission, chaque composant joue un rôle indispensable. La large application du magasin d'outils à disque améliore non seulement le niveau d'automatisation et l'efficacité d'usinage du centre d'usinage, mais garantit également la précision d'usinage grâce à un changement d'outil précis. Avec le développement continu de l'industrie manufacturière, le magasin d'outils à disque présente un fort potentiel d'innovation technologique et d'amélioration des performances. Il continuera à évoluer vers une plus grande rapidité, une plus grande précision et une plus grande intelligence, apportant ainsi plus de confort et de valeur ajoutée à l'industrie de l'usinage CNC.