PROBLEMATIKA RYCHLÉ AUTOMATICKÉ VÝMĚNY NÁSTROJŮ U OBRÁBĚCÍCH STROJŮ

PROBLEMATIC OF FAST AUTOMATIC TOOL CHANGE BY WORKING MACHINERY

dizertace

cs

Disertační práce je věnována problematice automatické výměny nástrojů, u frézovacích center, kde se v poslední době ukazuje toto téma jako velice aktuální. Obsahem této práce je jak provedení komplexní rešerše jednotlivých typů AVN v závislosti na typu stroje, tak i rešerše současných nástrojových rozhraní, které s touto problematikou úzce souvisejí. Na základě množství získaných rešeršních dat byla dále provedena komplexní analýza, z níž vyplynuly jak hlavní faktory ovlivňující tuto problematiku, tak i oblast, kterou se práce dále zabývá a rozvíjí ji. Jako nejproblematičtější oblast dnes používaných zařízení pro automatickou výměnu nástrojů se ukázal manipulátor zajišťující výměnu nástroje mezi vřetenem a zásobníkem. Kinematické uspořádání a konstrukční řešení jednotlivých prvků velmi významně ovlivňuje dynamiku celého procesu výměny nástroje. Proto se práce dále věnuje řešení problematiky manipulátoru. Hlavními výsledky této práce jsou pak konstrukční návrhy několika typů manipulátorů, z nichž byly některé v rámci projektu 1.2.4 Brněnského pracoviště VCSVTT (Výzkumné Centrum pro Strojírenskou Výrobní Techniku a Technologii) realizovány v podobě zkušebních standů. Pro vybrané typy manipulátorů byly vytvořeny simulační modely, k jejichž verifikaci bylo užito měření na reálném standu. Na základě řešení této problematiky byl identifikován další klíčový problém související nejen s procesem výměny, ale i komplexním problémem životnosti vřetene. Jedná se o problém sil vznikajících při procesu uchopení nástroje. Práce nastiňuje možnosti dalšího výzkumu, týkajícího se právě vlivu těchto sil na životnosti vřeteníku (především životnosti ložiskových skupin uložení vřetene).

Disertační práce je věnována problematice automatické výměny nástrojů, u frézovacích center, kde se v poslední době ukazuje toto téma jako velice aktuální. Obsahem této práce je jak provedení komplexní rešerše jednotlivých typů AVN v závislosti na typu stroje, tak i rešerše současných nástrojových rozhraní, které s touto problematikou úzce souvisejí. Na základě množství získaných rešeršních dat byla dále provedena komplexní analýza, z níž vyplynuly jak hlavní faktory ovlivňující tuto problematiku, tak i oblast, kterou se práce dále zabývá a rozvíjí ji. Jako nejproblematičtější oblast dnes používaných zařízení pro automatickou výměnu nástrojů se ukázal manipulátor zajišťující výměnu nástroje mezi vřetenem a zásobníkem. Kinematické uspořádání a konstrukční řešení jednotlivých prvků velmi významně ovlivňuje dynamiku celého procesu výměny nástroje. Proto se práce dále věnuje řešení problematiky manipulátoru. Hlavními výsledky této práce jsou pak konstrukční návrhy několika typů manipulátorů, z nichž byly některé v rámci projektu 1.2.4 Brněnského pracoviště VCSVTT (Výzkumné Centrum pro Strojírenskou Výrobní Techniku a Technologii) realizovány v podobě zkušebních standů. Pro vybrané typy manipulátorů byly vytvořeny simulační modely, k jejichž verifikaci bylo užito měření na reálném standu. Na základě řešení této problematiky byl identifikován další klíčový problém související nejen s procesem výměny, ale i komplexním problémem životnosti vřetene. Jedná se o problém sil vznikajících při procesu uchopení nástroje. Práce nastiňuje možnosti dalšího výzkumu, týkajícího se právě vlivu těchto sil na životnosti vřeteníku (především životnosti ložiskových skupin uložení vřetene).

This dissertation thesis is focused on the problem of the Automatic Tool Change for milling centers, which is recently shown as a very current topic. The content of this work is to conduct a comprehensive research of various types of ATC depending on the type of machine, as well as research of the current tool interface relating closely with these problems. There was made a comprehensive analysis on the basis of data obtained by comprehensive research, from which both the main factors affecting this topic and the area dealed and developed by this work resulted. The most problematic area of machinery used nowdays for the Atomatic Tool Change was detected as manipulator provided the exchange between spindle and tool storage. Kinematic structure and design of individual elements affects very significantly the dynamics of the whole process of exchange of tools. Therefore, the work is focused on problematic of the manipulator. The main results of this thesis are constructional design of several types of manipulators, which were partly realized within the project 1.2.4 of Brno department of RCMT in the form of the testing stands. There was developed simulation models for selected types of manipulators which were verificated by measuring on the real stand. On the basis of abovementioned problem there was identified another key issue related not only to the exchange process but also with complex problem of service life of spindle. It is a grab force in the process of picking tools. The work outlines the possibilities for further research of these forces on the service file of spindle (especially on service life of bering groups of spindle).

automatická výměna nástrojů, AVN, nástrojové rozhraní, simulační model, LabView, Adams

automatic tool changer, ATC, tool interface, simulation model, LabView, Adams

31.08.2011

VUT v Brně

Brno

197