Приобретение производственного оборудования — это нелёгкая задача, ведь любой станок имеет свои задачи, особенности и сложности, связанные с его первичным освоением. И токарные станки с ЧПУ не являются исключением. Для того, чтобы не потратить время и деньги в пустую, рекомендуется предварительно ознакомиться с данным типом оборудования поближе и с целью предоставить вам такую возможность в этой статье мы поговорим о токарных станках с ЧПУ, их основных характеристиках и критериях выбора.
Для чего нужны токарные станки?
Токарные станки используются для механической обработки (точения, резьба, сверление, зенкерование и т.д.) заготовок цилиндрической, конической и сферической формы из древесных и металлических материалов в виде тел вращения с помощью режущего инструмента.
Виды токарных станков с ЧПУ
По классификации ЭНИМС можно выделить следующие девять типов токарных станков, различающиеся по конструкции и назначению:
- токарно-винторезные станки (используются для внутренней и наружной обработки тел вращения и нанесения резьбы);
- лоботокарные станки (применяются для обработки заготовок большого диаметра и малой длины);
- станки с числовым программным управлением (о них подробнее пойдёт речь ниже);
- токарно-карусельные станки (станки с вертикально расположенной осью планшайбы, удерживающей деталь);
- токарно-револьверные станки (используются для обработки деталей с помощью набора режущих инструментов, что особенно полезно при производстве сложных деталей);
- автоматические токарные станки (автоматы, которые обычно используются при серийном производстве прутковых заготовок);
- полуавтоматические токарные станки (полуавтоматы);
- специализированные токарные станки (особые станки, которые используются для выполнения определённых операций);
- прочие станки, включая станки специального назначения.
Токарные станки, произведённые в России и СССР, обозначаются определённым набором из цифр и букв, например советский токарно-винторезный станок 16К20, где первая цифра указывает на группу токарных станков, вторая – на конкретный тип станка (токарно-винторезный), «К» это обозначение поколения по заводской классификации, а числа после определяют расстояние до центра оси над станиной (20 см). Станки с ЧПУ имеют дополнительное обозначение: Ц (цикловое программное управление), Ф1 (цифровая индикация положения инструмента), Ф2 (позиционная система), Ф3 (контурная система ЧПУ).
С развитием технологий на смену многим видам токарных станков пришли станки с числовым программным управлением, о которых в основном и пойдёт речь в нашей статье далее.
Токарные станки с ЧПУ и их виды
Использование встроенной системы управления в токарных станках с ЧПУ позволило значительно облегчить эксплуатацию данного типа оборудования, а также повысить точность, качество и эффективность обработки. Для работы на станке с ЧПУ нужно лишь пройти ознакомление оператора с системой управления станком и правилами техники безопасности. Эти станки сильно превосходят другие варианты по эффективности и удобству эксплуатации, что делает их отличным вариантом практически для любого производства, и в особенности для серийного, где их высокий уровень автоматизации, точности и повторяемости ценится больше всего.
В основном на рынке встречаются два основных типа токарных станков с ЧПУ - с прямой (горизонтальной) станиной (более распространённый и доступный вариант, который менее ограничен размерами изделия и отличается высокой точностью обработки) и с наклонной станиной (вариант с более широкими возможностями оснастки и облегчённым удалением стружки, который чаще используется при производстве более сложных деталей и/или в серийном производстве при средних или больших объёмах производства).
Также стоит упомянуть существование обрабатывающих центров с ЧПУ, совмещающих в себе функциональность фрезерных и токарных станков и предназначенных для предприятий с большими объёмами производства.
Выбор токарного станка с ЧПУ
Как и в случае с любым другим типом производственного оборудования, перед выбором конкретной модели необходимо чётко определить задачи, которые оно должно выполнять, и в каком объёме. Токарный станок должен приобретаться хотя бы с примерным планом по его эксплуатации. Также не стоит забывать и о том, что сам станок занимает довольно много места в рабочем помещении, а для того, чтобы работа с ним происходила комфортно и без каких-либо помех, пространство возле станка также должно быть свободным.
Далее мы поговорим об основных критериях выбора токарных станков с ЧПУ, на которые стоит обратить внимание в первую очередь:
Характеристики и комплектация станка
При выборе в первую очередь необходимо убедиться в том, что комплектация и характеристики станка соответствуют поставленным ранее задачам. Стоит обратить особое внимание на размер и вес изделий, которые вы собираетесь производить, и убедиться в том, что максимально возможный размер обрабатываемого изделия соответствует данным условиям, взглянув на такие характеристики станка, как «расстояние между центрами» (РМЦ) и «максимальный диаметр обработки» (этот параметр связан с высотой центров). Именно от них будут зависеть размеры оборудования и то, детали какой длины и диаметра вы сможете размещать на данном станке. Если говорить точнее, то РМЦ равен максимальной длине заготовки, которую можно будет разместить на станке сместив заднюю бабку до упора вправо с минимальным вылетом пиноли.
От мощности шпинделя, используемого режущего инструмента и скорости вращения будут зависеть максимальная твёрдость изделия и скорость его обработки. Также станина станка должна обладать достаточной жесткостью, чтобы предотвратить вибрации, связанные с работой станка, так как они оказывают негативное влияние на качество обработки и срок службы оборудования.
Ниже мы перечислим основные важные элементы комплектации, на которые стоит обратить внимание в первую очередь:
- Токарный зажимной патрон. Этот ключевой элемент токарного станка выполняет функцию зажимного устройства, используемого для фиксации заготовки на шпиндель.
Токарные патроны делятся на два основных типа:
Механические токарные патроны. Зажим с помощью этих патронов, как можно догадаться из названия, происходит с помощью того или иного механизма вручную оператором станка. К этому типу относятся кулачковые (самоцентрирующиеся и несамоцентрирующиеся), поводковые и цанговые зажимные патроны. Кулачковые патроны могут отличаться по количеству прижимных элементов, именуемых кулачками. Двухкулачковые патроны используются для крепления небольших деталей асимметричной формы, трехкулачковые – для фиксации круглых и шестигранных деталей, четырёхкулачковые используются для заготовок квадратной и прямоугольной формы, а реже встречающиеся шестикулачковые зажимы используются для зажима деталей сложной формы. Также кулачковые патроны можно разделить по типу зажима на прямые и обратные. Поводковые патроны позволяют обрабатывать заготовки со стороны поводка. Цанговые патроны имеют форму втулки, в которую размещается хвостовик режущего инструмента, который фиксируется в цанге с помощью зажимной гайки.
Механизированные токарные патроны – можно разделить на пневматические, гидравлические и электрические. Зажим заготовок происходит с помощью данного типа патронов автоматически. Механизм открытия и закрытия патрона приводится в действие и управляется станком. Пневматические зажимные патроны потребляют меньше электроэнергии по сравнению с электрическими и работают за счёт давления воздуха. В гидравлических же зажимных патронах зажим осуществляется благодаря давлению жидкости – такие станки используют гидростанции для обеспечения надёжного зажима в токарном патроне, что позволяет станку работать даже с крупными и тяжёлыми заготовками. Чаще всего на токарных станках с ЧПУ встречаются именно пневматические зажимные патроны за счёт их простоты конструкции, надежности и малой стоимости эксплуатации.
Отдельно стоит упомянуть тот факт, что зажимные патроны бывают сквозными и закрытыми. Сквозные патроны пропускают заготовку через себя, что позволяет использовать барфидер для подачи прутка.
Тип, диаметр и размер патрона необходимо выбирать, опираясь на характеристики заготовок, которые вы собираетесь на нём обрабатывать и их форму.
- Револьверная голова. От револьверной головы существенно зависят основные функции токарного станка. Она используется для фиксации различных рабочих инструментов (от 6 до 12), таких как резцы, сверла, метчики, приводной инструмент и т.д., что позволяет выполнять различные операции над заготовкой. Важными характеристиками револьверной головы являются скорость смены активного инструмента и наличие возможности подачи СОЖ.
Также револьверные головы отличаются держателями инструментов, среди которых наиболее распространены системы VDI и BMT. Если говорить вкратце, то VDI обеспечивает легкую и быструю смену инструментов, а держатели BMT отличаются повышенной жёсткостью крепления приводного блока с помощью четырёх зажимных болтов, результатом чего будет повышенная точность и повторяемость операций.
Ещё стоит знать, что в гнезда револьверной головы могут быть установлены различные оправки и приспособления для определённых задач, например резьбонарезные, вихревые, накатные, многорезцовые, фрезерные приводные и иные виды голов для разных видов резки.
- Задняя (упорная) бабка. Это узел, выполняющий крепление заготовки с помощью упорного или вращающегося центра. Эта дополнительная опора используется при обработке тяжёлых и длинных заготовок. Она состоит из плиты, корпуса, пиноли, штурвала перемещения пиноли и рукояток фиксации. В левом торце у пиноли присутствует коническое отверстие, которое может быть использовано для крепления инструментов. Перемещение задней бабки и пиноли происходит вручную или автоматически в зависимости от модели станка. Управление электромеханической пинолью происходит с помощью педали или М-кодом в системе ЧПУ.
- Система управления. Как мы и говорили раньше, присутствие системы ЧПУ у токарного станка позволяет значительно повысить его автоматизацию, удобство эксплуатации и точность выполняемых операций. Но на деле эти системы с ЧПУ также могут различаться по функционалу и интерфейсу в зависимости от производителя. Часто на станках с ЧПУ встречаются системы управления от Siemens (Sinumerik), Fanuc, Балтсистем, Модмашсофт. Обычно в комплектацию станка входит документация по установленной системе управления, так что процесс обучения оператора станка не должен занимать особо много времени.
Дополнительные критерии выбора токарного станка с ЧПУ
Кроме того, в комплектацию токарных станков с ЧПУ могут входить (либо же докупаться и устанавливаться отдельно) различные дополнительные элементы, облегчающие работу со станком, такие как люнеты, транспортер стружки, закрытая рабочая зона, рука-манипулятор, различные системы измерения, подачи СОЖ, автоматической подачи прутка (барфидер) и т.д. Ниже мы поговорим про некоторые из них:
- Люнет. Выполняет роль дополнительной опоры при обработке длинных заготовок, что позволяет устранить риск их прогиба или вибрации в процессе обработки, сохраняя высокую точность и качество обработки. Люнеты бывают, как и подвижными, так и неподвижными и соответственно устанавливаются либо на станину, либо на суппорт. Стоит отметить, что установка люнета возможна не на всех моделях токарных станков.
- Комплектующие для удаления стружки. Это могут быть простые тележки, стружесборники, стружкоотсосы, аспирационные системы, вытяжные установки и т.д. Они используются для удаления древесной или металлической пыли и стружки, остающейся в процессе обработки материала. При выполнении большого количества операций над заготовкой или при снятии большого слоя материала, объёмы данной стружки могут оказаться довольно внушительными, поэтому присутствие элементов, облегчающих процесс её уборки, в комплектации станка может сэкономить довольно много времени, а также обеспечить бесперебойную работу станка.
- Пульт оператора станка (маховичок). Этот элемент комплектации позволяет оператору станка управлять станком дистанционно, что упрощает процесс размещения заготовки, подбор параметров обработки и взаимодействия оператора со станком в целом.
- Податчик прутка (барфидер). Барфидер представляет собой систему подачи, которая позволяет станку выполнять процесс подачи и размещения заготовки-прутка автоматически. Они совместимы с ЧПУ системами токарных станков и позволяют оператору станка управлять сразу несколькими станками одновременно, что значительно снижает их простой и повышает производительность производственных процессов. Отдельно стоит упомянуть такой дополнительный элемент комплектации станков, как барпуллеры, которые обеспечивают автоматическое вытягивание прутка из зажимного патрона на необходимую длину. Оба этих вида комплектующих могут быть установлены только на станки с механизированными зажимными патронами.
- Системы измерения инструмента. Данные системы позволяют станку автоматически измерять длину и диаметр инструментов и вносить поправки по необходимости, что также позволяет снизить время простоя оборудования на производстве.
О чём ещё стоит подумать?
- Цена оборудования и оправданность покупки. Естественно, чем лучше характеристики и укомплектованность станка, тем выше его цена. Выбор производственного оборудования по цене будет зависеть от вашего бюджета, но даже если вы можете позволить себе приобрести более дорогую модель это не значит, что данная покупка будет целесообразна. Нет нужды переплачивать за станок большого размера при отсутствии необходимости в этом или высокомощное оборудование при небольших объёмах производства – тут отлично справится и более бюджетный станок. Старайтесь подходить к этому вопросу реалистично и совершайте выбор в пользу конкретной модели исходя из настоящего положения дел и вопросов удобства эксплуатации.
- Поставщик, гарантия и качество сервиса. Для облегчения выбора токарного станка с ЧПУ вы должны иметь возможность заранее уточнить все интересующие вас вопросы у поставщика оборудования. Помимо характеристик и возможностей станка, стоит обязательно обговорить вопрос поставки (всё-таки это оборудование не маленькое). Лучше всего отдавать предпочтение доверенным поставщикам с достойным сервисом, наличием гарантии и услуг по пусконаладке и обслуживанию оборудования.
