В статье подробно объясняем о том, какие бывают инструментальные магазины для станков с ЧПУ: типы, преимущества, область применения в машиностроении. От выбора того или иного магазина будет зависеть производительность изготовления ваших деталей.
Какой магазин для фрезерного станка выбрать?
Инструментальный магазин - это один из главных узлов фрезерного обрабатывающего центра с ЧПУ. Он обеспечивает автоматическую смену инструментов согласно управляющей программы обработки. Станок с таким магазином позволяет оперативно менять фрезы, сверла и другой инструмент, сокращая (иногда значительно!) вспомогательное время выполнения механических операций (=уменьшая Тшт.).
На сегодня есть несколько типов инструментальных систем ( магазинов) каждый из которых имеет свои преимущества и характер применения.
Магазины различных производителей приводят разные цифры по скорости смены позиций, поэтому важно обращать внимание на этот показатель.
Расчет влияния времени смены инструмента на производительность ЧПУ-станков
Исходные данные на простой детали:
- Время обработки одной детали (Тмаш.): 10 минут
- Деталей в час: 6 деталей
- Годовой фонд работы: 6010 часов (работа в 3 смены)
- Всего деталей в год: 6010×6=36.060 деталей
- Среднее количество инструментов на деталь: 4 инструмента (простая деталь)
- Общее число смен инструмента в год: 36060×4 = 144.240 смен инструмента
Теперь считаем затраты времени на смену инструмента:
- Станок N1 (5 сек на смену инструмента "от стружки до стружки"): 144.240×5 = 721.200 секунд = 721200/3600 = 200,33 часов (Твсп. на смену инструмента)
- Станок N2 (8 сек на смену инструмента "от стружки до стружки"): 144.240×8 = 1.153.920 секунд = 1.153.920/3600 = 320,53 часов (Твсп. на смену инструмента)
Разница по вспомогательному времени:
320,53−200,33=120,2 часа экономии в год! (при 5-секундной смене инструмента по сравнению с 8 секундной сменой)
Теперь считаем, сколько дополнительных деталей можно изготовить за это время:
120,2×6=721,2 деталей в год
Вывод: при выборе более быстрого магазина на станке с ЧПУ (всего 5 сек вместо 8 сек на смену инструмента) - можно дополнительно изготовить 721 деталь в год!!! Экономическую выгоду от данного решения посчитайте сами.
Основные типы инструментальных магазинов
Карусельный (типа "зонтик") инструментальный магазин
В карусельных магазинах инструменты размещаются на вращающейся платформе (карусели) вместе со шпиндельной бабкой, что позволяет быстро переключаться между ними.
Преимущества
- Стоимость: относительно приведенных примеров ранее, используются в бюджетных моделях, с целью удешевления.
- Понятная система: Работает по простому принципу, что облегчает понимание и эксплуатацию.
Недостатки
- Менее популярен: работает с простыми задачами, чаще в трех осях.
- Ограниченная область применения: данный магазин не совсем подходит для сложных конструктивных задач, где, например, требуются дополнительные приспособления (4 ось) и/или большое количество инструментов для обработки.
- Ограничение рабочей зоны (для пятиосевых фрезерных центров) значительно скрадывает пространство внутри рабочей зоны станка. Установить дополнительные оси (поворотные и наклонно-поворотные столы) становится затруднительно, или вовсе это не рентабельно или возможно установить поворотные столы небольших диаметров.
Револьверный тип инструментального магазина
Используются на станках специализирующихся на высокоскоростном сверлении и нарезании резьбы большого количества отверстий. Еще их называют “супердрели” или “Tapping & Drill” или MillTap центры.
Преимущества
- Простота конструкции - легко обслуживать и настраивать = низкая стоимость (/себестоимость)
- Высокоскоростные - смена позиций (Инструмент - Инструмент) происходит практически мгновенно до 1,2 секунды на стандартных станках и до 0,6 секунды на продвинутых моделях
Недостатки
1. Ограниченное применение -– как близкое к узкоспециализированному оборудованию, чаще всего станки малой мощности (3,7–7,5 кВт) с частотой вращения до 24000 об/мин, ориентированные преимущественно на сверление и нарезание резьбы в массивах отверстий.
2. Ограниченная рабочая зона - Перемещение осуществляется вместе со шпиндельной бабкой.
3. Небольшой объем позиций - в основном до 30 шт. (а как правило - 24)
Инструментальный магазин барабанного типа
Инструменты размещаются в виде кругового барабана, который может вращаться для выбора нужного инструмента.
Преимущества
- Компактны - занимают меньше пространства в рабочей зоне станка (ввиду его расположения сбоку) и делает их идеальными и самыми распространенными в станкостроении, плюс наиболее “логичны” для установки дополнительных осей - поворотных и наклонно поворотных столов.
- Простая конструкция - относительно немного подвижных частей, что снижает риск поломок и требует меньше внимания
- Невысокое время смены. Обеспечивает высокую скорость смены позиций И-И или С-С (инструмент-инструмент, стружка-стружка - в каталогах поставщиков и производителей часто можно увидеть эти аббревиатуры обозначения времени смены позиций в магазине), что повышает общую производительность обработки
Недостатки
Ограниченная емкость: Обычно сложнее разместить больше инструментов из-за ограниченного объема.
Может быть менее гибким для сложных задач, где требуется большое разнообразие инструментов.
● С - С обозначает, через какое время будет произведена смена инструмента от выполнения непосредственной обработки до выполнения обработки новым инструментом
● И - И только смена инструмента между позиций ( меньшая цифра, нежели С-С, как правило)
Цепной инструментальный магазин
Этот тип магазина использует цепь для перемещения инструментов. Инструменты располагаются в ряд и могут быть выбраны в зависимости от потребностей обработки.
Преимущества
- Большая вместимость: такого типа магазины позволяют хранить большое количество инструментов (в основном от 40 до 120), что делает их идеальными для многокоординатных (пятиосевых) станков для сложных обработок (например в авиастроении, ОПК и др).
- Гибкость использования: отлично подходит для операций, требующих частой смены инструмента или работы с большим набором различных инструментов.
- Надежность, обеспеченная конструкцией с цепью. При таком типе эффективно использовано пространство- занимают немного пространства (вертикальное расположение вдоль стенок станка)
Полезно: следует обращать внимание - имеет ли станок возможность смены ближайшей позиции (соседних), так как некоторые производители взимают дополнительную плату за такую возможность, иначе смена позиций может занять большое время, когда позиция будет прокручиваться “весь круг магазина”.
Недостатки
- Стоимость - в некоторых случаях достигает 10-15% от стоимости станка (например - горизонтально-расточные станки, которые в стандартном исполнении идут без каких либо магазинов с ручной сменой оправок)
- Сложная система управления и механика требуют наличия квалифицированного персонала для обслуживания, поскольку сложный механизм имеет множество вариантов для поломки.
Применение инструментальных магазинов
Рассмотрим основные типы станков и их инструментальные магазины (наиболее распространенные на практике).
1. Фрезерные вертикальные, горизонтальные станки с ЧПУ
- Цепные инструментальные магазины: используют в высокотехнологичных производствах, сложных изделий по конструкции и применяемым материалам, когда необходимо большое количество позиций.
- Барабанный инструментальный магазин: Идеален для маломасштабных производств и обработки для серийного производства
2. Многофункциональные станки (многокоординатные - пятиосевые обрабатывающие центры)
- Цепной инструментальный магазин, применяемый для сложных технологических операций
В данной статье взяли один из примеров производителя инструментальных систем Okada, конечно же кроме того, есть еще ряд других не менее интересных компаний, например:
- BEI JYU PERCISION MACHINE CO.,LTD
- Deta International
- Gifu Seiki Co. Ltd и др.
Выводы
Инструментальный магазин для станка с ЧПУ — это основной компонент оборудования, необходимый для смены режущего инструмента. Он повышает производительность и сокращают общее время обработки (Тшт.).
Какой тип именно подойдет вам, зависит от требований вашего предприятия, характера производства и финансовых возможностей. Перед приобретением оборудования внимательно оцените преимущества и недостатки каждого, чтобы получить максимальную отдачу от вложенных средств в станочный парк.
Если вы знаете другие типы магазинов, пишите в комментариях - обсудим!