Правильно выбрать новый токарный станок для своего производства – это довольно нелёгкая задача, особенно для тех, кто не имел предыдущего опыта работы с данным типом оборудования, и чтобы её хоть немного облегчить для вас, ниже мы поговорим о токарных станках с ЧПУ, их основных характеристиках и критериях выбора.
Зачем нужны токарные станки?
Токарные станки применяются для точения, резьбы, сверления, зенкерования и некоторых других видов механической обработки заготовок цилиндрической, конической и сферической формы из дерева и металла в виде тел вращения с помощью режущего инструмента.
Разновидности токарных станков с ЧПУ
Из классификации ЭНИМС можно назвать следующие типы токарных станков, которые отличаются по конструкции и назначению:
- токарно-винторезные станки для внутренней и наружной обработки тел вращения и нанесения резьбы;
- лоботокарные станки для обработки заготовок большого диаметра и малой длины;
- станки с числовым программным управлением о которых мы поговорим подробнее ниже;
- токарно-карусельные станки – это станки с вертикально расположенной осью планшайбы, удерживающей деталь;
- токарно-револьверные станки для обработки деталей с помощью набора режущих инструментов, что особенно полезно при производстве сложных деталей;
- автоматические токарные станки – автоматизированное оборудование используемое, например при серийном производстве прутковых заготовок;
- полуавтоматические токарные cтанки – станки полуавтоматы;
- специализированные токарные станки – это станки, применяемые для выполнения определённых операций;
- и другие станки, включая станки специального назначения.
Токарным станкам, произведённым в России и СССР, свойственно обозначение модели из определённого набора символов. Например, у советского токарно-винторезного станка 16К20 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). У станков с ЧПУ есть дополнительное обозначение: Ц (цикловое программное управление), Ф1 (цифровая индикация положения инструмента), Ф2 (позиционная система), Ф3 (контурная система ЧПУ).
Со временем и развитием технологий обычные токарные станки на многих предприятиях были заменены станками с числовым программным управлением, о которых мы и поговорим далее.
Токарные станки с ЧПУ и их виды
Система ЧПУ для токарных станков значительно облегчает работу с данным типом оборудования, а также повышает точность, качество и общую эффективность обработки. Ознакомление оператора с системой управления станком и правилами техники безопасности, необходимое для работы на станках с ЧПУ, не занимает много времени, благодаря чему период между моментом приобретения станка и началом работы обычно не занимает много времени. Внедрение станков с ЧПУ позволяет значительно оптимизировать производственные процессы, благодаря чему они являются отличным вариантом практически для любого предприятия, и в особенности для серийного, где их высокий уровень автоматизации, точности и повторяемости приводит к наиболее явным результатам.
Токарные станки с ЧПУ можно по конструкции можно разделить на два основных типа - с прямой (горизонтальной) станиной (доступные станки, менее ограниченные размерами изделия и отличающиеся высокой точностью обработки) и с наклонной станиной (станки с более широкими вариантами комплектации и облегчённым удалением стружки, которые часто используются при производстве более сложных деталей и/или в серийном производстве при средних или больших объёмах производства).
Кроме того существуют обрабатывающие центры с ЧПУ, которые совмещают в себе функциональные возможности фрезерных и токарных станков. Они в основном используются на предприятиях с крупными объёмами производства.
Выбор токарного станка с ЧПУ
Перед тем, как приступать к выбору той или иной модели станка, необходимо предварительно определиться задачами, которые он должен выполнять, и в каком объёме. Любое станочное оборудование лучше приобретать хотя бы с примерным планом по его эксплуатации. Отдельно стоит упомянуть тот факт, что станок занимает немало места сам по себе, а для комфортной работы с ним, а также для размещения заготовок и готовых изделий, ещё необходимо освободить пространство возле него.
Далее мы представим основные критерии выбора токарных станков с ЧПУ:
Характеристики и комплектация станка
В первую очередь необходимо убедиться в том, что комплектация и характеристики станка соответствуют поставленным ранее задачам. Особое внимание стоит уделить предположительному размеру и весу изделий, которые вы собираетесь производить, и убедиться в том, что максимально возможный размер обрабатываемого изделия соответствует этим условиям, взглянув на такие характеристики станка, как «расстояние между центрами» (РМЦ) и «максимальный диаметр обработки» (он зависит от высоты центров). Именно от этих параметров будут зависеть размер станка и то, детали какой длины и диаметра он сможет обрабатывать. РМЦ равен максимальной длине заготовки, которую можно будет разместить на станке при смещении задней бабки до упора вправо с минимальным вылетом пиноли.
Такие характеристики, как мощность шпинделя, режущий инструмент и скорость вращения, определяют максимальную твёрдость заготовок и скорость обработки. Станина станка должна обладать достаточным уровнем жесткости, чтобы он мог выдерживать всю нагрузку, возникающую при работе станка (иначе станок будет заметно вибрировать во время работы, что снижает качество обработки и срок службы оборудования).
Далее перечислены важные элементы комплектации, на которые стоит обратить внимание в первую очередь:
- Токарный зажимной патрон. Данный основной элемент токарного станка функционирует как зажимное устройство, используемое для фиксации заготовки на шпиндель.
Токарные патроны можно разделить на два основных типа:
Механические токарные патроны. Зажим происходит вручную оператором станка, при этом сам механизм зажима может отличаться. К этому виду относят кулачковые (самоцентрирующиеся и несамоцентрирующиеся), поводковые и цанговые зажимные патроны. Кулачковые патроны могут иметь разное количество кулачков (прижимных элементов). Двухкулачковые патроны применяются для фиксации небольших деталей асимметричной формы, трехкулачковые – для крепления круглых и шестигранных деталей, четырёхкулачковые используются для заготовок квадратной и прямоугольной формы, ну а шестикулачковые зажимы применяют для зажима деталей более сложной формы. По типу зажима кулачковые патроны можно разделить 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 – делятся на пневматические, гидравлические и электрические. В данном случае зажим заготовок происходит автоматически и механизм открытия/закрытия патрона приводится в действие и управляется самим станком. Пневматические зажимные патроны работают за счёт давления воздуха и потребляют меньше электричества по сравнению с электрическими. В гидравлических зажимных патронах зажим происходят благодаря давлению жидкости – для обеспечения надёжного зажима в токарном патроне эти станки оснащаются гидростанциями, благодаря чему станок может работать даже с крупными и тяжёлыми заготовками. В основном на токарных станках с ЧПУ устанавливаются именно пневматические зажимные патроны из-за относительной простоты конструкции, надежности и небольшой стоимости эксплуатации.
Кроме того, зажимные патроны бывают сквозными и закрытыми. Сквозные патроны пропускают заготовку через себя, что позволяет использовать барфидер для подачи прутка.
Тип, диаметр и размер патрона лучше выбирать с упором на характеристики заготовок, которые вы собираетесь на нём обрабатывать и их форму.
- Револьверная голова. Это довольно важный элемент токарных станков с ЧПУ, ведь он используется для фиксации различных рабочих инструментов (от 6 до 12), таких как резцы, сверла, метчики, приводной инструмент и т.д., что позволяет станку выполнять всевозможные операции над заготовкой. При выборе револьверной головы стоит обратить внимание на скорость смены активного инструмента и наличие возможности подачи СОЖ.
Также револьверные головы разделяются по держателям инструментов, среди которых чаще всего встречаются системы VDI и BMT. Говоря простыми словами, VDI обеспечивает легкую и быструю смену инструментов, а держатели BMT отличаются повышенной жёсткостью крепления приводного блока с помощью четырёх зажимных болтов, что обеспечивает повышенную точность и повторяемость операций.
В гнезда револьверной головы могут устанавливаться различные оправки и приспособления для конкретных целей, например резьбонарезные, вихревые, накатные, многорезцовые, фрезерные приводные и иные виды голов для разных видов резки.
- Задняя (упорная) бабка. Этот узел отвечает за крепление заготовки при помощи упорного или вращающегося центра. Данная дополнительная опора особенно полезна при обработке тяжёлых и длинных заготовок. Она состоит из плиты, корпуса, пиноли, штурвала перемещения пиноли и рукояток фиксации. В левом торце у пиноли можно найти коническое отверстие, которое используется для крепления инструментов. В зависимости от модели станка, движение задней бабки и пиноли может происходить вручную или автоматически. Управление электромеханической пинолью происходит с помощью педали или М-кодом в системе ЧПУ.
- Система управления. Наличие системы ЧПУ у токарного станка позволяет значительно повысить его автоматизацию, удобство эксплуатации и точность выполняемых операций. Сами системы ЧПУ в зависимости от производителя могут различаться по функциональным возможностям и интерфейсу. Часто на токарных станках с ЧПУ можно встретить системы управления от Siemens (Sinumerik), Fanuc, Балтсистем, Модмашсофт. В комплектацию станка должна входить документация по установленной системе управления, так что процесс ознакомление с ней не доставит особых проблем.
Дополнительные критерии выбора токарного станка с ЧПУ
Помимо этого, в комплектацию токарных станков с ЧПУ могут входить (либо же устанавливаться отдельно) и другие 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. Поговорим про некоторые из них:
- Люнет. Является дополнительной опорой при обработке длинных заготовок, что позволяет избежать их прогиба или вибрации в процессе работы станка, сохраняя высокую точность и качество обработки. Люнеты могут быть, как и подвижными, так и неподвижными и в зависимости от этого они устанавливаются либо на станину, либо на суппорт. Но установить люнет можно не на все модели токарных станков.
- Комплектующие для удаления стружки. Это простые тележки, стружесборники, стружкоотсосы, аспирационные системы, вытяжные установки и т.д. Они применяются для удаления неизбежно остающейся после обработки материала древесной или металлической пыли и стружки. Если над заготовкой выполняется много операций, либо же с неё снимается большой слой материала, то объёмы данной стружки могут быть довольно внушительными, поэтому данные элементы, облегчающие процесс её уборки, могут сэкономить довольно много времени, а также обеспечить бесперебойную работу станка.
- Пульт оператора станка (маховичок). Позволяет оператору станка управлять станком дистанционно, что упрощает такие операции, как размещение заготовки и подбор параметров обработки, а также взаимодействие оператора со станком в целом.
- Податчик прутка (барфидер). Это система подачи, позволяющая станку выполнять процесс подачи и размещения заготовки-прутка в автоматическом режиме. Они совместимы с ЧПУ системами токарных станков и позволяют оператору станка управлять сразу несколькими станками одновременно, что может значительно снизить простой оборудования на предприятии и повысить производительность производственных процессов. Также стоит упомянуть такой дополнительный элемент комплектации станков, как барпуллеры, которые обеспечивают автоматическое вытягивание прутка из зажимного патрона на необходимую длину. Оба вида комплектующих могут быть установлены лишь на станки с механизированными зажимными патронами.
- Системы измерения инструмента. Позволяют станку автоматически измерять длину и диаметр инструментов, а также вносить поправки по необходимости, что позволяет дополнительно снизить время простоя оборудования на производстве.
О чём ещё стоит подумать?
- Цена оборудования и оправданность покупки. Очевидно, чем выше характеристики станка и чем обширнее его укомплектованность, тем выше и его его цена. Но даже если вы можете приобрести более дорогую модель станка это не значит, что данная покупка будет целесообразна. Переплачивать за станок большого размера при отсутствии необходимости в этом или высокомощное оборудование при небольших объёмах производства особого смысла нет – тут отлично справится и более бюджетный станок. Подходите к вопросу выбора станка реалистично и совершайте выбор в пользу конкретной модели исходя из настоящего положения дел и вопросов удобства эксплуатации.
- Поставщик, гарантия и качество сервиса. Рекомендуется заранее уточнить все интересующие вас вопросы о станке и его комплектации у поставщика оборудования. Кроме характеристик и возможностей станка, стоит обязательно обговорить вопрос поставки (всё-таки это довольно габаритное оборудование). Лучше всего отдавать предпочтение доверенным поставщикам с достойным сервисом, наличием гарантии и услуг по пусконаладке и обслуживанию оборудования.