Особенности токарных станков с ЧПУ

Присутствие ЧПУ при работе со станками позволяет добиться высокой точности выполнения задач, быстро перенастроить оборудование, а также в несколько раз повышает эффективность работы станков.

Конструкция токарного станка и принцип его работы

Токарный станок с ЧПУ по металлу любой модификации состоит из следующих частей:

• основание станка, месторасположения всех его частей – станина;
• в шпиндельной (передней) бабке располагаются основные узлы механизма – коробка подач и шпиндель;
• суппорт – при помощи верхней и нижней кареток резец станка фиксируется во время работы;
• коробка подач – механизм, обеспечивающий подачу движения суппорту с резцом;
• электрочасть – состоит из электромотора и блока управления электрооборудованием;
• револьверные головки – обеспечивают оперативную смену инструментов во время работ.

Токарный ЧПУ работает по такому принципу:

• металлические заготовки зажимаются в конструкции станка в определенном положении, по горизонтали или вертикали;
• затем резец, контролируемый программным обеспечением, обтачивает их, придавая заданную форму.

Особенности конструкции станков

Продуктивность и надежность нынешних токарных станков обусловлены особенностями конструкции. К ним относятся:

• предварительный разогрев узлов агрегата снижает тепловые деформации при обработке;
• эффективная виброизоляция;
• передаточные устройства в приводах токарных агрегатов лишены каких-либо зазоров;
• длина кинематических цепей и число механических передач существенно меньше;
• оснащение сигнализаторами обратной связи.

Для подобных устройств характерна высокая точность движений всех механизмов благодаря наличию износостойких направляющих с маленькой силой трения.

Направляющие качения обладают высокой жесткостью благодаря предварительному натягу, а направляющие суппорта и станины изготавливают из смеси фторопласта с чугуном или сталью. Поэтому увеличение скоростей работы не влияет на показатель трения.

Основные элементы конструкции станков имеют коробчатую форму и поперечные ребра. В последнее время иностранные производители начинают использовать полимерный бетон и синтетический гранит для изготовления станин, салазок и колонн токарных станков, для обеспечения максимальной жесткости и виброизоляции.

Шпиндели и шпиндельные узлы тоже модернизируются по сравнению с моделями обычных станков. Узловые опоры оснащаются износостойкими подшипниками, а конструкция шпинделей становится более сложной, с автоматическими фиксаторами и индикаторами для диагностики и мониторинга рабочего процесса.

Виды токарных станков с ЧПУ

Все машины следует поделить на 2 типа:

• горизонтальные станки, созданные для работы с небольшими, а, порой, даже мелкими деталями;
• вертикальные.

К горизонтальному типу относятся также компактные станки для домашнего применения.

Вид станка определяется положением направляющих – оно бывает наклонное, а также горизонтальное либо вертикальное.

Исходя из функций ЧПУ, машины могут иметь различные свойства:

• настольные токарные устройства – компактные станки для точения совсем маленьких деталей;
• резка труб и валов – станки предназначены для обточки очень длинных и сложных деталей, а также они способны обтачивать внутренние поверхности;
• резка втулок и валов – используются для вытачивания отверстий, обработки торцов и сложных тел вращения, нарезают резьбу;
• станки с повышенной производительностью – имеют повышенную жесткость благодаря направляющим скольжения, способны обтачивать любые детали из любого материала в непрерывном режиме;
• многофункциональные станки – справляются работами любого уровня сложности и любыми деталями.

Машины с программным управлением следует также разделить по назначению:

• центровые – обточка валов осуществляется в центрах, фиксируемых передней и задней бабками;
• патронные – задняя бабка здесь отсутствует, а патрон располагается в передней;
• патронно-центровые – имеют возможность обтачивать деталь только в патроне либо поддерживаться центром задней бабки.

Современные станки с ЧПУ

Основные характеристики токарных станков ЧПУ

Современные модификации токарных ЧПУ обладают следующими характеристиками:

• привод обладает мощностью до 40 кВт;
• оснащение трехфазными моторами или моторами постоянного тока для возможности изменения скорости вращения шпинделя;
• вращение главного резца до 2 тысяч об/мин;
• возможность обработки очень мелких (на компактных устройствах) и довольно крупных заготовок – от 100 мм до 1 тыс. мм;
• широкий диапазон подачи – некоторые модификации обладают способностью изменения подачи примерно в 1,5 тыс. раз;
• множество настроек позволяет задавать перемещение резца по более сложным траекториям в сравнении с мануальным управлением;
• управление осуществляется по осям координат – чем сложнее работа, тем больше координат задействовано в процессе (чаще всего используется управление по двум координатам, малогабаритные танки используют только такую систему, но есть модели, где необходимо задать до 5 координат одновременно);
• станок часто содержит до 12 резцов;
• многие модели оснащены функцией удаления стружки и пыли.

Чтение маркировки оборудования

Маркировка станка состоит из цифр и букв. Первая цифра на маркировке токарных станков всегда 1. Вторая цифра обозначает тип станка. После этого следуют обозначения высоты центров, например, цифры «2» или «20» означают высоту центров в 200 мм, а «3» или «30» – соответственно высоту центров в 300 мм.

А также на маркировке станка есть буквенное указание класса точности:

• А – очень высокий;
• В – высокий;
• С – особо точный (прецизионный);
• П – повышенный;
• Н – нормальный.

Компактные модели станков чаще всего имеют класс точности «В».

По маркировке станков российского производства легко понять, каким именно управляющим комплексом они оборудованы. Существуют три типа числового программного управления:

• позиционная система контроля конечных координат по окончании процесса обработки;
• контурная система – исполнительные органы станка перемещаются на заданные расстояния вдоль осей координат;
• адаптивная система сочетает в себе возможности всех систем.

Какая именно система установлена на конкретный станок, легко определить по последней букве и цифре на названии модели:

• Ф1 – задание координат происходит перед началом работы;
• Ф2 – агрегат оснащен позиционной системой ЧПУ;
• Ф3 – управление осуществляется контурной системой;
• Ф4 – на станок установлена адаптивная система числового программного управления.

Программирование токарного оборудования

Для эффективного и качественного выполнения работы потребуется в первую очередь грамотно и точно оставить управляющую программу.

Программирование конкретной операции по обработке заготовки предполагает специальный маршрут, включающий в себя:

• Разделение на этапы: черновой, чистовой и отделочный. Для упрощения всего процесса и повышения производительности, черновой и чистовой этапы могут быть объединены в один.
• Строгое соответствие конструкторской и технологической документаций минимизирует отклонения при базировании и фиксации заготовки.
• Полное изготовление детали при минимальном количестве циклов.
• Оптимизация процесса изготовления: тела вращения точатся от максимально жесткой зоны к минимально жесткой во избежание создания концентраторов напряжения.
• Технология изготовления деталей на станках с программным управлением часто состоит из нескольких операций. Операции, в свою очередь, могут выполняться из нескольких проходов.

Существуют определенные алгоритмы программирования, гарантирующие финальное качество обрабатываемой детали. Такие алгоритмы включают:

• количество проходов;
• принцип обработки заготовки;
• обрабатывающие инструменты (резцы, фрезы и прочие).

Есть станки с обоймами под все обрабатывающие инструменты.

В случае если такой возможности нет, необходимо проводить замену обрабатывающих инструментов между циклами обработки. Современные технологии позволяют также устанавливать несколько резцов в обойму либо использовать многогранные резцы для быстрого устранения дефектов обработки путем поворота резца.

Самые распространенные виды обрабатывающих инструментов:

• расточные, с жестко фиксированными резцами;
• метчики, для нарезания резьбы;
• ромбовидные, для фрезерования отверстий и выведения геометрии детали.

Обрабатывающие инструменты устанавливаются в обойму упорядочено, в порядке их применения в цикле. Началом цикла обработки считается касание рабочей заготовки вершиной резца.

Настольные токарные станки

Настольные станки применяются для обточки деталей малого размера.

Несмотря на небольшой размер, малый вес, а также гораздо меньшую скорость работы по сравнению с промышленными машинами, малогабаритные агрегаты способны выполнять множество различных операций.

В надежности и качестве выполненной работы они ничем не уступают полноразмерным моделям – ведь современные настольные станки также имеют числовое программное управление. Такие станки чаще всего применяются в автосервисах, мастерских, учебных заведениях и, конечно, в быту.

У домашних агрегатов немало достоинств:

• невысокая цена;
• подключение к питанию в 220 B (также рекомендовано использовать сеть в 380 B);
• минимальное энергопотребление по сравнению с большими станками – компактные агрегаты экономят электроэнергию;
• довольно тихая работа;
• из-за малых габаритов идеально подходит для небольших помещений: мастерских или сервисов;
• удобство и простота использования – работа не требует серьезной подготовки и множества специальных знаний;
• надежность и долговечность – при правильной и бережной эксплуатации настольный агрегат прослужит много лет, не требуя ремонта или замены;
• при установке дополнительных элементов легко расширить функциональность станка, например, за счет выполнения сверлильных и фрезеровочных работ.

Токарные станки являются неотъемлемым атрибутом крупных промышленных предприятий, они позволяют решать широкий спектр задач по обработке не только металла, как это было на первых моделях станков, но и пластика, дерева, а также других материалов.

Видео:  Устройство и принцип работы токарного станка с ЧПУ