Характеристики и обзор токарных станков по металлу с ЧПУ

Токарные станки с ЧПУ частично сочетают свойства агрегатных и универсальных токарных устройств. Оснащенные обширной базой данных, они выполняют множество видов изделий, быстро перенастраиваются, очень точно повторяют детали.

Особенности токарных ЧПУ-станков

Программное управление позволяет станкам работать в почти автономном режиме, сокращая затраты на производство. Токарное оборудование с числовым управлением способно выполнять следующие типы операций по металлу:

• вытачивание деталей по внешним и внутренним размерам;
• точение вдоль заготовки;
• изготовление деталей в форме конуса и сложных форм;
• отделение детали нужной длины;
• растачивание пазов, выемок, отверстий;
• чистовое и черновое выполнение отверстий;
• нарезка дюймовой или метрической резьбы.

За передвижением рабочих инструментов отвечает система приводов и электромоторов под руководством программного управления. Точные настройки позволяют создавать изделия с наименьшими допусками. Качество изделий и их размеры в одной или разных партиях идентичны.

Чтобы переналадить оборудование на выпуск другой продукции необходимо только запустить новую программу. ЧПУ-станки выполняют работу по металлу с минимальными погрешностями, точно придерживаясь заданных параметров. Благодаря этому процент брака минимален.

Конструкция токарного станка по металлу с ЧПУ

Независимо от модели все устройства содержат базовый набор компонентов:

• станина (основание). На ней размещаются все остальные компоненты станка;
• шпиндельная или передняя бабка. Любой металлообрабатывающий аппарат имеет коробку скоростей и шпиндель, которые расположены в передней бабке. Эти два узла считаются основой механизма;
• суппорт. Устройство для фиксации резца во время точения и приближения его к детали. Суппорт состоит из нижней и верхней кареток. На верхней размещается держатель резца;
• коробка подач. Предназначена для подачи движения суппорту через валик или винт хода;
• электрочасть. Любая модель станка оснащена электромотором, мощность которого может быть различной и устройствами для управления электрическим оборудованием;
• револьверные головки. Часто устанавливаются на станки с ЧПУ и позволяют очень быстро автоматически заменять инструмент.

Некоторые модели, рассчитанные на обработку крупных деталей, оснащаются тумбами, которые придерживают заготовку и устройствами размещения основных рабочих узлов на удобной высоте.

Принцип работы

Заготовку фиксируют между двумя центрами в горизонтальной или вертикальной плоскости и вращают. К ней приближается резец и начинает обточку. По мере снятия лишнего металла заготовке придается необходимая форма. Скорость вращения заготовки и движение резца контролируются компьютерной программой.

Виды токарных станков с ЧПУ

С учетом особенностей устройства можно разделить все токарные ЧПУ-станки по металлу на две группы:

• вертикальные;
• горизонтальные.

Вертикальные модели в большинстве случаев рассчитаны на обработку широких и коротких деталей, с большим поперечником.

Горизонтальные модели чаще применяют для работы с небольшими и совсем мелкими заготовками. К этой группе относятся и многочисленные домашние мини станки по металлу настольного типа.

По размещению направляющих аппараты могут быть наклонными, вертикальными или горизонтальными.

Согласно функционалу и возможностям ЧПУ аппараты также можно классифицировать:

• многофункциональные. Способны выполнять практически все виды токарных работ с любыми типами деталей. Станина у них обычно имеет наклонную форму, она снабжена направляющими качения;
• повышенной производительности. Работают в непрерывном режиме, в том числе с деталями особой сложности, оснащаются направляющими скольжения. Такой вид направляющих создает повышенную жесткость и позволяет резать в прерывистом или непрерывном режиме любые типы материалов. Наибольшую эффективность станки этой группы обеспечивают точение отливок, поковок из сложнообрабатываемых материалов;
• для точения втулок и валов. Созданы непосредственно для резки сложных форм тел вращения, торцов и нарезки резьб. Можно использовать и для выполнения отверстий;
• для точения труб и валов. Специально разработаны для токарной резки длинных деталей (вытачивают сложные поверхности, нарезают резьбу). Возможны обработки внутренних и внешних поверхностей в форме цилиндров, конусов, криволинейных.
• мини токарные станки с ЧПУ. Используются для работы с маленькими металлическими заготовками, отличаются невысокой мощностью, компактностью и малым весом.

Кроме этого, различаются станки одно- или многоинструментальные по количеству резцов, используемых в работе. Мини модели оснащаются одним резцом. Инструмент крепится на нескольких или одном суппортах, в головке револьверного типа либо магазине. По типу производимых манипуляций устройства делятся на:

• патронные устройства разработаны для точения особых форм деталей, у которых необходимо обрабатывать внешние части, торцы и внутренние поверхности, зенкеровать, сверлить, точить;
• центровые аппараты применяют для точения внешних частей деталей сложных форм, конуса, обрезки торцов, цилиндра, резьбовой нарезки;
• карусельные модели используются для точения крупных деталей: втулок, дисков, фланцев;
• патронно-центровое оборудование сочетает в себе свойства патронных токарных устройств и центровых.

Характеристики токарных станков с ЧПУ

За исключением мини устройств, у большинства станков с числовым управлением очень внушительные технические показатели.

Класс точности. В маркировке станка он обозначается литерами: А — особо высокой; В — высокой; С — прецизионные (особо точные); П — повышенной. Домашние мини модели чаще всего относятся к классу В.

Мощность привода может достигать 40 киловатт. Устанавливаются моторы постоянного тока, которые позволяют изменять скорость вращения шпинделя плавно либо трехфазные электромоторы с 15 — 24 ступенями регулировки скорости.

Скорость вращения основного исполнительного инструмента может достигать 2 тысяч оборотов в минуту и около 200 пределов изменения скорости движения шпинделя.

Максимальный диаметр обрабатываемой детали. Варьирует от 100 мм — у мини моделей до 1000 мм у промышленных моделей с вертикально расположенным шпинделем.

Движение подачи регулируется плавно в довольно широких пределах, так у некоторых моделей диапазон подачи может меняться в 1500 раз. Расширенные настройки позволяют подобрать наилучшие параметры обработки для заданной детали и передвигать исполнительный инструмент по сложным траекториям, невозможным при ручном управлении.

Работа позиционируется по двум осям координат, управление которых независимо друг от друга. Количество одновременно управляемых осей влияет на характер перемещения резца. Для самых сложных работ на токарных станках по металлу применяют контурную схему управления сразу по многим координатам.

Есть ЧПУ, управляющие одновременно по четырем, трем или пяти координатам, которые применяют в оборудовании со сложным движением резцов. Но наиболее распространенная система управления — по двум координатам. В мини-станках применяется только она.

Суппорт передвигается со скоростью от 4 до 10 метров в минуту, что значительно уменьшает время на непродуктивные перемещения резца.

По сравнению с обычными токарными станками, ЧПУ обладают повышенной жесткостью конструкции, обеспечивающей максимально возможную точность точения.

Количество используемых резцов в одном аппарате может достигать 12 и больше. У большинства промышленных станков и мини моделей есть устройства механического отвода пыли и отходов.

Цифровая система управления оснащена корректорами, размещенными на пульте. С их помощью снижается влияние погрешности настроек, ошибок точения, деформации, вызванных температурой или стиранием резца. Корректоры пронумерованы, чтобы получить от них информацию, дается программный запрос. Степень коррекции выбирается оператором в процессе настраивания инструмента в ходе пробных точений.

Все токарные устройства с ЧПУ, даже мини аппараты, оснащены информативной системой светового оповещения. Светодиоды оповещают о поломках механизмов, запуске устройства, связях с отдельными узлами. Дисплей индикации указывает все необходимые данные для быстрого реагирования и устранения неполадки.

Режимы работы

На токарных мини устройствах можно работать в ручном, автоматическом, полуавтоматическом режиме или в преднаборе.

В полуавтоматическом режиме устройство выполняет одну команду, после чего останавливается и ожидает следующей. В автоматическом осуществляется полный цикл изготовления детали. В ручном режиме любые функции станка запускаются вручную. Подача может изменяться от 0 до 120 градусов, а скорость движения шпинделя с помощью регулятора.

Видеоролик об устройстве и принципе работы японского токарного станков с ЧПУ: