Токарный станок с ЧПУ по металлу

Особенности программирования станков

Чтобы использование токарных станков, оснащенных системой ЧПУ, было максимально эффективным, необходимо тщательно разработать технологический процесс обработки, а также составить программу, которая будет управлять работой оборудования. При решении этих вопросов надо учитывать ряд важных параметров: необходимость увязки систем координат оборудования, расположения на нем обрабатываемой заготовки и исходного положения рабочего инструмента с его дальнейшими перемещениями, которые он должен автоматически совершать в процессе работы.

Принцип числового программного управления токарным станком

При составлении программы для такого станка принимают во внимание, что рабочий инструмент перемещается по координатным осям обрабатываемой детали, которая находится в неподвижном состоянии

Что важно, он перемещается в прямолинейном направлении по осям, параллельным осям обрабатываемой заготовки

При составлении такой программы придерживаются следующего алгоритма.

• Технологический процесс делится на три этапа: черновая, чистовая и отделочная обработка. Чтобы повысить производительность выполнения работ и снизить их трудоемкость, черновые и чистовые операции стараются объединить.
• Чтобы минимизировать погрешности фиксации и базирования обрабатываемой детали, ее технологические и конструкторские базы совмещают по определенным правилам.
• Полную обточку детали желательно выполнить с минимальным количеством ее установок.
• Необходимо придерживаться рационального подхода к вопросам обработки заготовок. Это предполагает, к примеру, обточку частей цилиндрических и конических заготовок с небольшой жесткостью только после того, как выполнена обработка их участков, отличающихся достаточной жесткостью.

В технологическом процессе, который предполагает использование для обработки токарных станков, оснащенных ЧПУ, под отдельной операцией понимается обработка, выполняемая на одном станке. При этом такие операции могут разделяться на отдельные переходы, подразделяемые на самостоятельные проходы.

Существуют определенные правила разработки программ последовательности работы с обрабатываемой заготовкой, придерживаясь которых можно обеспечить высокое качество готового изделия. В соответствии с этими правилами, в компьютерной программе для токарного станка задаются следующие параметры: число переходов и проходов, общее количество установок, вид обработки, которой подвергают заготовку, количество режущих элементов и их типоразмеры. Если технические возможности оборудования позволяют, то желательно все инструменты, участвующие в работе, помещать в один резцедержатель.

Револьверная головка SAUTER для токарного станка с ЧПУ

Но не всегда резцедержатели агрегата позволяют установить в них все элементы, которые участвуют в обработке. В таких случаях, не являющейся большой редкостью, в управляющей программе предусматривают приостановку работы, которая необходима для замены инструмента. Кроме того, при использовании таких станков можно разбить процесс обработки на несколько частей, чтобы не приостанавливать его для замены инструмента. Большая часть моделей токарных станков с системами ЧПУ оснащена резцедержателями, в которых можно зафиксировать ограниченный набор режущих инструментов. В большинстве случаев для работы таких устройств используют инструмент, оснащенный многогранными режущими пластинами. Чтобы быстро привести его в порядок, если режущая грань износилась, достаточно просто повернуть пластину и продолжить работу.

Среди наиболее распространенных инструментов, которыми оснащаются токарные агрегаты с ЧПУ, можно отметить следующие: для растачивания — резцы, режущие пластины которых наплавлены или закреплены механическим способом; для нарезания резьбы — трехгранные сборные резцы; для обработки отверстий и выполнения подрезки — ромбические резцы с твердосплавными пластинами. Все инструменты устанавливаются в резцедержателе в той последовательности, в которой они участвуют в обработке. Точкой отсчета, задаваемой в компьютерной программе управления, является закругление при вершине резца или сама его вершина.

Токарный станок с ЧПУ DMTG модель CKE6150Z

Целесообразность применения

Необходимо учитывать, что это сравнительно дорогостоящая техника. В условиях современного производства станок с числовым программным управлением выгодно покупать и эксплуатировать в следующих ситуациях:

• Изготавливаемые детали используются в особенно ответственных случаях – запчасти для авиатехники и транспорта, элементы медицинских аппаратов, лопатки или валы турбин для ГЭС.
• Выпускаемые заготовки отличаются сложностью поверхности, подразумевающей проведение целого ряда технологических операций в процессе механической обработки.
• Планируется, что изделия будут выходить регулярными и крупносерийными партиями.
• Актуально особо точное исполнение – в рамках одного из 6 первых квалитетов по допуску. Отклонения в этом случае устанавливает дискретный шаг привода, составляющий до 3 мкм.
• Существует вероятность внесения незначительных конструктивных изменений по ходу изготовления детали – путем корректировки программы с операторского пульта.

Конструктивные особенности станков

Токарные станки с ЧПУ, используемые в наше время на многих производственных предприятиях, — это современное оборудование, позволяющее выполнять обработку деталей из металла, характеризующуюся высокой точностью. Это обеспечивается следующими конструктивными особенностями такого оборудования:

• в передаточных устройствах привода подобных станков практически полностью отсутствуют зазоры;
• все несущие элементы, узлы и механизмы, входящие в конструкцию токарного станка с ЧПУ обладают высокой жесткостью;
• кинематические цепи оборудования специально разработаны таким образом, чтобы их длина была минимальной, а также чтобы минимальным было количество механических передач, которые их составляют;
• в конструкции токарных агрегатов предусмотрены специальные сигнализаторы, отвечающие за обратную связь;
• такие устройства отличаются повышенной устойчивостью против вибрационных нагрузок, обязательно возникающих в процессе их работы;
• гидравлические, а также другие узлы токарного оборудования перед началом работы предварительно разогреваются при помощи специальных систем, что минимизирует риск возникновения тепловых деформаций в процессе выполнения обработки.

На токарные станки с ЧПУ устанавливаются направляющие, характеризующиеся повышенной износостойкостью и пониженным коэффициентом трения, что очень важно для обеспечения высокой точности выполнения токарных работ по металлу. Благодаря таким характеристикам направляющих агрегата снижается уровень рассогласования в его контролирующей системе, и все подвижные механизмы перемещаются по заданным параметрам с максимальной точностью

Направляющие узлы токарного станка, где предусмотрены элементы качения, в качестве которых преимущественно используются ролики, разработаны и изготовлены так, чтобы при работе на высоких скоростях и при их интенсивном нагреве коэффициент трения в них оставался неизменным

Направляющие узлы токарного станка, где предусмотрены элементы качения, в качестве которых преимущественно используются ролики, разработаны и изготовлены так, чтобы при работе на высоких скоростях и при их интенсивном нагреве коэффициент трения в них оставался неизменным.

Закаленные направляющие станины станка TRENS-SE-520

Естественно, направляющие токарных станков, на которых обработка деталей из металла выполняется на высоких скоростях, должны отличаться повышенной жесткостью. Обеспечивается это требование благодаря тому, что направляющие подвергаются предварительному натягу, который выполняют с помощью специальных регулирующих механизмов. Для снижения сил трения в направляющих узлах суппорта агрегата и его станины, работающих по принципу скольжения, их изготавливают на основе пар материалов: качественный износостойкий пластик (как правило, фторопласт) плюс чугун или сталь.

Чтобы обеспечить высокую жесткость несущим элементам токарного оборудования с ЧПУ, их выполняют в коробчатой форме с обязательными поперечными и продольными внутренними ребрами. Для изготовления данных элементов используют технологии литья и сварки. Если раньше для выполнения несущих элементов токарных станков по металлу использовали только чугун или сталь, то сейчас многие зарубежные производители выполняют колонны, станины, а также салазки таких агрегатов из бетона с добавлением полимеров или искусственного гранита, что придает им высокую жесткость и повышенную устойчивость к вибрационным нагрузкам.

Важнейшим элементом любого металлорежущего оборудования, в том числе и токарной группы, является шпиндельный узел, испытывающий значительные нагрузки в процессе работы. Именно поэтому все базовые и посадочные поверхности такого узла, а также его шейки, должны отличаться повышенной износоустойчивостью. Подшипники, которые устанавливаются в опоры узла, обеспечивают точность его вращения, к ним предъявляют повышенные требования по степени их износоустойчивости.

Передняя бабка с патроном станка SN-500

Объясняется это тем, что в данный элемент устанавливают ряд дополнительных: зажимные механизмы для рабочих приспособлений, работающие в автоматическом режиме, индикаторы, отвечающие за автодиагностику оборудования и за адаптивный контроль над процессом выполнения обработки. На токарных станках данной категории шпиндельный узел (по оси его вращения) может быть расположен в горизонтальной, а также в вертикальной плоскости.

Узлы и элементы оборудования

Эффективная и долгосрочная эксплуатация станка обусловлена предварительным выявлением максимальных функциональных возможностей агрегата, идеальным знанием его конструкционных особенностей.

Станки поступают к потребителям с необходимой сопроводительной технической документацией, которая содержит исчерпывающую информацию об их конструкции, основных характеристиках машины, и позволяет найти ответы на самые часто возникающие вопросы:

• Какие рассчитаны предельно допустимые обороты вращающейся части (шпинделя) оборудования?
• В каких пределах колеблется заложенная скорость шпинделя?
• Какую можно использовать мощность приводного двигателя электрического по каждому персональному направлению?
• На какое максимально разрешенное расстояние по осям допускается передвигать инструмент или стол?
• Какое количество инструментов вмещает транспортер (инструментальная головка)?
• Какую максимальную скорость можно развивать при ускоренном передвижении?
• С какой наибольшей скоростью можно осуществить процесс резания?

Любым оборудованием легче и проще управлять, если о нем имеется максимум информации.

Классификация

Из-за многообразия видов токарных автоматов, человеку без опыта сложно их отличать. Для этого было создано несколько классификаций. В них указываются отличия автоматов по выполняемым операциям или конструкции.

По назначению

Любое промышленное оборудование можно разделить по назначение. Автоматические токарные станки бывают двух типов:

1. Специализированные — используются при проведении определённой операции с заготовкой. Не подлежат перенастройке.
2. Универсальные — оборудование которое может выполнять различные операции с заготовками.

Также существуют полуавтоматы, которые используется для изготовления штучных деталей.

По расположению шпинделей

Если говорить о расположении рабочей части токарного автомата, можно выделить две конструкции:

• вертикальный шпиндель;
• горизонтальный шпиндель.

Перемещение ключевых элементов оборудования и сам процесс обработки зависит от расположения шпинделя.

По количеству шпинделей

Устройства различаются и по количеству подвижных элементов:

• одношпиндельные — предназначены для обработки одной заготовки;
• многошпиндельные — одновременно могут обрабатывать несколько заготовок.

Существует несколько типов одношпиндельных автоматов. Каждый их них представляет собой отдельную конструкцию, выполняющую определённые операции.

Одношпиндельный автомат

Фасонно-отрезные

Фасонно-отрезные автоматы используются для изготовления коротких заготовок, у которых небольшой диаметр. На выходе получается простая форма. Принцип работы заключается в том, что заготовка закрепляется во вращающемся шпинделе. Для обработки детали в суппортах закрепляются резцы. Количество суппортов может достигать 4. Перемещать их можно по поперечному направлению. В новых моделях есть специальные направляющие, которые позволяют перемещать суппорт вдоль оси шпинделя.

Дополнительно в фасонно-отрезных автоматах устанавливается упор. Его можно передвигать для увеличения или уменьшения длины заготовки.

Продольного точения

Токарный автомат продольного точения применяется при производстве длинных деталей с малым сечением из металлического прутка. Используется на предприятиях, занимающихся приборостроением или часовым производством. С помощью цангового патрона заготовка закрепляется в шпинделе. Он закреплён на подвижной бабке, которая передвигается по направляющим. Резцы же остаются неподвижными. Они прочно закрепляются в суппортах.

Дополнительно напротив заготовки могут устанавливаться специальные приспособления, с помощью которых выполняются различные операции. К ним относится сверление, нарезание резьбы и зенкерование. Шпиндель может оборудоваться отдельным приводом, который будет обеспечивать поступательные движения.

Токарно-револьверные

Токарно-револьверные автоматы используются на производстве при изготовлении изделий сложной формы. При работе применяется металлический пруток. Некоторые модели предназначены для создания штучных заготовок. Металлическое изделие или прут закрепляется в подвижном шпинделе. Револьверная головка начинает автоматически перемещаться. Суппорты совершают поперечные движения.

Как написать управляющую программу

Программы для работы станков с ЧПУ делаются в три шага, на каждом из которых определяется — как будет выглядеть новая деталь:

1. Создание трёхмерной модели. Этот этап — создание модели заготовки, с которой будет осуществляться работа. Этим, в основном, занимаются не операторы, а дизайнеры, так как не все так хорошо понимают, как сделать хорошую трёхмерную модель.
2. Инструкция. Имея трёхмерную модель, оператор задаёт параметры, которые станок должен будет выполнить при работе с заготовкой чтобы получилась деталь.
3. Тестовый запуск. Он необходим чтобы проверить — правильно ли была написана программа для работы. Ведь если плохую программу сразу, без теста, запустить на станке — он испортит все заготовки. Поэтому оператор смотрит — правильно ли станок выполняет работу с заданной программой, а после смотрит на результат и решает — требуется доработка или нет. Чаще всего она, конечно, требуется, но никаких критических ошибок она вывести не может.

После того как программа была установлена — станок готов к работе.
Для написания таких программ существует пять специальных приложений:

• AutoCAD.
• T-FlexCAD.
• NanoCAD.
• ArtCam.
• SolidWorks.

Сейчас о каждой будет рассказано по отдельности

AutoCAD

Эта программа была разработана компанией Autodesk специально для автоматического проектирования токарных работ. В AutoCAD есть функции трёхмерного моделирования, а также возможность работы с трёхмерными данными сканирования, что позволяет не тратиться на дизайнеров. Но, из-за отсутствия трёхмерной параметризации эта программа не является лучшим выбором.

T-FlexCAD

Эта программа была разработана компанией «Топ Системы» для разработки разного вида работ с токарными станками.
Имеет все нужные для этого функции, но лучшим выбором не является и популярностью не пользуется.

NanoCAD

Эта программа может работать как с трёхмерными, так и с двухмерными моделями. С её помощью могут проводиться расчёты работ, готовятся 3D и 2D модели, разнообразные чертежи и ещё много чего. Благодаря этой программе значительно облегчается работа операторов.

ArtCam

Эта программа нужна исключительно для создания трёхмерной модели. Расчёты работ или что-то подобное на ней производиться не может, зато модели получаются очень качественные.

SolidWorks

Это уже непросто программа, а целый программный комплекс. Выпущен он был ещё в 1995 году, но до сих пор считается одним из лучших среди разработки программ для токарных станков системой ЧПУ. Правда, стоит этот программный комплекс прилично, зато принцип «цена равна качеству» он прекрасно показывает.

Конструкция

Вне зависимости от разновидности модели, ее основные элементы остаются прежними:

• Станина. Простыми словами – это крепкий и надежный стол, который выдерживает большую массу, вибрации, но при этом остается неподвижным и удобным для использования. При крупном весе изделий рекомендовано крепить ножки на бетонном основании.
• Бабка. Это узел, который можно назвать рабочей зоной. Он отвечает за поддержание и перемещение изготавливаемой продукции. Всего их две – передняя и задняя. В первой располагается движок (под ней), переключение скоростей и шпиндель – он отвечает за вращение. Во второй – только фиксирующие элементы.
• Суппорт – подвижная часть, отвечающая за перемещение резца в нескольких плоскостях. Также здесь установлены крепкие зажимы, позволяющие фиксировать инструмент.

Ко вспомогательным устройствам можно отнести сам пульт управления. Его задача – программирование токарных станков с ЧПУ, на разных моделях работа с ним отличается в деталях, но суть остается прежней. С его помощью осуществляется распределение задач на все подвижные узлы оборудования, то есть на вращающиеся шпиндели (скорость, направление) и на суппорт. Встроенное компьютеризированное устройство самостоятельно выбирает последовательность действий, максимально возможную скорость металлообработки и контролирует процесс.

Еще одна вспомогательная система – СОЖ. Это поставка смазочно-охлаждающей жидкости в рабочую зону, а также удаление возникающей в ходе работы металлической стружки.

С такими машинами можно достичь высокой степени автоматизации. Действия оператора являются фактически факультативной.

Станки токарные с ЧПУ

На токарном станке обработка производится резцом со сменными пластинами. Он закрепляется в резцедержателе, который вместе с салазками и поворотной плитой входит в узел суппорта. Токарный станок с ЧПУ может быть оборудован кассетным резцедержателем (вмещает до 12 инструментов). Заготовка зажимается в токарном патроне, закрепленном на вращающемся шпинделе. Рабочие органы токарного станка приводятся в движение приводными механизмами, причем скорость вспомогательного хода практически всегда делается выше скорости рабочего.

Классификация токарных станков с ЧПУ по виду выполняемых работ

На сегодняшний день широко используется несколько типов этого оборудования:

• Центровые. Обработка заготовки производится по контуру деталей цилиндрической и конической формы, фасонных поверхностей. Основной способ обработки — точение.
• Патронные. Нарезают резьбу, зенкеруют, сверлят, обтачивают заготовки под фланцы, шестерни, диски, втулки. Токарные станки этого вида могут применяться для обработки как внутренней, так и внешней поверхности деталей.
• Патронно-центровые. Универсальные токарные станки, успешно совмещают технологические возможности по обработке патронных и центровых механизмов.
• Карусельные. Используются для металлообработки крупногабаритных заготовок, деталей неправильной формы. Одностоечные карусельные ЧПУ станки применяют, если диаметр заготовки не превышает 2 м. Для заготовок с диаметром до 12…15 метров потребуются двухстоечные токарные станки ЧПУ.

Конструктивные характеристики

• Для токарных станков с ЧПУ характерна вертикальная или круто наклоненная компоновка. При такой конструкции стружка легче удаляется из рабочей зоны, оборудование с ЧПУ занимает меньшую площадь, можно подключить к станку автоматическое загрузочное устройство любого типа.
• Все несущие конструкции станка выполняются более жесткими, за счет увеличения толщины металла и дополнительных ребер жесткости.
• Токарные станки с ЧПУ оборудуются инструментальными сменными магазинами или автоматическими револьверными головками, которые ставятся на место резцедержателя.

Типы токарных станков с ЧПУ

Любое металлообрабатывающее оборудование с пультом управления обладает одной из систем передвижения составляющих. В зависимости от того, как двигается инструмент и заготовка, различают три вида устройств.

Позиционные

Перед каждым новым циклом режущая конструкция «отправляется» на заранее выбранную позицию, с которой будет максимально удобно и эффективно производить начало работы. Координаты определяются автоматически с учетом силы трения, направления движения и прочих факторов. При этом используется самый короткий маршрут.

При постановлении резца на исходное место скорость движения постепенно замедляется, это позволяет добиться высокой точности при позиционировании. Если перемещение предполагается по двум координатам, то в зависимости от разновидности токарного станка-автомата с ЧПУ, либо оно происходит поочередно, либо одновременно – по диагонали.

Контурные

Второе название – непрерывные. Они работают в постоянном движении нескольких рабочих узлов, то есть перемещается не только инструмент, но и заготовка. Основное отличие происходит по количеству управляемых координат – от 2 до 6. Чем их больше, тем быстрее процесс и шире возможности. К примеру, наличие двух осей позволяет работать только с плоскими поверхностями, в то время как третья добавляем объем.

Все контурные системы разделяются на:

• прямолинейные;
• прямоугольные;
• криволинейные.

Это различие определяет передвижение резца.

Адаптивные, или универсальные токарные станки с ЧПУ

Это комбинированный механизм, который использует и одну, и вторую систему в зависимости от конкретной ситуации и ее потребностей. Такие машины являются самыми эффективными и производительными. Они обладают наибольшей скоростью выполнения и точностью.

Как выбирать токарные станки с ЧПУ

Прежде чем купить аппаратуру, необходимо убедиться в ее необходимости. Мы рекомендуем установку довольно дорогостоящего инструмента в следующих целях:

• На небольшом предприятии, когда каждое изделие выполняется индивидуально и имеет сложную геометрию. Обычно в таких случаях детально прописывается чертеж, поэтому проще воспользоваться сразу хорошей программой и поместить макет в ПУ.
• При серийном производстве в качестве экономии времени и человеческих ресурсов. Быстрый и фактически беспрерывный производственный процесс вам может обеспечить только автоматизированная машина.
• В случае изготовления мелких деталей с требованием высокого качества точности. Изготавливать вручную очень маленькие металлические элементы – очень скрупулезный и неблагодарный труд. Только такое оборудование поможет добиться поразительной точности.

Так мы вкратце осветили вопрос, когда требуется покупать станок. Теперь определимся с тем, как его выбирать.

Понятно, что чем больше дополнительных функций, тем дороже прибор

Но важно понять заранее, требуется ли вам эта многозадачность. Если у вас в цеху уже ест винторез, сверлильная аппаратура, тогда токарь не обязан выполнять эти функции на своем рабочем месте

Но если у вас небольшое, мелкосерийное производство, то часто выгодным решением становится приобретение универсального и многофункционального оборудования.

Токарные станки с ЧПУ: назначение и классификация

Оснащенность современного оборудования системами ЧПУ давно стала привычной, поскольку влияние человеческого фактора на производственные процессы может привести к снижению производительности, ухудшению качества выпускаемой продукции, а также выпуску огромного количества брака, что в условиях современной рыночной экономики является недопустимым. Таким образом, станки с чпу плотно вошли в производственные мастерские и цеха, и сегодня без их участия не обходится ни одно предприятие по обработке изделий из металлов, дерева, пластика и стекла.

Токарные станки с ЧПУ представляют собой обрабатывающие станки, на которых выполняется нарезка резьбы, выточка деталей различной формы, работа с заготовками разнообразных размеров. Особенностью станков является встроенная компьютерная программа, которая позволяет задавать станку определенный набор параметров для обработки той или иной заготовки. Конструкция современных станков с чпу, как правило, позволяет совмещать некоторые виды работ: фрезерование и точение, шлифование и фрезерование, и т.д.

Кроме того, станки с ЧПУ дополнительно оснащаются автоматизированными системами загрузки и выгрузки деталей, что очень важно в условиях автоматизированных производств, а также автоматическими пультами управления для возможности удобного и комфортного контроля за выполняемыми операциями. В зависимости от выполняемых на них операций и назначения станки с чпу делятся на:

В зависимости от выполняемых на них операций и назначения станки с чпу делятся на:

— Вертикально и горизонтально-фрезерные; — Консольные; — Продольные; — Широкоуниверсальные; — Инструментальные.

() уже многие годы работает в области поставки высококачественного производственного оборудования на отечественный рынок от ведущих европейских производителей. В наших каталогах представлен широкий спектр обрабатывающих станков с чпу, имеющих самые различные технические и эксплуатационные характеристики. Обратившись к нам, вы можете получить не только высококачественное современное оборудование, но и профессиональную консультацию о работе того или иного производственного оборудования, представленного у нас. Именно поэтому сотрудничество с нами — это залог увеличения эффективности вашего производства и повышение конкурентоспособности выпускаемой продукции.

Именно поэтому позвонив к нам, Вы получите качественную помощь в приобретении станка или режущего инструмента.