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.

Револьверная головка станка

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.

Компактный токарный станок

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.

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.

Вытяжная установка для удаления пыли в станке

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 токарного оборудования важный и ответственный процесс

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).

Резцы

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.

Настольный токарный станок

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.

Настольный токарно фрезерный станок

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