Токарные станки с ЧПУ: всё, что нужно знать

Токарные станки, считающиеся «рабочими лошадками» производственного сектора, существуют с XIX века. В отличие от своих предшественников, современные станки с ЧПУ намного сложнее и автоматизированнее. Обеспечивая работу предприятий по всему миру, они находят применение в самых разных областях.

Определение токарного станка с ЧПУ

Итак, что же такое токарный станок с ЧПУ?

Токарные станки с ЧПУ — это металлорежущие станки, управляемые системой числового программного управления (ЧПУ) и получающие точные проектные инструкции. В них заготовка (или деталь) зажимается и вращается главным шпинделем, а режущий инструмент, обрабатывающий материал, устанавливается и перемещается по различным осям.

Токарные станки с ЧПУ обычно используются для обработки деталей, где заготовка зажимается и вращается, в то время как режущий инструмент стационарно закреплен для операций по обработке наружного (НД) и внутреннего (ВД) диаметров, например, валов и труб. Они идеально подходят для деталей, имеющих осевую симметрию и которые можно закрепить (т. е. радиально зажать) в патроне шпинделя.

Простейший токарный станок с ЧПУ работает по двум осям, а инструмент располагается в фиксированной позиции на револьверной головке, рассчитанной на 8–24 инструмента. Вращательное движение детали называется «точением», поэтому некоторые типы токарных станков с ЧПУ также называют токарными обрабатывающими центрами (или просто токарными станками).

Инструменты для фрезерования (режущий инструмент перемещается вокруг неподвижной заготовки), растачивания и нарезания резьбы (инструмент, который нарезает резьбу внутри отверстия) обычно приводятся в действие отдельной системой привода в револьверной головке. В зависимости от применения, приводной инструмент (т. е. активный инструмент) устанавливается для работы в осевом или радиальном направлении. Такие возможности встречаются на 3-осевых токарных станках с ЧПУ или токарных обрабатывающих центрах.

Токарные станки с дополнительными опциями, такими как ось Y, противошпиндели или специальные опции для автоматизации, обычно называют токарными обрабатывающими центрами. Эти сложные станки способны обрабатывать детали высокой сложности, выходя за рамки стандартных операций по обточке наружных и внутренних диаметров, и могут включать фрезерование, сверление и нарезание резьбы для изготовления детали за один установ. Превращение заготовки в готовое изделие на таких многофункциональных станках «всё в одном» значительно повышает производительность.

Различные компоненты токарного станка с ЧПУ

Из каких частей состоит токарный станок с ЧПУ? Как эти различные компоненты металлорежущего станка с ЧПУ взаимодействуют друг с другом?

В целом, токарные станки с ЧПУ бывают следующих основных конфигураций:

• Горизонтальные
• Вертикальные
• С наклонной станиной
• С прямой станиной
• Стандартные
• Многоосевые
• Другие типы, например, автоматы продольного точения (швейцарского типа), многошпиндельные, с осью B.

В зависимости от конфигурации, токарные станки с ЧПУ могут иметь следующие компоненты.

Станина станка

Станина токарного станка с ЧПУ или токарного обрабатывающего центра является основным несущим элементом всей конструкции. На ней монтируются различные компоненты станка, например: шпиндельная бабка, в которой размещается главный шпиндель станка; корпус задней бабки; суппорты осей X и Z; опциональная ось Y; и противошпиндель.

Для обеспечения долговечности компания Hwacheon производит станины из высококачественного чугуна Meehanite. Это помогает ограничить тепловую деформацию и обеспечивает высокую механическую стабильность, что гарантирует неизменно высокую точность обрабатываемых деталей.

Главный шпиндель

Главный шпиндель, часто называемый сердцем станка, состоит из самого шпиндельного узла и системы привода шпинделя. К его подвижным частям относятся двигатели, шестерни и патрон (о нем подробнее позже). Привод оси C, который помогает позиционировать заготовку, также монтируется вместе со шпинделем.

Держатели инструмента обычно устанавливаются на револьверной головке (вращающемся диске, позволяющем позиционировать и менять инструменты); они включают как неподвижные держатели, так и держатели приводного инструмента. Система привода приводного инструмента является встроенной.

Для обеспечения высочайшего качества Hwacheon самостоятельно производит 100% своих шпинделей и их компонентов. В зависимости от требований применения, они могут работать в стандартных или расширенных (опционально) диапазонах частот вращения с минимальным уровнем вибрации.

Противошпиндель / Второй шпиндель

Противошпиндель (или второй шпиндель), устанавливаемый опционально и отдельно от главного, работает синхронно с главным шпинделем, позволяя выполнять первую и вторую операции резания на токарном станке с ЧПУ. Это повышает эффективность и производительность за цикл. Если он называется вторым шпинделем, то этот механизм имеет ту же производительность и мощность, что и главный шпиндель.

Разработанные с учетом потребностей конечных пользователей для достижения большей гибкости и производительности, противошпиндели доступны в качестве опции для большинства станков серии Hi-TECH от Hwacheon.

Патрон

Патрон — это зажимное приспособление тисочного типа, которое удерживает обрабатываемые заготовки. Он крепится к главному шпинделю, который вращает как патрон, так и заготовку.

Для достижения большей производительности в производстве следует рассматривать токарные станки с ЧПУ, предлагающие разнообразные опции, позволяющие подобрать подходящий инструмент для ваших токарных задач. Некоторые станки Hwacheon обладают гибкостью и размерами, достаточными для обработки сверхдлинных нефтяных труб и других длинномерных валов.

Направляющие

Направляющие обеспечивают горизонтальное и вертикальное перемещение инструмента для плавного процесса резания. Для этой конструкции необходимы долговечность, жесткость и высочайшая точность.

Hwacheon использует высокожесткие цельные коробчатые направляющие по всем осям для своей линейки станков Hi-TECH, чтобы сократить время между операциями и повысить точность обработки.

Шпиндельная бабка

Шпиндельная бабка, включающая главный двигатель, удерживает главный шпиндель, на котором установлен патрон. Для обеспечения высокой производительности необходимо учитывать, способна ли шпиндельная бабка вашего станка выдерживать высокий крутящий момент на низких скоростях. Это важное соображение при обработке труднообрабатываемых материалов.

В серии Hi-TECH от Hwacheon наша система зубчатой передачи обеспечивает мощность и стабильность. Узел трансмиссии и двигатель шпинделя также спроектированы так, чтобы ограничивать передачу тепла и вибрации.

Задняя бабка

Задняя бабка используется для обеспечения дополнительной поддержки на другом конце детали. Это необходимо при обработке длинных и сверхдлинных заготовок (например, валов).

На станках серии Hi-TECH от Hwacheon задняя бабка может программироваться для позиционирования в полуавтоматическом режиме. Это позволяет ей обеспечивать надежную поддержку и большую точность обрабатываемых деталей.

Револьверная головка

Револьверная головка обеспечивает возможность смены режущих инструментов, необходимых для обработки. Инструмент устанавливается на револьверную головку. Размер револьверной головки определяется количеством и размером устанавливаемых на нее инструментов.

Для обеспечения стабильности и точности обработки револьверная головка, например, в станке Hwacheon Hi-TECH 550, обеспечивает мощное усилие зажима и время индексации 0,2 сек/позицию для быстрой и более стабильной обработки.

Некоторые из доступных опций включают:

• Ось Y на токарном станке с ЧПУ (для внецентровых операций)
• Уловитель деталей на токарном станке с ЧПУ (автоматическая выгрузка деталей)
• Податчик прутка / прутковый магазин для токарного станка с ЧПУ (податчик используется для одного прутка, тогда как магазин — для автоматических процессов с несколькими прутками).
• Противошпиндель
• Привод MC – включает фрезерование, приводной инструмент и операции по оси C
• Различные длины станин для обработки длинных валов или труб

Для чего можно использовать токарный станок с ЧПУ?

Токарный станок с ЧПУ обычно используется для изготовления деталей точной круглой формы с обработкой как наружного (НД), так и внутреннего (ВД) диаметров. На этом станке можно обрабатывать практически любые типы конструкций в зависимости от потребностей различных отраслей промышленности.

Токарные станки с ЧПУ широко применяются в таких отраслях, как нефтегазовая, автомобильная, аэрокосмическая, медицинская, электронная, горнодобывающая промышленность, энергетика, металлургические и целлюлозно-бумажные комбинаты, а также судостроение, и это лишь некоторые из них.

Современные токарные станки с ЧПУ обычно оснащаются приводным инструментом, который может работать по нескольким осям. Например, они могут включать оси X и Y, иметь вторую револьверную головку с другими инструментами или противошпиндель/второй шпиндель. Эти функции помогают повысить эффективность и гибкость при выполнении различных операций фрезерования, сверления и нарезания резьбы.

В результате обеспечивается полный, даже сложный, процесс изготовления детали, что устраняет необходимость передавать деталь на другой станок для выполнения второй операции, например, на фрезерный станок с ЧПУ или обрабатывающий центр с ЧПУ.

Как программировать токарный станок с ЧПУ?

Один из часто задаваемых вопросов звучит так: как программируются токарные станки с ЧПУ и какое программное обеспечение обычно используется на этих станках?
Современный токарный станок с ЧПУ можно запрограммировать следующими способами:

1. Непосредственно на станке, используя современную систему поддержки программирования ЧПУ, такую как “Manual Guide I” (FANUC) или ShopTurn (SIEMENS).
2. Автономно (офлайн) с использованием системы CAD/CAM. Такой подход часто применяется для обработки деталей более сложной формы или для выполнения последовательности операций.

В большинстве случаев токарные станки с ЧПУ (или токарные обрабатывающие центры) должны позволять обрабатывать одну управляющую программу (УП), пока следующая УП создается и отлаживается. Это помогает повысить эффективность производственного процесса, а также экономит время и трудозатраты.

ПИК ПИК

Какие существуют типы токарных станков с ЧПУ?

Токарные станки с ЧПУ: количество осей

Современные токарные станки с ЧПУ выпускаются с различным количеством осей, что позволяет производить более сложные детали без необходимости вручную переналаживать станки или менять инструменты. Конфигурация осей определяет, каким образом обрабатываемая деталь (или инструмент) может позиционироваться, перемещаться и вращаться в процессе обработки.

• 2-осевой токарный станок с ЧПУ
  В этой базовой конфигурации две линейные оси (обычно X и Z) могут использоваться для выполнения операций обработки наружных/внутренних диаметров (т.е. цилиндрической обработки) и подрезки торца, а также для сверления и нарезания резьбы по центру детали. Однако такая конфигурация не позволяет выполнять фрезерные операции.
• 3-осевой токарный станок с ЧПУ
  В дополнение к базовым осям X и Z добавляются ось C (вращение шпинделя) и система приводного инструмента. Это позволяет позиционировать деталь для выполнения стандартных фрезерных, расточных и резьбонарезных операций. Возможны операции винтового (спирального) фрезерования, включающие медленное синхронное вращение детали.
• 4-осевой токарный станок с ЧПУ
  Здесь к станку добавляется ось Y (перпендикулярная осям X и Z), что позволяет выполнять операции обработки со смещением от центра. Это хорошо подходит для выполнения более нестандартных и сложных операций.
• 5-осевой токарный станок с ЧПУ
  В таких станках к 3-осевому токарному станку с ЧПУ добавляется вторая револьверная головка (например, в конфигурации с двумя револьверными головками, каждая из которых может иметь по 2 оси). Такие станки обычно имеют по 2 оси на каждой револьверной головке (верхней и нижней) плюс ось C на вращающемся шпинделе. Это позволяет использовать два инструмента одновременно на одной детали, тем самым значительно сокращая время цикла обработки.
• Токарный станок с ЧПУ с 6 и более осями
  В этом случае комбинация осей таких станков может включать:
  • 2 оси C (на главном шпинделе и противошпинделе)
  • 2 револьверные головки (верхняя и нижняя, каждая с 2 линейными осями)
  • 1 ось Y на верхней револьверной головке
  • 1 противошпиндель, который может перемещаться к главному шпинделю для захвата детали и ее последующей обработки с другой стороны.

Конечно, существуют станки и с более чем 8 осями. Однако это очень сложные и высокотехнологичные станки, которые обычно не требуются для решения стандартных производственных задач.

Примеры токарных станков с ЧПУ и токарных обрабатывающих центров с ЧПУ от Hwacheon

Являясь производителем станков с ЧПУ мирового класса, компания Hwacheon Machine Tools предлагает ряд различных токарных станков с ЧПУ и токарных обрабатывающих центров с ЧПУ в рамках нашей серии Hi-Tech.

Все станки Hi-TECH от Hwacheon обладают следующими характеристиками:

• Точные и жесткие механические компоненты, разработанные для обеспечения прочности и долговечности.
• Широкий выбор технических характеристик для реализации комплексных решений в области механической обработки.
• Проверены и испытаны по всему миру.
• Произведены ведущими специалистами в области станкостроения в Южной Корее.
• Станки специального назначения, изготавливаемые на заказ (т. е. не серийного производства).
• Поддерживаются всемирной сетью сервисных партнеров Hwacheon.

Горизонтальный токарный обрабатывающий центр – Hi-TECH 230

Токарный обрабатывающий центр Hi-TECH 230 – это новейшая модель в линейке Hwacheon Hi-TECH. Этот современный токарный станок с ЧПУ обладает следующими особенностями:

• Поставляется как стандартный 2-осевой токарный станок с ЧПУ или как многофункциональный мощный токарный обрабатывающий центр с ЧПУ.
• Способен обеспечивать как крупносерийное производство, так и мелкосерийное производство с высокой номенклатурой изделий («High Mix – Low Volume»).
• Доступен в версиях A, B или C, различающихся диаметром отверстия шпинделя и размерами патрона.
• Возможность выбора от стандартной длины до исполнения «L» (удлиненный) или «XL» (особо удлиненный) для обработки валов.
• Благодаря опциональной оси Y (4-я ось) и дополнительному контршпинделю (5-я ось) внецентровые операции и повторный зажим для полной обработки детали за одну установку значительно упрощаются.
• Мощный фрезерный привод 5,5 кВт обеспечивает максимальное разнообразие применения и гибкость, превращая этот токарный обрабатывающий центр с ЧПУ в универсальный токарно-фрезерный центр с ЧПУ.
• Решения по автоматизации включают выбор между податчиком прутка/магазином, портальной системой загрузки или использованием роботов.
• Специально разработанная револьверная головка этого токарного обрабатывающего центра с ЧПУ обеспечивает до 24 позиций благодаря функции полуиндексации.
• Современный лаконичный дизайн, компактность и экономия пространства сочетаются с высокой производительностью.

Горизонтальный токарный обрабатывающий центр – Hi-TECH 450

Токарный обрабатывающий центр Hi-TECH 450 – это проверенный временем станок в модельном ряду Hwacheon и одна из самых продаваемых моделей в линейке Hwacheon Hi-TECH. Он обладает следующими характеристиками:

• Может использоваться как стандартный 2-осевой токарный станок с ЧПУ или как многофункциональный и очень мощный токарный обрабатывающий центр с ЧПУ.
• Обеспечивает как крупносерийное производство, так и мелкосерийное производство с высокой номенклатурой изделий («High Mix – Low Volume»).
• Доступен в версиях A, B или C, с различными вариантами диаметров отверстий шпинделя и размеров патронов.
• Возможность выбора от стандартной длины до исполнения «L» (удлиненный) для обработки валов или деталей больших размеров.
• Благодаря опциональной оси Y (4-я ось) и дополнительному контршпинделю (5-я ось) внецентровые операции и повторный зажим для полной обработки детали за одну установку значительно упрощаются.
• Мощный фрезерный привод до 5,5 кВт обеспечивает максимальное разнообразие применения и гибкость, превращая этот токарный обрабатывающий центр с ЧПУ в универсальный токарно-фрезерный центр с ЧПУ.
• Решения по автоматизации включают выбор между податчиком прутка/магазином, портальной системой загрузки или использованием роботов.
• Главный привод (22 кВт или опционально 26 кВт) оснащен коробкой передач, обеспечивающей чрезвычайно высокий крутящий момент, что выгодно отличает этот токарный обрабатывающий центр с ЧПУ от ближайших конкурентов.

Горизонтальный токарный обрабатывающий центр – Hi-TECH 850

Токарный обрабатывающий центр с ЧПУ Hi-TECH 850 – флагман широкого модельного ряда Hwacheon Hi-TECH. Этот высокотехнологичный токарный обрабатывающий центр с ЧПУ превосходит аналоги на рынке не только своими размерами и массой, но и выдающимися техническими характеристиками и возможностями. Там, где другие станки серийного производства не справляются, это техническое чудо демонстрирует превосходные результаты.

Созданный ведущими инженерами Hwacheon, он предлагает следующее:

• Поставляется как стандартный 2-осевой токарный станок с ЧПУ или как многофункциональный и мощный высокотехнологичный токарный обрабатывающий центр с ЧПУ.
• Предназначен для высокопроизводительной обработки крупногабаритных деталей как в крупносерийном, так и в мелкосерийном производстве с высокой номенклатурой изделий («High Mix – Low Volume»).
• Доступен со стандартным диаметром прутка 164 мм и размером патрона до 32 дюймов (813 мм); опция BB с диаметром прутка до 300 мм; или версия BB+ для сверхбольших деталей с диаметром прутка до 375 мм, используемая в нефтегазовой промышленности.
• Возможность выбора стандартной длины (межцентровое расстояние 2,50 м), исполнения «L» (удлиненный, межцентровое расстояние 3,60 м) и XL (особо удлиненный, межцентровое расстояние 5,15 м) для обработки массивных валов или крупногабаритных деталей.
• Благодаря опциональной оси Y (4-я ось) внецентровые операции и сложная механическая обработка легко выполняются за одну установку.
• Мощный фрезерный привод до 11 кВт обеспечивает максимальное разнообразие применения и гибкость, делая этот токарный обрабатывающий центр с ЧПУ специальным токарно-фрезерным центром с ЧПУ.
• Главный привод (45 кВт или опционально 55 кВт) разработан как система прямого привода шпинделя. Он обеспечивает чрезвычайно высокий крутящий момент (до 6800 Нм) и мощность, что делает этот крупногабаритный токарный обрабатывающий центр с ЧПУ одним из лучших в отрасли.
• Максимальный диаметр детали, поддерживаемой гидравлическим люнетом, – до 510 мм; размеры расточных оправок – до 100 мм в диаметре и 1000 мм в длину, при этом сохраняется полная функциональность специальной широкой револьверной головки.
• По запросу доступны специальные исполнения для работы с расточными оправками еще больших размеров.