Токарно фрезерный центр изнутри

Токарные обрабатывающие центры заняли прочное место на современном металлообрабатывающем производстве. Сегодня на практике доказана экономическая целесообразность их использования при обработке деталей сложной конструкции с высокой точностью и заготовок серийными партиями. Работа на многофункциональных токарно-фрезерных центрах требует меньшего количества операций перестановки заготовки, соответственно менее сложной оснастки, меньше ручных настроек, меньше обслуживания благодаря высокой степени автоматизации и технологической оснащенности.
 

Отличия от классического токарного с ЧПУ

(может быть 1 пункт или сразу несколько)
- наличие управляемого поворота патрона
- гидравлический патрон и пиноль, стружкосборник и телескопическая защита направляющих в базовом оснащении
- наличие приводного инструмента – через осевой или радиальный блок возможно выполнение операций фрезерования
- наличие противошпинделя, гидравлического люнета и прочих опций, реализация которых на станке с прямой станине невозможна или сильно затруднительна

 

В связи с особенностями эксплуатации, к токарным обрабатывающим центрам предъявляется ряд специфических требований, несоблюдение которых значительно снижает их эффективность.
Точность. Вся конструкция станка и каждый узел в отдельности должны иметь повышенную размерную точность. Погрешности базирования и закрепления, возникающие при установке заготовок в приспособлениях, должны быть сведены к минимуму.
Жесткость. Для возможности использования полной мощности станка на черновых операциях узлы станка должны иметь повышенную жесткость. В то же время, их конструкция должна обеспечить получение высокой точности на чистовых операциях.
Обеспечение свободного доступа инструмента к заготовке. Токарные обрабатывающие центры обеспечивают возможность обработки до 4-5 поверхностей с одной установки заготовки. Для этой цели узлы станка должны обеспечивать возможность подхода инструмента ко всем обрабатываемым поверхностям. Автоматизация операций закрепления, совмещение зажима – разжима заготовки с обработкой. Одним из путей для существенного сокращения времени простоев токарных центров является уменьшение времени зажима-разжима заготовок. Возможность обработки максимального числа поверхностей заготовки с одной ее установки резко увеличивает цикл обработки заготовки на одном станке.
Многофункциональность.
Универсальность, переналаживаемость приспособлений. Станки с ЧПУ, в отличие от станков-автоматов, обладают высокой гибкостью, так как переналадка их может заключаться лишь в смене УП и переналадку оснастки – приспособлений и инструмента. Поэтому, для сокращения простоя станков приспособления должны обеспечивать возможность их быстрой переналадки или смены.

На примере токарного обрабатывающего центра собственного производства ТС1720Ф4 рассмотрим особенности конструкции узлов станка и конструкции в целом.
 

  

1 Станина
2 Салазки
3 Суппорт
4 Передняя бабка
5 Задняя бабка
6 Шпиндель
7 Привод продольной подачи
8 Привод поперечной подачи
9 Бак СОЖ
10 Транспортёр для удаления стружки
11 Кабинет
12 Шкаф с электроаппаратурой
13 Головка револьверная 12-ти позиционная с приводным инструментом
14 Пульт управления с системой ЧПУ
15 Система централизованной импульсной смазки
16 Система подачи и сбора СОЖ
17 Гидравлическая система
18 Тележка для стружки

Жесткость ТС1720Ф4 и точность обработки обеспечивается продуманной конструкцией и качеством изготовления узлов станка. Станина, отлитая из высокопрочного чугуна с высокими показателями демпфирования вибрации, задает общую жесткость конструкции. Угол ее наклона в 300 позволяет эффективно использовать пространство рабочей зоны: разместить револьверную голову большей емкости, увеличить диаметр обрабатываемой заготовки, обеспечить свободное стружкоотведение и доступ к инструменту и заготовке. Точность изготовления детали напрямую зависит от перемещения подвижных узлов станка. В токарно-фрезерном центре ТС1720Ф4 применены высокоскоростные направляющие качения повышенной жесткости и ШВП от ведущего мирового производителя HIWIN. Направляющие данного типа за счет применения роликов обеспечивают минимальное сопротивление движению исполнительного механизма, достигая максимальной скорости перемещения 20000 мм/мин, в то время как шарико-винтовые пары, благодаря применению гаек с предварительным натягом и большему диаметру ходового винта, отличаются высокими точностью останова, износостойкостью и жесткостью.
Одним из наиболее важных и ответственных узлов является шпиндель. В ТС1720Ф4 конструктивно шпиндель выполнен по картриджному типу. То есть, он собран и преднастроен в особых («чистых») заводских условиях, имеет минимальное радиальное биение и осевой люфт, устанавливается в сборе и требует минимального технического обслуживания. В сочетании с трехкулачковым гидравлическим патроном (или цанговым патроном) и барфидером (податчиком прутка) максимально сокращает потери времени при подаче и закреплении заготовки.
Значительная часть (70-75 %) обрабатываемых на токарных станках видов деталей (фланцы, валы, стаканы) требуют отличных от токарных методов обработки, к которым относятся сверление, резьбонарезание метчиком, фрезерование боковых поверхностей и канавок. Практическая реализация данной задачи привела к созданию управляемого ЧПУ привода шпинделя и револьверной головки с приводными позициями.
В нашем токарном центре непосредственно на шпинделе устанавливается датчик контроля позиции. Во время работы он с дискретностью 0,001о определяет угол поворота детали и скорость вращения. В сочетании с эффективным гидравлическим тормозом шпинделя он позволяет выполнять обработку по оси С. Контролируемая комбинация перемещений по осям Х и С, при применении приводного инструмента, позволяют выполнять высококачественную контурную фрезерную обработку.
Инструментальный магазин – револьверная головка – является еще одним рабочим органом станка, к которому предъявляются повышенные требования к прочности, жесткости и точности позиционирования, так как она воспринимает силы резания. Инструменты для обработки внутренних и наружных поверхностей не должны мешать друг другу. Время смены инструмента должно быть минимальным. Замена инструмента должна осуществляться удобно и легко.
ТС1720Ф4 оснащен 12-ти позиционной револьверной головкой с возможностью применения приводного инструмента в радиальном и аксиальном направлении. Система крепления инструментальных блоков – VDI30. Она отвечает требованиям быстрой смены инструмента и надежного крепления. Индексация револьверной головки по кратчайшему пути и гидравлический привод зажима максимально сокращают время смены инструмента в процессе работы.
При фрезеровании и нарезании резьбы гребенкой, при точении многогранников или фрезеровании винтовых канавок применяется синхронизация вращения инструмента и заготовки. Также следует отметить, что для автоматизированной непрерывной работы токарного центра целесообразна установка систем управления и контроля ресурса режущего инструмента, позволяющая автоматически, например, перед обработкой следующей детали, не дожидаясь критического износа инструмента, заменять его дубликатом из другой позиции револьверной головки и контроля точности полученной заготовки. Для ТС1720Ф4 данные системы устанавливаются опционально, но позволяют максимально эффективно снизить трудозатраты производственного процесса, исключить брак и снизить себестоимость продукции.