Сделают простой станок многофункциональным и высокопроизводительным — фрезерные головки

Что умеет токарно фрезерный станок с ЧПУ

Речь идет не о токарных станках класса «хобби», на которых смонтировано фрезерное приспособление и которые используются в ремонтных мастерских.

Токарно-фрезерные станки с ЧПУ — это относительно новый класс промышленных машин, которые имеют более высокую производительность и расширенные возможности, чем классические токарные станки с ЧПУ.

Токарно-фрезерный станок умеет все то же, что и обычный 2-х осевой токарный станок с ЧПУ + имеет дополнительную поворотную ось C и револьверную головку с приводным инструментом, которые позволяют вести внеосевую обработку (сверление, фрезерование, нарезание резьбы метчиком и т.д.).

Например, такая деталь как фланец, обычно обрабатывается на двух станках: токарном и сверлильном (или фрезерном). Токарно-фрезерный станок изготовит фланец за одну установку за минимальное время.

Токарно-фрезерная обработка

В списке потребителей токарно-фрезерных технологий и станков PITTLER находятся:

Именно благодаря оборудованию PITTLER организовано и оптимизировано производство самых ответственных деталей, таких как: ступицы, тормозные диски и барабаны, маховики и гильзы двигателей, шестерни коробок передач и детали синхронизатора, дифференциалы, железнодорожные колеса и диски, кольца подшипников, авиационные турбины и многое другое.

Как работает программируемая ось C

Ось С — в токарных станках с ЧПУ — это программное управление углом поворота шпинделя и удержание его. Используется синхронно с приводным инструментом. Основной параметр — минимальный угол поворота шпинделя (обычно минимальный управляемый угол поворота 0,001°).

Ось C обеспечивает прецизионное двунаправленное перемещение шпинделя, которое полностью интерполируется с перемещением оси X и/или Z. Можно задать командой скорость вращения шпинделя от 0,01 до 60 об/мин.

Станки с осью С, соответственно, должны иметь 3-х координатную систему ЧПУ с возможность линейной и круговой интерполяции.

Привод оси С может осуществляться двигателем шпинделя или отдельным серводвигателем. На корпусе шпинделя крепится датчик углового положения.

Работа оси C зависит от массы, диаметра и длины обрабатываемой детали и/или зажимной оснастки (патрона).

В станках с осью С шпиндель работает в 2-х режимах:

1. Режим главного движения (точение) — шпиндель приводится в движение главным приводом и вращается с заданной скоростью в соответствии с режимом точения. Скорость вращения задается УЧПУ.
2. Режим ось C — шпиндель по команде УЧПУ поворачивается на заданный угол и фиксируется (осуществляется индексация оси C).

Управление осью С

Основные команды управления шпинделем и осью С:

1. M03 подает команду шпинделю на вращение в прямом направлении
2. M04 подает команду шпинделю на вращение в обратном направлении
3. M05 подает команду шпинделю на остановку
4. M154 включает ось C
5. M155 выключает ось C

Токарный станок автоматически выключает тормоз шпинделя, если подана команда о движении оси C, а после снова включает его, если коды M по-прежнему активны.

Возможно относительное перемещение оси C с помощью адресного кода H, как показано в примере:

• G0 C90. (C-Axis moves to 90. deg.) ;
• H-10. (C-Axis moves to 80. deg. from the previous 90 deg position) ;

Типовая программа управления осью С

Команды в декартовых координатах преобразуются в движения линейной оси (движения револьверной головки) и движения шпинделя (вращение детали).
Интерполяция в декартовы координаты, пример 1.

• (1) Намеченная траектория резания;
• (A) Подача концевой фрезы 1″ в обрабатываемую деталь с одной стороны;
• (B) Ось C поворачивается на 180 градусов для выполнения контура дуги;
• (C) Подача концевой фрезы 1″ из обрабатываемой детали.

Пример декартовой интерполяции

• o51121 (CARTESIAN INTERPOLATION EX 1) ;
• (G54 X0 Y0 is at the center of rotation) ;
• (Z0 is on face of the part) ;
• (T1 is an end mill) ;
• (BEGIN PREPARATION BLOCKS) ;
• T101 (Select tool and offset 1) ;
• G00 G18 G20 G40 G80 G99 (Safe startup) ;
• G98 (Feed per min) ;
• M154 (Engage C Axis) ;
• G00 G54 X2. C90 Z0.1 (Rapid to 1st position) ;
• P1500 M133 (Live tool CW at 1500 RPM) ;
• M08 (Coolant on) ;
• (BEGIN CUTTING BLOCKS) ;
• G01 Z-0.1 F6.0 (Feed to Z depth) ;
• X1.0 (Feed to Position 2) ;
• C180. F10.0 (Rotate to cut arc) ;
• X2.0 (Feed back to Position 1 ) ;
• (BEGIN COMPLETION BLOCKS) ;
• G00 Z0.5 M09 (Rapid retract, coolant off) ;
• M155 (Disengage C axis) ;
• M135 (Live tool off) ;
• G18 (Return to XZ plane) ;
• G53 X0 Y0 (X & Y home) ;
• G53 Z0 (Z home) ;
• M30 (End program) ;

Пример декартовой интерполяции 2

Пример декартовой интерполяции 2

• o51122 (CARTESIAN INTERPOLATION EX 2);
• (G54 X0 Y0 is at the center of rotation) ;
• (Z0 is on face of the part) ;
• (T1 is a drill) ;
• (BEGIN PREPARATION BLOCKS) ;
• T101 (Select tool and offset 1) ;
• G00 G18 G20 G40 G80 G99 (Safe startup) ;
• G19 (Call YZ plane) ;
• G98 (Feed per min) ;
• M154 (Engage C-Axis) ;
• G00 G54 X3.25 C0. Y0. Z0.25 ;
• (Rapid to 1st position) ;
• P1500 M133 (Live tool CW at 1500 RPM) ;
• M08 (Coolant on) ;
• G00 Z-0.75 (Rapid to Z depth) ;
• (BEGIN CUTTING BLOCKS) ;
• G75 X1.5 I0.25 F6. (Begin G75 on 1st hole) ;
• G00 C180. (Rotate C axis to new position) ;
• G75 X1.5 I0.25 F6. (Begin G75 on 2nd hole) ;
• G00 C270. (Rotate C axis to new position) ;
• G75 X1.5 I0.25 F6. (Begin G75 on 3rd hole) ;
• (BEGIN COMPLETION BLOCKS) ;
• G00 Z0.25 M09 (Rapid retract, coolant off) ;
• M155 (Disengage C axis) ;
• M135 (Live tool off) ;
• G18 (Return to XZ plane) ;
• G53 X0 (X home) ;
• G53 Z0 (Z home) ;
• M30 (End program) ;

Какие операции по металлу можно выполнять

Благодаря тому, что человеческий фактор был сведён к минимуму, операции по металлу стали значительно легче и приносят меньше брака. Получается так из-за программы, которая заложена в компьютер.

Она является таким своеобразным шаблоном, по которому компьютер понимает — готова деталь или нет. В этом разделе будет рассказано об операциях, которые может выполнять по металлу станок с ЧПУ.

Внешнее и внутреннее вытачивание деталей

Здесь всё просто, по крайней мере, для машины. Установленная заготовка, которая в будущем станет деталью, закрепляется на станке. Она может быть закреплена вручную или, если установлено соответствующее оборудование автоматически (чаще всего применяют именно автоматический вариант).

После начинается внешнее обтачивание детали при помощи либо лазера, либо лезвия, которое установлено на станок. Постепенно срезая лишнее, заготовка приобретает форму нужной детали. Так делается внешнее обтачивание деталей на станке с ЧПУ.

С внутренним всё примерно также, только с изменениями. После установки заготовки станок начинает сверлить, или как это называют по-другому, рассверливать отверстие у основания заготовки.

После того, как отверстие будет готов, компьютер сравнит его с шаблоном, который прописан в заданной программе. Если найдутся огрехи, он проанализирует — можно ли это исправить (как правило, да, ведь машины редко ошибаются). После заготовка шлифуется и деталь готова.

Продольная обработка заготовки

Продольная обработка — это метод, который применяют для изготовления полос, штрипсе, лент. В зависимости от программы, которая установлена в компьютер.

Такие работы на станке с ЧПУ выполняются преимущественно при помощи лазера, так как это позволяет избавиться от брака и ускоряет процесс работы. После установки заготовки, числовое программное управление на станке будет его обрабатывать в соответствии с заданным алгоритмом действий. Лазерный портал приводится в действие шаговыми двигателями, на котором он закреплён.

Черновая и чистовая обработка

Для начала что это вообще, такое. Черновая обработка металла состоит из подгона детали под нужный размер при помощи снятия слоёв металла.

Обычно в станке с ЧПУ эту роль выполняет компьютер после того, как деталь уже вырезана. Чистовая обработка идёт потом и представляет собой полировку поверхности изделия. Всё это станок выполняет по заданным алгоритмам.

Регулировка длины деталей

В программе, которую дают компьютеру, чётко прописаны размеры детали. Заготовки также дают подходящего размера. Перед тем, как вставить деталь, станок регулирует и настраивает сам себя для изготовления.

После этого он начинает выполнять работу, после чего сравнивает размер с теми, что были даны человеком. Если отклонений нет — деталь готова. Если есть — станок с ЧПУ начинает обтачивать деталь, снимая слои металла и регулируя длину.

Вытачивание пазов, выемок и отверстий

Пазы и выемки — это отверстия, которые делают на детали. Такие отверстия могут служить либо для того, чтобы в них могла войти другая деталь, либо для установки к какому-либо устройству. Станок с ЧПУ вытачивает такие отверстия при помощи лазера, делая при этом высокоточные разрезы.

Они могут быть прямоугольными, Т-образными, типа «ласточкин хвост», фасонными, сквозными, открытыми, закрытыми и другими. То, какой формы будет отверстие, зависит от детали и программы, которую человек установил в числовое программное управление.

Нарезание резьбы дюймового и метрического типа

Этот тип резьбы видели практически все. Она используется в основном для того, чтобы одна деталь могла прикручиваться к другой. Главными параметрами при изготовлении такой резьбы являются шаг и величина. Под шагом в данном случае имеется в виду:

• наружный диаметр, измеряемый между верхними точками резьбовых гребней, находящихся на противоположных сторонах трубы;
• внутренний диаметр как величину, характеризующую расстояние от одной самой нижней точки впадины между резьбовыми гребнями до другой, также находящихся на противоположных сторонах трубы.

Все параметры нужно вбить в компьютер станка, после чего он сам вырежет отличную и ровную резьбу при помощи лазера.

Справка! В любом случае параметры для изготовления резьбы на изделии вносятся человеком в компьютер станка, а тот, действуя согласно алгоритму, при помощи лазера делает превосходную резьбу.

Как работает приводной инструмент

Приводной инструмент позволяет значительно расширить возможности станка, делая токарный станок с ЧПУ обрабатывающим центром. Приводной инструмент всегда работает с осью С.

Механизм приводного инструмента состоит из следующих компонент:

• Револьверная голова с установленным внутри приводным электродвигателем, который через соединительную муфту передает вращение приводному блоку;
• Приводные блоки с инструментом (сверла, метчики, фрезы), которые устанавливаются в инструментальный диск револьверной головы. Приводной блок имеет специализированный хвостовик, играющий роль соединительной муфты для передачи крутящего момента от электродвигателя инструменту.

Технологические операции, которые осуществляет приводной инструмент:

• Фрезерование плоскостей, лысок, пазов, обнижений и пр.
• Сверление соосных отверстий разного диаметра, как по оси детали, так и со смещением
• Обработка поверхностей и отверстий под углом к оси детали
• Нарезание резьбы методом фрезерования.

На сегодняшний день в мире существует две наиболее распространенные системы крепления инструмента для токарных обрабатывающих центров с приводным инструментом.

Это системы VDI и BMT®. Система BMT® (Built-in Motor Turret — с встроенным в револьвер приводом инструмента) имеет преимущество в жесткости крепления блока к револьверной голове за счет закрепления 4-мя болтами.

Кроме того, система BMT® предоставляет возможность расширения количества инструмента за счет промежуточных положений револьверной головы (до 24).

Примерные характеристики приводного инструмента:

• скорость вращения 4000..6000 об/мин
• Мощность 4 кВт
• Максимальный крутящий момент 40 Нм
• Время смены позиции инструмента 0,15 с

Револьверная головка BMT

Управление приводным инструментом

Команды включения

• M133 — включает вращение шпинделя в прямом направлении
• M134 — включает вращение шпинделя в обратном направлении
• M135 — останавливает шпиндель приводного инструмента.

Скорость вращения шпинделя управляется адресным кодом P. Например, P1200 задает скорость вращения шпинделя 1200 об/мин.

• M138 — изменение скорости вращения шпинделя вкл
• M139 — изменение скорости вращения шпинделя выкл

Изменение скорости вращения шпинделя (SSV) позволяет вам задать диапазон, в котором скорость вращения шпинделя непрерывно изменяется. Это полезно для подавления вибрации инструмента, которая может привести к нежелательному ухудшению качества обработки детали и/или повреждению режущего инструмента.

Система управления изменяет скорость вращения шпинделя в соответствии с настройками 165 и 166. Например, для изменения скорости вращения шпинделя +/-100 об/мин от ее текущей скорости по команде с рабочим циклом 1 секунда, установите настройку 165 на 100, а настройку 166 – на 1.

Это изменение зависит от материала, оснастки и характеристик в вашем конкретном случае, но 100 об/мин в течение 1 секунды — хорошее начало.

Вы можете отменить значения настроек 165 и 166 с помощью адресных кодов Р и Е при их использовании вместе с M138. Где P — изменение SSV (об/мин), Е — цикл SSV (сек). См. пример ниже:

• M138 P500 E1.5 (Turn SSV On, vary the speed by 500 RPM, cycle every 1.5 seconds);
• M138 P500(Turn SSV on, vary the speed by 500, cycle based on setting 166);
• M138 E1.5 (Turn SSV on, vary the speed by setting 165, cycle every 1.5 seconds);

M138 не зависит от команд шпинделя; после выполнения этой команды она остается активной даже при неработающем шпинделе. Помимо этого, M138 остается активной до ее отмены с помощью M139 или при M30, а также с помощью команды Сброс или Аварийный останов.

Токарно-фрезерные станки в названии могут иметь букву «M» (Milling). Это означает, что такой станок имеет функцию приводного инструмента.

Как работает ось Y

Ось Y – это дополнительная ось на токарных станках. Установка оси Y позволяет расширить возможности токарного станка с ЧПУ. Ось Y добавляет функцию обработки заготовки, вне оси вращения заготовки или вне перпендикуляра к оси вращения заготовки. Другими словами, наличие оси Y позволяет осуществлять линейную фрезеровку и внеосевое сверление.

Привод оси Y приподнимает револьверную голову над осью шпинделя. Ось Y перемещает инструменты перпендикулярно осевой линии шпинделя. Это перемещение достигается сложным движением шариковых винтов осей Х и Y. Перемещение по оси Y реализовано через одновременное перемещение револьвера по оси X и дополнительной оси с направляющими скольжения. На сегодняшний день — это самое передовое, надежное и стабильное решение.

Типовое применение оси Y — изготовление контровочных отверстий на гайках.

Ось Y

Управление осью Y

Осью Y можно управлять командами и поведение ее аналогично стандартным осям X и Z. Для включения оси Y нет специальной команды.

После смены инструмента токарный станок автоматически выполняет возврат оси Y к осевой линии шпинделя. Прежде чем подавать команду на вращение, убедитесь, что револьверная головка расположена правильно.

Стандартные коды G и M доступны при программировании с использованием оси Y.

При выполнении операций приводного инструмента коррекция на инструмент типа фрезы может применяться как в плоскости G17, так и G19. Необходимо выполнять правила коррекции на режущий инструмент во избежание непредсказуемого перемещения при применении и отмене коррекции. Значение радиуса используемого инструмента необходимо ввести в столбец RADIUS на странице геометрии соответствующего инструмента. Вершина инструмента принимается за «0», и значение вводить не нужно.

Следующие стандартные циклы можно использовать с осью Y.

Только осевые циклы:

• Сверление: G74, G81, G82, G83,
• Растачивание: G85, G89,
• Нарезание резьбы: G95, G186,

Только радиальные циклы:

• Сверление: G75 (цикл проточки канавок или пазов), G241, G242, G243,
• Растачивание: G245, G246, G247, G248
• Нарезание резьбы: G195, G196

Пример программы фрезерования с осью Y

• (1) Подача;
• (2) Ускоренное перемещение;

Пример программы фрезерования с осью Y

• o51121 (CARTESIAN INTERPOLATION EX 1) ;
• o50004 (Y AXIS MILLING) ;
• (G54 X0 Y0 is at the center of rotation) ;
• (Z0 is on face of the part) ;
• (T1 is an end mill) ;
• (BEGIN PREPARATION BLOCKS) ;
• T101 (Select tool and offset 1) ;
• G00 G18 G20 G40 G80 G99 (Safe startup) ;
• G19 (Call YZ plane) ;
• G98 (Feed per min) ;
• M154 (Engage C-Axis) ;
• G00 G54 X4. C90. Y0. Z0.1 ;
• (Rapid to clear position) ;
• M14 (Spindle brake on) ;
• P1500 M133 (Live tool CW at 1500 RPM) ;
• M08 (Coolant on) ;
• (BEGIN CUTTING BLOCKS) ;
• G00 X3.25 Y-1.75 Z0. (Rapid move) ;
• G00 X2.25 (Rapid approach) ;
• G01 Y1.75 F22. (Linear feed) ;
• G00 X3.25 (Rapid retract) ;
• G00 Y-1.75 Z-0.375 (Rapid move) ;
• G00 X2.25 (Rapid approach) ;
• G01 Y1.75 F22. (Linear feed) ;
• G00 X3.25 (Rapid retract) ;
• G00 Y-1.75 Z-0.75 (Rapid move) ;
• G00 X2.25 (Rapid approach) ;
• G01 Y1.75 F22. (Linear feed) ;
• (BEGIN COMPLETION BLOCKS) ;
• G00 X3.25 M09 (Rapid retract, Coolant off) ;
• M15 (Spindle brake off) ;
• M155 (Disengage C axis) ;
• M135 (Live tool off) ;
• G18 (Return to XZ plane) ;
• G53 X0 Y0 (X & Y Home) ;
• G53 Z0 (Z Home) ;
• M30 (End program) ;

Токарно-фрезерные станки в названии могут иметь букву «Y». Это означает, что такой станок оборудован осью Y, что автоматически означает, что на этом станке установлен и приводной инструмент («M»).

Производители и характеристики популярных моделей

На сегодня мировая промышленность выпускает сотни линеек станков, в каждой из которых насчитывается до десятка моделей. Заметную долю составляют станки российского производства (на мировом рынке Россия занимает 22 место). Полностью обеспечить потребности собственной промышленности страна на сегодня не в состоянии. Поэтому на внутреннем рынке представлены фрезеровальные станки самых различных фирм, в частности:

1. Токарно-фрезерные станки DeKart. Известен как производитель оборудования для обработки дерева. Он же выпускает одну из самых бюджетных марок по металлу. Линейка включает станки по дереву с базой от 1200 до 2200 мм. В том числе:

• DeKart 1200Р (1500; 1800), с мощностью на шпинделе 3,5 кВт и диаметром обрабатываемой детали 100-250 мм;
• DeKart 2000Р (2200), отличие в мощности 4,5 кВт и обработка деталей до 350 мм в диаметре.

Движение рабочих элементов осуществляется одновременно по трем осям.

Что касается программного обеспечения и самого управления, производитель позиционирует его как интуитивно понятное и доступное для освоения буквально в течение пары дней. В известной степени это соответствует действительности, но только в отношении квалифицированного оператора уже имеющего опыт работы на оборудовании подобного типа.

2. Линейка TX 75/75 — 120/120 детище китайской фирмы XKNC. Отличается небольшими размерами и высокой точностью обработки деталей при доступной цене. Купить оборудование, особенно б/у, по карману даже частнику. Включает пять станков, созданных на общей базовой платформе с длинной обработки от 75 до 120 мм при максимальной ширине рабочего поля в 250 мм.

Станки предназначены для изготовления небольших металлических деталей с прецизионной точностью. В револьверную головку может быть установлено до 10 инструментов. Отличается малым временем смены оснастки (до полусекунды). Из недостатков — отсутствие управляемого перемещения по оси Y.

3. Станок B8D китайской фирмы JSTOMI рассчитан на длину обработки до 200 мм при диаметре заготовки над суппортом 230 мм. Максимальные обороты шпинделя составляют 4500 об/мин. Двигатель 4,5 кВт. Головка на 12 элементов. Станок собран из деталей производства Японии (патрон, сервоприводы, подшипники) и Тайваня (система ЧПУ, направляющие), имеет 4 радиальных и 4 осевых блока подачи.

4. TRAUB TNX65/42. Так же относительно небольшой агрегат европейского производства. В отличие от аналогов, его цепной инструментальный магазин рассчитан на 80 и 120 видов оснастки. Станок имеет противошпиндель, четыре фрезерных головки и столько же суппортов. Необычным решением стала модульная система, позволяющая гибко подбирать параметры станка под нужды конкретного предприятия. Правда и цена оборудования заметно выше.

5. Одна из самых передовых на сегодня линеек — CTX (альфа, бета и гамма) немецких машиностроителей. Включает три модели, относящихся к пятому поколению. Станки отличает размер обрабатываемого поля (максимальные габариты детали):

• Модель альфа может вести обработку деталей до 300 мм, имеет основной патрон токарного устройства 165 мм;
• Бета позволяет установить деталь 800 мм при патроне 300 мм;
• Гамма берет детали до 2000 мм, имеет зажимной патрон 500 мм и максимальный диаметр точения 600 мм.

В зависимости от диаметра обработки различается и крутящий момент станков.

Каждая модель имеет пульт управления, снабженный сенсорным экраном с диагональю 19″, куда выводятся практически все параметры процесса обработки.

В головках станков располагается до 36 различных инструментов. ЧПУ контролирует работу по осям X; Y; Z как основным, так и дополнительным. В качестве важной особенности механизма производители позиционируют активное водяное охлаждение всех узлов, нагрев которых в процессе работы возрастает более чем на 15°С. В качестве привода используются интегрированные шпиндель двигатели.

6. Линейка станков CTX 800 TC той же фирмы. Их особенность — наличие необычной цепной головки для обрабатывающих инструментов, в которую помещается до 80 различных видов оснастки. При традиционной эргономике и дизайне, отличием станка является высокая скорость обработки: до 20 тысяч об/мин. Купить станки возможно лишь с предварительным согласованием комплектации. Производство размещено в Ульяновской области России.

7. ФС65МФ3 современный высокоточный станок производства России. Оснащен манипуляторным магазином на 16 инструментов. Привод мощностью 20 кВт обеспечивает скорость вращения шпинделя до 12000 об/мин. Движение управляемых приводов осуществляется по трем осям, с габаритами рабочей площадки 650/380/450. ЧПУ разработки SIEMENS. Снабжен пластинчатым транспортером и баком для удаления стружки. Для устройства с подобными характеристиками имеет относительно небольшой вес (3.4 т).

Советы по выбору токарного оборудования

Токарно-фрезерные установки с ЧПУ, даже б/у, стоят не меньше четверти миллиона. Очевидно, что прежде чем купить настолько дорогое оборудование, необходимо четко представлять решаемые им задачи.

• В первую очередь — это размеры самой крупной детали, которые предстоит обрабатывать. Определите ее габариты и добавьте запас 3-5 см по каждому. Получившееся значение и будет параметрами поля обработки будущего приобретения.
• Насколько сложные детали предполагается изготавливать. От этого зависят характеристики ЧПУ, количество управляемых перемещений, необходимость в приводных блоках.
• Набор металлообрабатывающих элементов в магазине.
• Данные по видам инструмента для обработки детали находятся в технологической карте по ее изготовлению.
• Наличие оси Y для станка хотя и увеличивает стоимость, но на порядок расширяет перечень операций.
• Наконец, параметр, о котором как ни странно нередко забывают: габариты станка, его вес, а также условия его нормальной работы. Не забудьте сопоставить их у выбранного варианта с возможностями вашего цеха.

Приобретая оборудование б/у, подход требуется еще более скрупулезный. Предварительная проверка работы всех механизмов это само собой разумеется. Кроме того, сразу определитесь с фирмой, обеспечивающей ЧПУ.

В России программируемые станки на перфокартах выпускались с 1960 года. На сегодня можно приобрести б/у механизмы, изготовленные еще во времена СССР, с управлением, перестроенным на современные стандарты. Подобное оборудование надежно, но функционально может иметь ограничения, вызванные несоответствием ЧПУ, поэтому прежде чем его купить, тщательно тестируют все желаемые варианты использования. Приобрести станок — еще не значит получить возможность металлообработки. Не исключено, что кроме инструментов, что идут в комплекте, потребуется покупать дополнительную оснастку, о чем следует подумать заранее.

Расценки

Со времени появления первых станков с ЧПУ прошло меньше 50 лет. Барабаны с выступающими шпеньками сменились перфокартами, они в свою очередь уступили место процессорам. Если раньше на каждый станок был нужен один токарь, то сейчас инженер обслуживает линию в десятки агрегатов. Сегодня всерьез заговорили о 3D принтерах, которые якобы вскоре заменят токарно-фрезерные станки. Но думается, до этого еще далеко. Все же металлообработка это совсем другое. Скорее всего, устройства займут свою нишу, если и потеснив традиционные способы изготовления деталей, то не на много.

Как работает противошпиндель

Установка противошпинделя (контр-шпинделя) S2 с полной осью C позволяет вести обработку детали с обратной стороны (сверление, фрезеровка, перфорация) без дополнительной перестановки детали в станок, следовательно сэкономить время, необходимое на полную обработку детали. Эта возможность позволяет обрабатывать детали повышенной сложности и точности.

Типовое применение противошпинделя — изготовление валов, обработка торца с двух сторон.

Шпиндель и противошпиндель токарного обрабатывающего центра синхронизированы для обеспечения высокой точности позиционирования детали, что повышает точность тяжелой обработки.

Токарно-фрезерные станки с противошпинделем могут иметь букву «S» в названии.

Токарный станок с ЧПУ с осью Y и противошпинделем

Предназначение устройства ЧПУ

Числовое программное управление (ЧПУ) предназначено для нарезки резьбы на заготовках, выточке деталей из них и тому подобное без вмешательства человеческого фактора для избежание брака на производстве.

Благодаря довольно гибким настройкам они зарекомендовали себя намного лучше, чем человек, а из-за того, что брак у них минимален, станки, оснащённые такой системой, просто незаменимы на серийном производстве, где важно изготавливать множество деталей, которые соответствуют качеству. Также есть такие виды токарных работ, с которыми может справиться только числовое программное управление.

Если разделять станки с ЧПУ на виды, то нужно брать во внимание назначение и выполняемые им работы. В таком случае их можно разделить на пять видов:

• вертикально и горизонтально-фрезерные;
• консольные;
• продольные;
• широкоуниверсальные;
• инструментальные.

Многоцелевые токарно-фрезерные станки

Токарные станки с осью C и приводным инструментом существенно превосходят классические токарные станки с ЧПУ по возможностиям и производительности, но и они имеют свои недостатки: один из которых небольшое количество инструмента в револьверной головке (максимум 24).

Полностью недостатки компенсируются применением отдельного поворотного токарно-фрезерного шпинделя с магазином инструментов.

После установки фрезерного шпинделя токарный станок можно называть многоцелевым. Многоцелевые станки, сочетают в себе функции токарного станка с ЧПУ и обрабатывающего центра и реализуют концепцию Done-In-One (сделано за один установ).

INTEGREX e-500H II многоцелевой токарно-фрезерный станок

Многоцелевой токарно-фрезерный станок INTEGREX e-500H II

Многоцелевой токарно-фрезерный станок INTEGREX e-500H II имеет возможность применения всех видов операций за один установ – токарные и расточные операции, фрезерная обработка, сверление, перехват детали от главного ко второму шпинделю и многое другое. Идеально подходит для высокоточной обработки крупногабаритных деталей типа «вал» для большинства видов промышленности.

Станок оснащен мощным, высокомоментным интегрированным мотор-шпинделем с двумя ступенями частот вращения для повышения возможностей обработки при тяжелых режимах резания.

Ось С (с дискретностью поворота 0,0001°) активируется с помощью подключаемой червячной передачи, характеризующейся высокой точностью позиционирования.

Одношпиндельная фрезерная головка (конус 50) с устройством автоматической смены инструмента обеспечивает простую установку инструмента при минимальной вероятности столкновения.

Благодаря режиму контурной обработки по оси В фрезерный шпиндель может выполнять разнообразные виды операций за один установ детали.

Автоматический люнет, управляемый от ЧПУ, и задний центр обеспечивают безопасную обработку длинных деталей.

Основные параметры многоцелевого токарно-фрезерного станка INTEGREX e-500H II

• Фрезерная головка мощностью 37 кВт имеет ход по трем осям (X — 870 мм, Y — 500 мм, Z — 1598 мм) и поворот по оси B (240° (-30° +210°), индексирование 0,0001°).
• Шпиндель мощностью 40 л.с. Ось С (с дискретностью поворота 0,0001°) активируется с помощью подключаемой червячной передачи.
• Управляемый от ЧПУ автоматический люнет (опция)
• 5-осевая обработка
• Автоматическая смена инструмента на 80 или 120 позиций (опция)
• Система длинных расточных оправок (макс. длина 1 000 мм) на 2 инструмента (опция)

Основные блоки и составляющие станка

Само название «токарно-фрезерный станок» говорит как минимум о двух его элементах. ЧПУ подразумевает возможность управления, как первым, так и вторым без непосредственного участия человека. Устройство состоит из нескольких функциональных блоков, общих для всех видов такой техники:

• Инструментальные головки, задачей которых, как и в унифицированных станках, является установка обычной, либо имеющей автономный привод, оснастки. В зависимости от сложности устройства их число головок порой доходит до десятка.

• Разные операции требуют специфической оснастки для выполнения. Если в обычном станке резец меняет сам работник, в токарно-фрезерной установке для этого служит устройство, именуемое сменщиком инструментов. Согласно программе он заменит сверло зенкером, фрезу разверткой.
• Не обойтись без приспособлений, удаляющих из зоны обработки стружку и опилки. В небольших и недорогих станках по металлу они просто падают на поддон, откуда их выметает сам токарь или обслуживающий персонал. На крупных линиях, способных работать в автоматическом режиме сутки напролет, для этого служит специальный механизм, удаляющий отходы за пределы станка.
• Поскольку токарно-фрезерные работы по металлу ведутся на высоких оборотах, станок обеспечивается системой охлаждения.

В токарно-фрезерных станках для этих целей используется не вода, а СОЖ (смазочно-охлаждающая жидкость). Она не просто снижает температуру, но и улучшает контакт резца с металлом, уносит мелкие опилки, повышая качество обработки.

Подача СОЖ в некоторых случаях происходит под значительным давлением, достигающим десятков бар. Струя жидкости не просто выполняет охлаждение, а мгновенно смывает мельчайшие крошки стали, возникающие при металлообработке, обеспечивая высокую точность реза.

Виды и особенности станков

Предприятия, где выполняют работы по металлу как токарные, так и фрезеровочные, имеют разную специфику. Соответственно и станки одни хотят сложнее, другим хватает менее «навороченных». В самой обычной комплектации, мы имеем несложный токарный станок, к которому добавлена фрезерующая головка. Всем этим управляет относительно простое ЧПУ. Подобные устройства на сегодня приобретают небольшие мастерские и даже отдельные мастера для бытового применения.

Более сложные токарно-фрезерные установки имеют так называемый противошпиндель. По сути это обычный токарный станок, единственно, вместо его задней бабки стоит еще одна передняя.

Дальнейшим усложнением станков будет добавление второго сменщика инструментов, дополнительной головки, выполняющей металлообработку. Число дополнительных устройств доходит до десятка, а количество инструментов, используемых в обработке детали, зашкаливает за сто наименований.

Управление

Возможности токарно-фрезерного станка для работы по металлу с системой ЧПУ увеличиваются не только за счет чисто механических улучшений и добавок. В значительной мере это осуществляется совершенствованием программного обеспечения. Одна из основных характеристик станков с ЧПУ — число управляемых координат. Для одной современной токарно-фрезерной установки оно доходит до 12. Существует такой показатель как число одновременно управляемых координат. Этих насчитывается не больше 6.

Перемещения рабочих инструментов обычного токарного станка происходят всего в двух координатных осях. В математическом обеспечении их принято обозначать Z и X. Первая ось вращения детали, вторая — движения резца.

У токарно-фрезерных станков добавляется координата Y. Кроме этих основных осей для обозначения движения других рабочих органов используют дополнительные оси. В сложных станках движение может происходить в 12 направлениях, причем в половине из них одновременно. Даже сочетание вращения заготовки с перемещением резца, породившее токарный станок, создало принципиально новое качество обработки. Теперь представьте, насколько более сложную деталь способен создать станок по металлу, возможных сочетаний у которого в шесть раз больше.

Условные обозначения, термины и пояснения

Условные обозначения конфигурации токарных обрабатывающих центров:

• M — (Milling) приводной инструмент;
• Y — управляемая ось Y;
• S — (Spindle) контршпиндель;
• T — (Tailstock) задняя бабка.

Пояснения терминов

Мотор-шпиндель — интегрированный привод шпинделя (ISM). Шпиндель станка является осью приводного электродвигателя. В серии CTX (фирма DMG) применяется 9 типоразмеров мотор-шпинделей. Мотор шпиндели имеют высокую точность и термостабильность благодаря жидкостному охлаждению. Мотор шпиндели применяются как в главном приводе так и в противошпинделе. (В станке CTX beta 800 установлен мотор-шпиндель ISM 76 — мощностью (100% ED) 25 кВт, крутящий момент (100% ED) 280 Нм. Скорость вращения до 5000 об/мин, встроенная ось C (0,001°).
Ось С — в токарных станках с ЧПУ — программное управление углом поворота шпинделя и удержание его. Используется синхронно с приводным инструментом. Основной параметр — минимальный угол поворота шпинделя (В серии CTX минимальный управляемый угол поворота 0,001°). Может быть встроенной в шпиндельный двигатель либо иметь отдельный серводвигатель.

Ось Y — ось Y расширяет возможности приводного инструмента. Механизмы оси Y позволяют направлять инструмент со смещением к оси вращения детали. Основной параметр — наибольшее ход

Противошпиндель — в токарных станках с ЧПУ — дополнительный шпиндель (контршпиндель), установленный вместо задней бабки. В случае необходимости обработки детали с противоположной стороны она передается от главного шпинделя противошпинделю. Для этого по команде с ЧПУ скорость вращения противошпинделя синхронизируется со скоростью основного шпинделя, противошпиндель перемещается, захватывает и зажимает обрабатываемую деталь. Обработка продолжается с другой стороны детали.

Линейные направляющие — направляющие качения. Для перемещения револьверной головки по осям X и Z в токарных станках серии CTX используются шариковинтовые пары и шариковые (роликовые) линейные направляющие, которые обладают низким коэффициентом трения (малым тепловыделением), отсутствием эффекта «прилипания» (быстрый ход до 30 м/мин), постоянством точности (низкий износ) и очень низкой потребностью в смазке.

Линейный привод — высокодинамичный привод для максимальной динамики и долговременной точности по оси X (верхняя револьверная головка). Привод с высоким скоростным ходом до 60 м/мин и ускорениями до 1,5 g сокращает вспомогательное время до минимума. Линейный привод состоит из линейных направляющих и линейного двигателя, узел ШВП исключен и сила трения приближается к 0.

Direct Drive — технология привода приводного инструмента непосредственно от электродвигателя.

TRIFIX® — способ установки инструмента на револьверную головку VDI с опорой на три точки с более высокой точностью чем при обычной установке.

Приводной инструмент — вращающийся инструмент (сверло, фреза, метчик.), предназначенный для установки в револьверную головку.

VDI — (Verein Deutscher Ingenieure — Ассоциация Немецких Инженеров) револьверная голова с резцедержателями для токарных станков с ЧПУ (Крепление инструментальной державки: клин с зубьями на хвостовике державки), выполненными по немецкому стандарту DIN 69880 (VDI 3425) (ГОСТ 24900-81). Соединения VDI имеют шесть типоразмеров 16, 20, 25, 30, 40, 50 в зависимости от мощности станка и размера инструмента. Используется для крепления как приводного так и неприводного инструмента.

BMT® — (Built-in Motor Turret) револьверная голова с встроенным приводом инструмента.

BOT — (Bolt-On Tools) револьверная голова с болтовым креплением неприводного инструмента. Термин принятый в документации Haas.

TWIN — станок с двумя независимыми рабочими зонами — двумя револьверными головами, которые работают одновременно с думя шпинделями. Запатентованная концепция фирмы DMG.

Пошаговая инструкция по установке на станок?

Порядок и способ установки зависит от типа оборудования и конструкции самого приспособления.

1. Установка угловой головки на горизонтально-фрезерный станок производится в следующей последовательности.
2. Хобот станка отводится в крайнее переднее положение.
3. Серьги снимаются с направляющих.
4. Хобот отводится обратно в крайнее заднее положение и зажимается на направляющих.
5. Конец шпинделя и отверстие головки очищается от масла, грязи, протираются насухо.
6. Фрезерную головку надеть на шпиндель, заведя поводки в пазы устройства.
7. Закрутить 4 зажимных винта.

На холостом ходу проверить индикатором правильность установки. Технология установки узла на токарный станок отличается. Фрезерная головка со стойкой и приводом монтируется на задней стенке суппорта и перемещается относительно детали вместе с ним.

1. Проверить наличие отверстий на корпусе суппорта под крепление основания стойки. Досверлить недостающие.
2. Установить стойку, направляющими под шпиндель в сторону оси вращения детали.
3. Установить на место каретку и шпиндельный узел.
4. Подключить фрезерную головку к электрической системе станка и ЧПУ.
5. Проверить работу узла на холостом ходу.
6. Вставить инструмент.

В рабочем режиме фреза будет перемещаться в автоматическом или ручном режиме.

Важно!

В зависимости от конструкции фрезерной головки для токарного станка, степеней перемещения по направляющим конструкции, она может устанавливаться на крышку салазок и переднюю бабку.

Российские производители токарно-фрезерных станков

АО НИПТИ «Микрон», г. Владимир

Микрон НИПТИ (Научно-исследовательский проектно-технологический институт) основан в 1957 году. Адрес: 600001, Россия, г. Владимир, ул. Дворянская, д. 27а корп. 7, ВэбСайт https://mikron33.ru/history.html

В настоящее время НИПТИ Микрон производит:

• ТФЦ 1200-5 — многоцелевой токарно-фрезерный центр.

Южный завод тяжелого станкостроения, ООО (ЮЗТС) г. Краснодар

ЮЗТС Южный завод тяжелого станкостроения, г. Краснодар — создан в 2016 году на базе Краснодарского станкостроительного завода имени Седина (КЗТС).

В настоящее время ЮЗТС производит:

• МФ4М — Портальный токарно-фрезерный центр обработки крупногабаритных деталей сложной формы с различными отверстиями и пазами.
• VMМ — Портальный токарно-фрезерный центр обработки крупногабаритных деталей сложной формы с различными отверстиями и пазами.
• VC GANTRY MACHINE — Портальный токарно-фрезерный центр обработки крупногабаритных деталей сложной формы с различными отверстиями и пазами.
• VCPR GANTRY MACHINE — Портальный токарно-фрезерный центр обработки крупногабаритных деталей сложной формы с различными отверстиями и пазами.

Станкостроительная группа СТАН, г. Москва

СТАН — Станкостроительная группа, г. Москва — частная компания основана в 2012 году.

Предприятия группы Стан производят токарно фрезерные станки:

• СТТ 55F (1728F) — Токарно-фрезерный обрабатывающий центр
• СТТ 70F (1740F) — Токарно-фрезерный обрабатывающий центр
• СТТ 125F (1750F) — Токарно-фрезерный обрабатывающий центр
• СТТ 30 (1715) — Токарно-фрезерный обрабатывающий центр
• СТТ 55 (1728) — Токарно-фрезерный обрабатывающий центр
• СТТ 70 (1740) — Токарно-фрезерный обрабатывающий центр

Проект «Станкостроение». Станки марки F.O.R.T.

F.O.R.T. — торговая марка станков, производимых в рамках проекта Станкостроение.

Проект реализуют партнеры проекта «Станкостроение», которые производят токарно фрезерные станки:

• ВНС — Токарный станок с ЧПУ с горизонтальной станиной
• ВНС-1800 — Токарный станок с ЧПУ с горизонтальной станиной
• ВНС-2200 — Токарный станок с ЧПУ с горизонтальной станиной
• ВНС-2600 — Токарный станок с ЧПУ с горизонтальной станиной
• ВНС-5000 — Токарный станок с ЧПУ с горизонтальной станиной
• ВНС-6500 — Токарный станок с ЧПУ с горизонтальной станиной
• ВНС-2800А — Токарный станок с ЧПУ с горизонтальной станиной
• ВНС-3000 — Токарный станок с ЧПУ с горизонтальной станиной
• ВНС-3500 — Токарный станок с ЧПУ с горизонтальной станиной
• ВНС-4000 — Токарный станок с ЧПУ с горизонтальной станиной
• МT-52 — Токарный станок с ЧПУ с наклонной станиной
• НТ-500 — Токарный станок с ЧПУ с наклонной станиной
• НТ-700 — Токарный станок с ЧПУ с наклонной станиной
• ТС-35А — Токарный станок с ЧПУ с наклонной станиной
• ТС-35В — Токарный станок с ЧПУ с наклонной станиной
• С-300ТМУ — Токарный станок с ЧПУ с наклонной станиной
• Т-42МСУ — Токарный станок с противошпинделем
• С-200ТС — Токарный станок с противошпинделем
• С-200ТСМ — Токарный станок с противошпинделем

Ульяновский станкостроительный завод, ООО (DMG MORI)

Крупнейший в мире японско-немецкий станкостроительный концерн DMG MORI построил сборочный завод в Ульяновске. Завод был запущен (зарегистрирован) 04.06.2012

Токарные станки с ЧПУ:

• CTX 310 ecoline — станок токарный с ЧПУ Ø 200 × 455 мм
• CTX 510 ecoline — станок токарный с ЧПУ Ø 465 × 1050 мм
• CTX alpha 500
  — станок токарный с ЧПУ Ø 200 × 575 мм
• CTX beta 800
  — станок токарный с ЧПУ Ø 410 × 850 мм
• CTX beta 800 TC
  — центр токарно-фрезерный Ø 500 × 750 мм
• CTX gamma 2000
  — станок токарный с ЧПУ Ø 700 × 2065 мм
• CTX gamma 2000 TC
  — станок токарный с ЧПУ Ø 700 × 2000 мм

Ковровский электромеханический завод ФГУП, КЭМЗ г. Ковров

Ковровский электромеханический завод, КЭМЗ основан в 1898 году в г. Трёхгорный Владимирской обл.

• КТС 3000 (Y, S) — Токарно-фрезерный обрабатывающий центр
• КТС 4000 (Y, S) — Токарно-фрезерный обрабатывающий центр
• КТС 5000 (Y, S) — Токарно-фрезерный обрабатывающий центр
• КТС 4000 ТМ — Токарно-фрезерный обрабатывающий центр c 2-я револьверными головками
• КТС ТК 3108 — Токарно-фрезерный обрабатывающий центр с инструментальными блоками BMT
• КТС ТК 3110 — Токарно-фрезерный обрабатывающий центр с инструментальными блоками BMT

СтанкоМашСтрой, ООО г. Пенза

Станкостроительное предприятие, основанное в 2006 году. Адрес предприятия: 440028, г. Пенза, ул. Германа Титова, 9А. Вебсайт: https://16k20.ru

На предприятии производятся универсальные токарно-винторезные станки, токарные станки с ЧПУ и обрабатывающие центры:

• СТ25Л — Токарный обрабатывающий центр
• СТ25ЛМ — Токарный обрабатывающий центр

Московский станкостроительный

DMTG Московский станкостроительный основан в 2022 году.

На предприятии налажена крупноузловая сборка фрезерных, сверлильных, токарных станков. Они позволяют делать детали для автомобильной, авиационной промышленности, военной промышленности, а также медицинское оборудование. Это новое поколение технологий в станкостроении.

• CL — Токарный центр
• CL-15 — Токарный центр
• CL-20А — Токарный центр
• DL20M — Токарный центр
• DL25M — Токарный центр
• DL30M — Токарный центр
• DL32M — Токарный центр
• DL40M — Токарный центр
• DL-20MH — Токарный центр
• DL-25MH — Токарный центр
• DL-30MH — Токарный центр
• DL-32MH — Токарный центр
• DL-40MH — Токарный центр
• CLD15 — Токарный центр

Станкостроительный завод Туламаш, ООО НПП

Станкостроительный завод Туламаш» основан в 2013 году и является дочерним обществом АО «АК Туламашзавод», специализируется на металлообрабатывающем оборудовании. Вебсайт: https://cnc-tulamash.ru

НПП Станкостроительный завод Туламаш занимается разработкой и производством станков и особо ответственных узлов машин, включая шпиндельные узлы, направляющие станков высших классов точности.

• 1ТГК-4302 — Токарный станок с ЧПУ
• 1ТГК-4302 — Токарный станок с ЧПУ
• 1ТГК-4302+С — Токарный станок с ЧПУ
• 1ТГК-4302+Y — Токарный станок с ЧПУ
• 6ТВК-110 — Фрезерный центр

5-осевой станок. Видеоролик.

Список литературы

1. Руководство оператора токарного станка. Система управления следующего поколения 96-RU8910. Редакция M. Февраль 2022. Haas Automation Inc.

Полезные ссылки по теме

• Заводы-производители металлорежущих станков СССР и России
• Производители токарных станков в России
• Производители фрезерных станков в России
• Производители шлифовальных станков в России
• Производители токарных обрабатывающих центров
• Производители 5-осевых центров в России
• Производители обрабатывающих центров в России
• Производители сверлильных станков в России
• Производители кузнечно-прессового оборудования в России
• Справочник заводов производителей станков и КПО
• Производители деревообрабатывающих станков в России
• Производители бытовых деревообрабатывающих станков в России
• Производители рубильных машин в России

Конструкция

Они представляет собой приспособление с приводом и механизмом перемещения инструмента по оправке, работающее в автоматическом режиме. Основные узлы приспособления для фрезерных и универсальных станков:

• конусный или цилиндрический хвостовик для крепления в шпиндель оборудования;
• электродвигатель;
• редуктор;
• узел перемещения инструмента;
• шпиндель.

Устройства для токарных станков вместо хвостовика имеют стойки с площадкой для крепления на станину, направляющими для вертикального перемещения каретки шпиндельного узла.