Токарные станки используются для обработки деталей, являющихся телами вращения. Обработка осуществляется за счет взаимного перемещения заготовки и инструмента, где заготовке придается вращательное движение, а инструменту поступательное.

Токарные станки это одни из самых первых в истории станков. Их изобрели еще в 650 гг до н. э., тогда на них обрабатывали дерево, кость, рог, при этом вращение заготовки осуществляли вручную, потом ножным приводом. Со временем станки совершенствовались и сейчас они уже представляют собой сложное, высокотехнологичное изделие, причем как универсальные токарные станки, так и токарные станки с ЧПУ.

Наиболее прогрессивными токарными станками являются токарные станки с ЧПУ. Они осуществляют обработку деталей в автоматическом режиме по управляющей программе (УП), оператору станка необходимо только загружать в станок заготовки, удалять стружку из контейнера при его заполнении, доливать СОЖ, и собирать готовые детали.

Конечно это образно у оператора еще пока хватает работы: осуществлять смену износившегося инструмента, контролировать размеры деталей, следить за стабильностью процесса обработки и т.д.

На таких станках очень просто осуществляется обработка сложных, контурных деталей, ведь перемещение резца по всем координатам осуществляется с помощью электродвигателей одновременно и согласованно в автоматическом режиме.

Такие поверхности сложно получить на универсальном токарном станке, для этого потребуются дополнительные приспособления, специальные фасонные резцы, а также дополнительные навыки токаря. Для обработки на ЧПУ станке всего этого не нужно.

Современные токарные станки с ЧПУ продолжают совершенствоваться, они оснащаются приводными инструментами для сверления не по оси детали, а в любых других направлениях, также вести фрезерные переходы, полигональное точение и т.д., таким образом они позволяют проводить обработку еще более сложных деталей.

Для точения сложных деталей, имеющих множество различных элементов, необходимо использовать несколько инструментов. Станки с ЧПУ имеют револьвер, суппорт или магазин инструментов, в который можно загружать необходимое количество инструментов. Смена инструмента осуществляется автоматически и занимает секунды. Револьверные головки, наиболее распространенные, содержат 12 позиций для инструментов, но существуют головки и с меньшим или большим количеством.

Виды токарных станков с ЧПУ

Существуют совершенно разные компоновки токарных станков, попробуем выделить основные из них:

По расположению оси шпинделя станки бывают:

1. Горизонтальные.

2. Вертикальные.

По назначению:

1. Центровые.

2. Патронные.

3. Патронно-центровые.

4. Карусельные.

В центровых станках обрабатывают валы, оси и другие детали в центрах. Патронные станки подходят для обработки деталей типа фланцы, втулки и многих других, где зажим их производят за наружный или внутренний диаметр детали. Патронно-центровые это комбинированный вариант, позволяющий зажимать длинные детали в патроне с поджимом задним центром.

Карусельные станки предназначены для обработки деталей больших диаметров и сравнительно не большой длинны. Их трудно закрепить в станке с горизонтальным расположением шпинделя, поэтому карусельные станки или вертикально-токарные станки для них будут наиболее подходящими.

По организации инструментального обеспечения:

1. С одним или несколькими суппортами.

2. С одной или несколькими револьверными головками.

3. С инструментальным магазином.

4. Комбинированные.

По количеству шпинделей:

1. С одним шпинделем.

2. Многошпиндельные.

3. С противошпинделем.

Многошпиндельные станки предназначены для крупносерийного, массового производства. А наличие противошпинделя позволяет полностью обрабатывать деталь за один установ.

По количеству осей:

1. Двухосевые.

2. Многоосевые.

5-ти осевые токарно-фрезерные обрабатывающие центры позволяют вести 5-ти координатную обработку деталей по 5-ти осям одновременно. Также добавление к станку различных дополнительных узлов противошпинделя, дополнительной револьверной головки, суппорта и т.д. добавляет станку дополнительные оси. Так станок может иметь 12 и больше осей.

По конструкции направляющих:

1. Вертикальные

2. Горизонтальные

3. Наклонные

По виду станины:

1. Прямая.

2. Наклонная.

По степени автоматизации:

1. Полуавтоматы.

2. Токарные автоматы.

Токарные автоматы, также являются токарными станками с ЧПУ, но имеют ряд отличий:

1. Заготовка имеет как вращательное движение, так и поступательное.

2. Нет смены инструментов, все инструменты находятся в боевом положении и осуществляют рабочие ходы по очереди или одновременно, если это представляется возможным.

3. Обработка осуществляется вблизи подающей цанги, что увеличивает жесткость системы.

4. Автоматы не требуют вовлечение человека, необходимо подать только пруток, а дальше складирование готовых деталей, подачу прутка и т.д. осуществляет полностью автомат сам.

5. В полуавтомате требуется небольшое вовлечение человека.

6. Наладка автомата требует временных затрат, что рационально такие станки использовать только в крупносерийном и массовом производстве.

Существует ряд других признаков классификации токарных станков с ЧПУ, более глубоких в этой сфере. Но, приведенные выше, вполне дают понимание о разнообразности токарных станков с ЧПУ.

Подбор токарных станков с ЧПУ

Большое разнообразие токарных станков с ЧПУ на рынке делает их выбор все более сложнее, но с другой стороны это позволяет выбрать станок, наиболее подходящий под конкретную деталь. Выбирать станок с большим количеством функций, которые не будут востребованы, это лишняя трата средств.

Необходимо выбирать станок исходя из конкретной задачи, которую необходимо решать с помощью данного станка. Выбор станка заключается именно в нахождении золотой середины из всех возможных станков, максимально соответствующего техническому заданию, без перебора и недобора функций и характеристик.

При подборе токарного станка с ЧПУ мы использует чек-лист, состоящий из порядка 50-ти пунктов, и они постоянно расширяются. Так происходит отсев не подходящих станков под конкретное ТЗ из всех возможных на рынке. Пройдя наш чек-лист обычно остаются единицы. Они все подходят, и дальнейший выбор уже осуществляется параметрами удобства и теста станков в деле. Еще больше про выбор и подбор станков можно почитать здесь.

Порой оптимально не подходит ни один станок, поэтому приходится мириться с некоторыми параметрами, стараясь выбирать в большую сторону тот или иной важный параметр, но чтобы станок объединял в себе все необходимые функции, согласно ТЗ.

Такие параметры, как жесткость, стабильность трудно проверить, не поработав реально со станком, поэтому необходимо опробование станка путем обработки пробной партии деталей, после чего можно сделать окончательный выбор.

Разработка управляющих программ

Для обработки сложных фасонных поверхностей не требуется использовать фасонные резцы, приспособления и еще чего-либо специального. Однако для использования токарного станка с ЧПУ необходимо создание управляющих программ (УП).

Разработка УП ведется в специальных CAD/CAM-системах. Для двухосевой обработки написание УП не такой сложный процесс его можно легко выполнить даже вручную, то для обработки детали на многоосевом токарно-фрезерном станке разработка УП уже становится более сложнее и интереснее. Здесь необходимо учесть синхронизацию рабочих органов станка, чтобы избежать их столкновений, но использовать все возможности станка по максимуму. Параллельная обработка в двух шпинделях разными револьверными головками и плюс с использованием фрезерной головы позволяют вести обработку 4-мя инструментами одновременно и в программировании такой обработки здорово помогают CAM-системы. Посмотрите видео процесса разработки УП для токарно-фрезерного станка здесь.

Роботизация

Токарные станки с ЧПУ отлично вписываются в роботизированные ячейки, когда установку и снятие детали берет на себя робот, а также робот переустанавливает заготовку в другой станок для последующей ее обработки. Это еще более расширяет возможности токарных станков с ЧПУ и предприятия в целом.

Резюме

Токарные станки с ЧПУ наиболее распространенное оборудование современных заводов, они позволяют легко обрабатывать детали со сложными фасонными поверхностями без дополнительных приспособлений, инструментов и т.д. Они концентрируют в себе различные дополнительные операции, расширяя свои возможности и позволяя обрабатывать деталь полностью за один установ. Как и все станки с ЧПУ, они ускоряют производство, экономят время и другие ресурсы, минимизируют риски человеческого фактора. Могут быстро переналаживаться и таким образом использоваться в разных производствах от мелкосерийного до массового. Снижают себестоимость продукции, повышают конкурентоспособность и прибыль предприятия.