Многие предприятия, где ведется серийное производство изделий из металла, используют токарные станки. Они позволяют точить конусы, цилиндры, подрезать торцы, нарезать внутреннюю или внешнюю резьбу, растачивать отверстия, вытачивать канавки определенной глубины, обрабатывать фасонные поверхности. Профессиональное оборудование с высоким КПД используется для производства изделий разного размера, формата, функционала и назначения. Какие виды токарных станков существуют, с какой целью применяются на производствах, расскажем в нашем материале.
Универсальное режущее оборудование помогает вытачивать заготовки в единичном экземпляре или серийно. С его помощью нарезается дюймовая, метрическая или модульная резьба, подрезаются и обрабатываются торцы, зенкеруются и сверлятся отверстия, растачиваются фасонные поверхности. Токарно-винторезные модели работают с заготовками из черных или цветных металлов.
В зависимости от мощности станок применяется как в домашней мастерской, так и на крупном предприятии по серийному производству деталей. В основе конструкции лежит станина, на которую устанавливаются остальные механизмы:
шпиндельная бабка (в ней находится коробка передач),
суппорт, фиксирующий режущий инструмент,
фартук (отвечает за преобразование движения винта/ валика в заданном направлении),
задняя бабка, которая фиксирует заготовку в нужном положении.
К преимуществам токарно-винторезного станка относят ширину диапазона подачи резца, выбор частот вращения шпинделя, мощный двигатель, надежную и прочную конструкцию. На оборудовании выполняются многие металлорежущие операции, а для расширения его функциональных возможностей устанавливаются дополнительные механизмы, а также ЧПУ. При выборе нужно исходить из максимального диаметра заготовки, которую нужно обработать, ее предельной длины и веса установки.
Оборудование работает с калиброванным прутком, позволяя выполнять разные технологические операции – от обтачивания наружной поверхности и растачивания внутреннего отверстия до зенкерования и отрезания заготовки.
Особенность токарно-револьверных моделей – возможность обрабатывать детали, используя сразу несколько инструментов. Каждый из них активируется в нужный момент автоматически. Это ускоряет технологический процесс: не нужно тратить время на переустановку механизмов. Среди особенностей токарно-револьверных станков выделяются:
отсутствие трат времени на перенастройку инструментов,
стабильность, точность обработки за счет специальных упоров, предотвращающих лишние движения,
сочетание поворотного узла со специализированными инструментами для повышения производительности работ.
Агрегаты выпускаются в приводной или статической модификации (первый считается более функциональным решением). Кроме мягкого и твердого металла они работают с пластиком.
На станках лоботокарного типа обрабатываются лобовые, конические или цилиндрические поверхности большого диаметра и веса (в несколько тонн), но малой длины. Кроме обтачивания доступны такие операции, как проточка канавок, растачивание внутренних отверстий. Лоботокарный агрегат состоит из плиты, передней бабки, основания суппорта, суппорта и планшайбы. Его особенности – в отсутствии задней бабки, а также более низкой и короткой станине при высоком расположении центров. Шпиндель вращается на низких оборотах. Детали большого размера закрепляются на шпинделе. Среди преимуществ лоботокарных агрегатов выделяются:
маневренность за счет компактных размеров, что позволяет использовать оборудование даже в тесном пространстве,
простота обслуживания, так как детали снимаются и легко взаимозаменяются,
оснащение системами безопасности, например, автоматической блокировкой вил в определённом положении.
На оборудовании производятся фланцы из чугуна или, стали, кольца, диски. Монтаж выполняется на бетонном основании с креплением на плите станины, тумбы. Электрический двигатель располагается отдельно и устанавливается на надежном основании. При таком подходе снижается риск вибрационных искажений, что упрощает процесс тонкой шлифовки поверхности детали.
Эта группа станков используется для обработки габаритных заготовок, имеющих цилиндрическую или коническую форму в промышленных комплексах, позволяя выполнять разные работы по металлообработке – сверлить, протачивать канавки, обтачивать плоские заготовки, нарезать резьбу, подрезать торцы, шлифовать и фрезеровать. В зависимости от диаметра планшайбы модели бывают одностоечными или двухстоечными. Среди преимуществ агрегатов выделяются:
возможность обработки крупных деталей, например, частей турбин или колес, которые требуют более мощного оборудования для качества проточки;
удержание и равномерное вращение тяжелых деталей, при этом они точно позиционируются;
высокая точность работ, стабильность за счет устойчивой конструкции,
легкость настройки основных параметров с помощью ЧПУ;
универсальность, позволяющая использовать токарно-карусельный станок для точения, сверления, расточки, нарезки резьбы.
Подобные достоинства делают возможной установку оборудования на объектах машиностроения, энергетики, нефтегазовой отрасли.
Многофункциональное устройство с ЧПУ представлено моделями, в которых происходит вертикальное или горизонтальное вращение шпинделя. В первом варианте можно обрабатывать заготовки, имеющие большую массу или габариты. Внешняя система охлаждения повышает производительность станка, так как детали вращаются с высокой скоростью. В моделях с вертикальным шпинделем режущие инструменты меняются автоматически.
Токарные-фрезерные центры с горизонтальным шпинделем часто имеют наклонно-поворотные или поворотные столы, а за смену инструментов отвечают механизмы ленточного типа. Система гашения вибрации допускает использовать до 120 инструментов, что обеспечивает гусеничная система крепления.
Сложные модификации металлообрабатывающих центром имеют С-ось. Она позволяет обрабатывать детали сложной геометрии, например, зубчатые колеса или червячные валы. Наиболее функциональны модели с противошпинделем: на них можно вести обработку заготовок по 5 осям, не перегружая центр. Использование токарно-фрезерных металлообрабатывающих комплексов дает следующие преимущества:
высокую точность обработки заготовки,
снижение времени на производство,
снижение себестоимости продукции,
минимизацию процента брака.
Наличие ЧПУ говорит о том, что не придется самостоятельно перемещать заготовку. При таком подходе количество операций в технологической цепочке уменьшается, что снижает время обработки заготовок. При выборе учитываются расстояние между центрами и максимально возможный диаметр заготовки, а также диаметр фрез (концевой, торцевой). От этого параметра зависит тип инструмента для фрезерования детали.
Какие виды токарных станков бывают для мелкосерийного изготовления деталей? С этой работой прекрасно справляются автоматы продольного точения, способные производить до 40 деталей за минуту. Все основные и вспомогательные движения по обработке заготовки автоматизированы – оператору нужно только подавать прутки и проверять обработанные детали. Заготовки могут быть из фасонного профиля, проволоки, калиброванного или холоднотянутого прутка. Среди преимуществ модели можно выделить:
возможность параллельной обработки двух заготовок за счет наличия контршпинделя,
оснащение ЧПУ, что автоматизирует процесс, делая изготовление сложных деталей более точным,
синхронизация вращения шпинделя позволяет перехватывать детали без выключения агрегата,
участие оператора в производстве деталей минимальное, он только следит за подачей прутков, удалением стружки.
Оснащение автоматов продольного точения программным управлением и суппортами позволяет дополнительно проводить фрезерование, сверление.
Обработка заготовок со сложной геометрией, изготовленных из трубного проката или холоднотянутых прутков, ведется на основе многошпиндельных токарных станков. Мощный привод обеспечивает высокую производительность, что особенно важно для серийного изготовления деталей.
Среди преимуществ моделей можно отметить:
возможность наладить крупносерийное производство с выполнением нескольких операций по металлообработке одновременно,
шпиндели выполняют разные задачи, но могут работать, не мешая друг другу, что сокращает время последовательной обработки заготовок,
высокая точность позволяет создавать идентичные компоненты за короткий срок, что снижает стоимость обработки.
Для повышения точности обработки токарные станки дополняются ЧПУ. Это минимизирует применение ручного труда, упрощая производственный процесс. За счет быстрой смены инструмента и гибкого перепрограммирования многошпиндельное оборудование показывает эффективность в разных отраслях промышленности.
Для достижения большей точности обработки изделий и повышения производительности токарные станки оснащаются ЧПУ. Числовое программное управление автоматизирует процессы, упрощает эксплуатацию оборудования. Рабочие процессы организуются несколькими способами:
контурно, когда агрегат работает в непрерывном режиме по параметрам, установленным оператором,
позиционно, когда механизм нужно сначала расположить в заданной точке (от нее отсчитывается начало) и только потом начать обработку,
по прямоугольному контуру, если обрабатываются детали ступенчатой формы с переключением поперечной и продольной передачи в автоматическом режиме.
Конструктивно станки с ЧПУ состоят из статины (она обычно имеет литую базу, что гарантирует стабильность работы с минимумом вибраций). За вращение заготовки с нужной скоростью отвечает шпиндельный узел, а система подачи перемещает режущий инструмент вдоль оси. Все эти процессы регулируются системой управления.
Оборудование используется только для токарной и финишной обработки осевых или трубообразных деталей в нефтяной, газовой промышленности для изготовления длинномерных изделий с круглым сечением. Конструкция трубонарезной системы позволяет работать с деталями большой массы.
Трубонарезные агрегаты бывают универсальными – чаще всего такие модели комплектуются дополнительными инструментами для нарезки четырех видов резьбы с разным шагом. Если к точности обработки длинномерных изделий предъявляются более серьезные требования, используются станки с ЧПУ. В этом случае весь процесс полностью автоматизирован. При выполнении дополнительных операций устройство можно оснастить патронами нужного типа или револьверной головкой.
Особенность этого оборудования – в возможности непрерывно менять частоту вращения шпинделя для обработки внешней и внутренней поверхности заготовки. На каждом этапе процесса допускается устанавливать определенный скоростной режим. Частотный преобразователь моделей регулирует скорость вращения двигателя бесступенчато. Это обеспечивает постоянную скорость реза независимо от диаметра заготовки, что гарантирует получение более гладкой поверхности готовой продукции.
Модели с бесступенчатым приводом применяются для выполнения токарных работ, в том числе точения конусов или нарезания метрической, дюймовой или питчевой резьбы. Оборудование имеет прочную жесткую конструкцию, отличается широким диапазоном вращения шпинделя. Это позволяет использовать в работе большой выбор инструментов.
Компактные модели – хороший выбор для налаживания мелкосерийного производства или использования в частной мастерской. Они имеют небольшие размеры, занимают немного места и универсальны, позволяя выполнять разные операции – от расточки и сверления до фрезеровки. Установка агрегата ведется на специальном столе.
Настольные модели могут выпускаться с ЧПУ, что ускоряет производство и гарантирует точность изготовления деталей. Быстро заменяя инструменты, операторы могут проводить манипуляции по гравированию, точению, маркированию или фрезерованию.
Оборудование для металлообработки различается степенью точности. На какие виды делится группа токарных станков по этому показателю, расскажем далее:
Н. Этой маркировкой обознаются универсальные станки нормальной точности.
П. Оборудование повышенной точности производится на базе устройств нормальной точности, но отличается более высоким качеством обработки и надежностью сборки.
В. Станки высокой точности имеют специальную конструкцию определенных узлов, отдельные требования предъявляются к качеству сборки, способам управления.
К станкам особо высокой точности относятся модели с маркировкой А и С. Они отличаются самой высокой стоимостью, изготавливаются на заказ и используются на крупных производствах или заводах, где создаются детали сложной конфигурации или минимального размера.
В маркировке устройства указываются несколько цифр:
первой всегда идет «1», что говорит о принадлежности к токарной группе,
вторая цифра указывает на тип оборудования,
третья и четвертая – на высоту его центров.
В маркировке также указываются буквы – ими обозначают особые характеристики, например, класс точности или модификацию.
Рабочие характеристики металлообрабатывающих станков зависят от того, в какой отрасли они будут применяться и для производства какого объема деталей. Наиболее важными с точки зрения функциональности являются следующие качества:
Диаметр, длина обработки. От этих характеристик зависит размер детали, которую можно обрабатывать на агрегате. Диаметр, длина обработки могут меняться в зависимости от параметров рабочей зоны, типа револьверной головки, длины вылета режущего инструмента.
Крутящий момент, обороты шпинделя. Крутящий момент играет важную роль для обработки крупных заготовок, если съем материала высокий. На максимальных оборотах шпинделя можно работать с высокой подачей, получая поверхность высокого качества.
Задняя бабка. Эта деталь устанавливается при превышении длины детали ее диаметра более чем в 3 раза. Задняя бабка часто имеется в стандартной комплектации, так как она делает зажим детали прочнее, позволяя проводить работы на высоких режимах резки.
Наличие ПО. Металлообрабатывающие станки с ЧПУ отличаются большей точностью работы, поэтому при работе с тонкими деталями или сложной конфигурации автоматизация процессов позволит добиться большей эффективности.
Для повышения эффективности производства и упрощения работы оператора на оборудование можно установить щуп для привязки инструмента, конвейер, куда будет удаляться стружка. Дополнительные опции нужно выбирать с учетом технологических операций, которые планируется выполнять на производстве. Монтаж большинства станков требует обустройства бетонного основания, и уже на плите закрепляются станина с тумбой. Большой выбор станков для современных производств предлагает компания «НОВА Механика Инжиниринг», специалисты которой помогут выбрать нужную модель.
