Что такое токарный станок с ЧПУ и чем он отличается от обычного токарного станка?

Понимание фундаментальной разницы между ручным и компьютерным точением необходимо для оценки возможностей станка. Токарный завод с ЧПУ .

Основная операция:

Обычный (ручной) токарный станок: на ручном токарном станке оператор контролирует все аспекты процесса обработки. Они вручную перемещают режущий инструмент с помощью маховиков и рычагов, регулируют скорость шпинделя путем изменения положения ленты или рычагов переключения передач, включают механизмы подачи. Качество и точность готовой детали во многом зависят от навыков, внимания и последовательности человека-оператора. Он подходит для изготовления разовых деталей или ремонта, но неэффективен для производства нескольких одинаковых компонентов.

Токарный станок с ЧПУ. Токарный станок с ЧПУ управляется компьютерной программой, которая содержит закодированный набор инструкций (обычно G-код). Эта программа диктует каждое действие: скорость шпинделя, перемещение инструмента по нескольким осям, скорость подачи, подачу СОЖ и смену инструмента. После того как программа написана и проверена, станок может неоднократно производить идентичные детали с высокой точностью и минимальным вмешательством оператора. Роль оператора смещается от ручных манипуляций к программированию, настройке и мониторингу.

Ключевые отличия:

Автоматизация и согласованность: токарные станки с ЧПУ обеспечивают автоматизированную и последовательную работу. После настройки они могут работать без присмотра в течение длительного времени, производя практически идентичные детали. Эта повторяемость является их основным преимуществом перед ручными токарными станками.

Возможности сложности: система ЧПУ позволяет обрабатывать изделия сложной геометрии, такие как контуры, конусы и резьбы, которые было бы трудно или невозможно последовательно производить на ручном станке.

Производительность: токарные станки с ЧПУ могут работать на более высоких скоростях и с несколькими инструментами (через револьверную головку), которые можно заменять автоматически, что значительно сокращает время цикла по сравнению с ручным управлением.

Требования к стоимости и навыкам: токарные станки с ЧПУ значительно дороже в покупке, и для них требуются программисты и специалисты по наладке со специальной подготовкой. Ручные токарные станки имеют меньшую первоначальную стоимость и их проще использовать для выполнения основных задач.

Каковы основные компоненты токарного станка с ЧПУ?

Токарный станок с ЧПУ представляет собой совокупность нескольких ключевых механических и электрических систем, каждая из которых выполняет определенную функцию. Понимание этих компонентов помогает понять, как работает машина.

Передняя бабка и шпиндель: Передняя бабка установлена ​​на левом конце станины станка и содержит главный шпиндель. Шпиндель представляет собой полый, прецизионно обработанный вал, который вращает заготовку. Он приводится в движение мощным электродвигателем, обычно через коробку передач или напрямую через ременную передачу. Точность шпинделя имеет решающее значение, поскольку она напрямую влияет на округлость и концентричность обрабатываемых деталей. Полое отверстие позволяет подавать длинные прутки через шпиндель для операций подачи прутка.

Патрон или устройство крепления: к шпинделю прикреплен патрон, который захватывает заготовку. Распространенным типом является трехкулачковый самоцентрирующийся патрон, который автоматически центрирует заготовку при ее затягивании. Для деталей неправильной формы можно использовать четырехкулачковый независимый патрон или цанговый патрон. На токарных станках с ЧПУ обычно используются гидравлические или пневматические патроны, обеспечивающие постоянную силу зажима и быстрое срабатывание.

Инструментальная револьверная головка или стойка для инструментов: это компонент, который удерживает режущие инструменты. На токарном станке с ЧПУ револьверная головка является стандартной. Это индексирующее устройство, которое может удерживать несколько инструментов (обычно от 8 до 12 или более) и может вращаться для автоматического перевода любого из них в рабочее положение. Инструменты монтируются в держателях инструментов, которые точно подходят к револьверным станциям. Некоторые современные токарные станки имеют вторую револьверную головку или возможность «приводного инструмента», где револьверная головка также может содержать вращающиеся инструменты для операций фрезерования и сверления.

Задняя бабка: для длинных заготовок, требующих поддержки на свободном конце, используется задняя бабка. Он установлен на станине машины и может располагаться по длине станины. Он содержит иглу (полый вал), которую можно выдвинуть, чтобы прижать к концу заготовки, часто используя центр (коническую точку) для ее поддержки. Задняя бабка может позиционироваться вручную или с помощью ЧПУ для автоматического позиционирования.

Станина и направляющие станка. Станина является основой токарного станка и обычно изготавливается из высокопрочного чугуна или сварной стали. Он обеспечивает жесткую платформу для всех остальных компонентов. На станине установлены направляющие (или направляющие), направляющие движение каретки и задней бабки. Традиционными способами являются прецизионно отшлифованная и закаленная сталь, часто покрытая материалами с низким коэффициентом трения. В современных машинах часто используются линейные направляющие для еще более плавного и точного движения.

Каретка и поперечные салазки: Каретка перемещается вдоль станины (ось Z) и несет поперечные салазки, которые перемещаются перпендикулярно станине (ось X). Револьверная головка инструмента установлена ​​на поперечных салазках. Это перемещение по осям X и Z позволяет расположить режущий инструмент в любом месте по длине и диаметру заготовки. Движение контролируется прецизионными шариковыми винтами, приводимыми в движение серводвигателями.

Панель управления (контроллер): это человеко-машинный интерфейс. Обычно он состоит из экрана дисплея, клавиатуры и иногда ручного генератора импульсов (маховика). Оператор использует панель управления для загрузки и запуска программ, установки коррекции инструмента, ручного перемещения осей станка и контроля процесса обработки. Контроллер — это «мозг», который интерпретирует G-код и отправляет сигналы двигателям и другим системам.

Система охлаждающей жидкости: при обработке выделяется значительное количество тепла, которым необходимо управлять, чтобы предотвратить износ инструмента и повреждение заготовки. Система СОЖ перекачивает жидкую СОЖ (обычно водорастворимую смесь масел) через сопла, направленные в зону резания. Это охлаждает инструмент и заготовку, смазывает режущий механизм и смывает стружку.

Удаление стружки: при токарной обработке образуется длинная, волокнистая стружка или небольшая сломанная стружка. Конвейер для стружки, часто расположенный внутри станка, автоматически удаляет эту стружку из рабочей зоны и складывает ее в бункер, что позволяет работать без присмотра.

Какие виды операций можно выполнять на токарном станке с ЧПУ?

Хотя токарная обработка является основной операцией, токарный станок с ЧПУ может выполнять различные процессы обработки для создания сложных деталей, особенно если он оснащен приводным инструментом.

Токарная обработка: основная операция. Заготовка вращается, в то время как стационарный одноточечный режущий инструмент движется параллельно оси вращения (оси Z), чтобы уменьшить диаметр и создать цилиндрическую поверхность.

Торцевая обработка: режущий инструмент перемещается перпендикулярно оси вращения (оси X) поперек конца заготовки, создавая плоскую, гладкую поверхность и устанавливая точную длину.

Растачивание: внутренняя операция, при которой одноточечный инструмент вводится в предварительно просверленное отверстие для его увеличения, достижения точных внутренних диаметров и создания внутренних элементов, таких как канавки или конусы.

Сверление и нарезание резьбы: с приводным держателем инструмента в револьверной головке (приводной инструмент) токарный станок с ЧПУ может останавливать вращение главного шпинделя, блокировать его и использовать вращающиеся сверла, метчики или развертки для создания отверстий по центральной линии или вне центра. Постукивание создает внутренние нити.

Нарезание канавок и отрезка: инструмент специальной формы вводится радиально (по оси X) в заготовку, чтобы создать узкую канавку для уплотнительных колец, стопорных колец или других элементов. Инструмент для обрезки (разделения) используется для отделения готовой детали от оставшегося прутка.

Нарезание резьбы: токарный станок может нарезать наружную или внутреннюю резьбу, точно координируя вращение шпинделя с линейной подачей режущего инструмента. Это можно сделать с помощью одноточечного инструмента для нарезания резьбы или с помощью нарезной плашки, закрепленной в приводном держателе инструмента.

Фрезерование и контурная обработка: благодаря приводному инструменту и оси C (возможность точного позиционирования вращения главного шпинделя) токарный станок может выполнять фрезерные операции. Такие элементы, как лыски, шестигранники, шпоночные пазы и сложные контуры, можно обрабатывать на торце или по периферии детали, что позволяет выполнить полную обработку детали за один установ.

Какие материалы можно обрабатывать на токарном станке с ЧПУ?

Токарные станки с ЧПУ — это универсальные станки, способные обрабатывать широкий спектр материалов при условии использования соответствующих режущих инструментов и параметров.

Металлы: Это общая категория.

Сталь и нержавеющая сталь: от мягкой стали до высокопрочных сплавов и различных марок нержавеющей стали — они обычно подвергаются бесчисленным применениям.

Алюминий: мягкий и легко обрабатываемый, алюминий широко используется в автомобильной, аэрокосмической и потребительской продукции. Это позволяет достигать высоких скоростей резки.

Латунь и медь. Эти материалы не подвергаются механической обработке и используются для изготовления компонентов сантехники, электрофурнитуры и декоративных деталей.

Чугун: часто используется для изготовления автомобильных компонентов, таких как тормозные диски и корпуса. Он производит абразивную стружку и требует твердосплавного инструмента.

Экзотические сплавы. Титан, инконель и другие жаропрочные сплавы обрабатываются в аэрокосмической и медицинской промышленности, но для их обработки требуются жесткие станки, специализированные инструменты и более низкие скорости.

Пластмассы. Многие инженерные пластмассы, такие как нейлон, ацеталь (делрин), ПТФЭ (тефлон) и акрил, легко обрабатываются на токарных станках с ЧПУ. Они используются для втулок, уплотнений, изоляторов и прозрачных компонентов. Обработка пластмасс требует острых инструментов и тщательного контроля температуры, чтобы предотвратить плавление.