Обзор современных программируемых токарно-фрезерных станков по металлу

На токарном станке из стали делают детали вращения, фрезерный позволяет прорезать пазы и углубления. Задача совместить эти возможности напрашивается сама собой. Частично это реализовано в токарно-револьверном станке с приводной головкой. На массовом производстве типовых деталей эффект получился заметным, но возможностями агрегат уступает унифицированным моделям. Развитием идеи стали токарно-фрезерные станки. Сложение дало совершенно новый тип механизма, дающего обработку, в разы лучшую, чем его предшественники порознь. Правда, заметным минусом оказалась сложность управления. Она требует высокой квалификации токаря, поскольку он должен владеть и навыками фрезеровщика. Выход нашелся с развитием электроники, когда к токарно-фрезерной установке добавили ЧПУ — числовое программное управление.

Токарно-фрезерный станок с ЧПУ

Оглавление:

  1. Основные узлы и элементы
  2. Специфика
  3. Популярные станки
  4. Рекомендации по выбору
  5. Характеристики и цены

Достоинство комбинированных моделей

Простое добавление возможностей в единый механизм далеко не всегда сделает его лучше. Любая домохозяйка вам скажет, что на специальной кофемолке измельчать зерна удобнее, чем с помощью кухонного комбайна, где к ней добавлена мясорубка, миксер и соковыжималка. То же на производстве. Для изготовления множества одинаковых стальных деталей унифицированное оборудование дешевле, надежней и проще в обслуживании.

Однако современный уровень развития техники порой требует совершенно другого. Авиации, ракетостроению, автомобильной промышленности, кораблестроению необходимы относительно небольшие партии сложных металлических изделий. К тому же высочайшего уровня точности, да еще и быстро. Нередко, при модификации серий техники, уже выпускаемую деталь необходимо откорректировать совсем незначительно. Скажем, просверлить еще одно отверстие или сменить шаг резьбы. И вот тут, перенастройка производственной линии из унифицированных станков превращается в проблему.

На помощь приходит токарно-фрезерный станок с ЧПУ по металлу. Главная его особенность — быстрая переналадка на выпуск отличающейся продукции. Достаточно поменять программу и токарный блок перейдет на резьбу с новым шагом, фрезеровальный нарежет другие пазы, а заказчик получит необходимое количество изделий.

Важным свойством подобных устройств оказалась своеобразная обучаемость. Ведь после установки новой программы предыдущая не уничтожается. И спустя время при токарно-фрезерном станке собирается целая библиотека, где реально разыскать алгоритм изготовления нового заказа. Либо если точно такого не окажется подобрать похожий и переделать.

Работа на токарном оборудовании с ЧПУ

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.

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

Наименование ЧПУ Ось Y Поле обработки, мм (длина точения/ диаметр заготовки над суппортом) Цена, рубли Производство Примечание
XKNC TX75D FANUC 0i-TD нет 210/95 440 000
NXX-26A SYNTEC да 170/350 574 000 Китай
VISPROM FPV-30G VISPROM FPV-30G да 290/300 680 000 бренд Россия
JSTOMI FANUC да 350/150 200 000 Япония, Тайвань сборка Китай
ФС65МФ3 Siemens SINUMERIK да 450/650 3 570 000 Россия
ФС85МФ3 да 550/850/ 4 095 000
SOLEX HM503H FANUC да 650/850 6 038 135 Япония  сборка Китай
6ВР13Ф3 Mach3 нет 880/650 950000 Россия б/у

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.

Автор:
Валерий Строев
Share