Почему геометрия станка определяет выбор любого токарный станок с ЧПУ
Современные механические цеха требуют более жестких допусков, более быстрых циклов и более простой автоматизации. Ключ к достижению этих целей заключается в простом решении: следует ли инвестировать в токарный станок с наклонным столом или в токарный станок с плоским столом?
Угол наклона станины влияет на многие вещи, такие как удаление стружки, жесткость траекторий, усилие, которое могут выдерживать сервоприводы, занимаемая площадь, дальность действия робота и даже количество используемого охлаждающего жидкости. Неправильный выбор геометрии может привести к скрытым затратам в течение следующих десяти лет производства. С другой стороны, правильный выбор может привести к увеличению прибыли на 5–15 % без дополнительных затрат на рабочую силу.
Механическая ДНК Токарный станок с ЧПУ
Жесткость рамы и распределение сил
Токарный станок с ЧПУ с наклонной станиной
Станина имеет прямоугольное сечение (обычно 30°, 45° или 60°).
Вес небольшой, ось шпинделя расположена близко к центру масс.
Режущая сила действует в направлении силы тяжести, что снижает изгиб.
Токарный станок с плоской станиной
Станина имеет форму прямоугольника с двумя параллельными направляющими.
Более длинный рычаг между инструментом и основанием станины помогает снизить прогиб.
Вибрация увеличивается при обработке небольших деталей с высокой частотой вращения.
Рабочая зона и инструментальный аппарат
Благодаря наклонной геометрии ход оси X по гипотенузе увеличен. На станке можно установить дополнительный приводной инструмент или суппорт оси Y без увеличения ширины станка.
Плоские станины могут выдерживать экстремальные колебания — тормозные барабаны диаметром 800 мм и валы длиной 2 м — благодаря тому, что рельсы не наклоняются, а передняя бабка расположена дальше от пола.
Сравнение тепловых характеристик и точности
Люфт, предварительное натяжение шарико-винтовой пары и повторяемость
В токарном станке с наклонным станиной и ЧПУ сила тяжести тянет шарико-винтовую пару X вдоль ее оси. При изменении направления хода люфт становится меньше 3 мкм. Винты с плоской станиной зависят от пружинных блоков; если не компенсировать это, погрешность изменения направления хода через 18 месяцев увеличивается до 8–10 мкм.
Термический дрейф
Склонный станок позволяет стружке падать прямо вниз, благодаря чему она остается более холодной. В среднем, поверхность суппорта наклонного станка нагревается на 2 °C за восьмичасовую смену, что все же является небольшим повышением температуры. Однако это все равно приводит к коничности стальных валов на 4–5 мкм.
Удаление стружки и управление охлаждающей жидкостью
Гравитационная помощь
Стружка попадает в токарный станок с ЧПУ с наклонным столом и в течение нескольких секунд скользит в конвейер. Если вы будете поддерживать направляющие в чистоте, они прослужат дольше. Плоские столы требуют шнеков или ручного удаления стружки. Если операторы не очищают винты, они будут затачиваться о стружку и срок их службы сократится вдвое.
Использование охлаждающей жидкости
Стружка быстро удаляется, поэтому наклонные станины обеспечивают рециркуляцию более чистой охлаждающей жидкости. Срок службы фильтров увеличивается на 40 %, а энергопотребление насоса снижается на 6 %. На плоских станинах могут скапливаться мелкие частицы, и может повышаться уровень масла, что означает необходимость более частой замены фильтра.
Готовность к автоматизации токарный станок с ЧПУ
Подающие устройства для прутков и роботы
Токарные станки с ЧПУ с наклонным станином располагают шпиндель так, что его центр находится на высоте 200–300 мм над полом. Поэтому они идеально подходят для подающих устройств для прутков и коботов. Интеграция занимает два дня. Оси плоских станин расположены высоко; для роботов требуются более высокие подставки, что увеличивает стоимость и снижает жесткость.
Контроль в процессе
Наклонная станина означает, что вдоль нижней направляющей есть место для лазерных датчиков и устройств установки инструмента. На плоских станинах датчики необходимо устанавливать на револьверные головки, что может повредить стружку.
Анализ стоимости владения
| Элемент затрат | Токарный станок с наклонным столом и ЧПУ | Токарный станок с плоским столом и ЧПУ |
| Цена по прейскуранту (класс ø300 мм) | На 10–20 % выше | Базовый |
| Ежегодные затраты на удаление стружки | Близко к нулю | От 150 до 250 часов |
| Средние затраты на инструмент для твердой стали | –30 % | Базовый показатель |
| Энергия, насосы охлаждающей жидкости | –8 % | Базовый показатель |
| Срок службы линейных направляющих | +25 % | Базовый показатель |
| Стоимость при перепродаже через 7 лет | 60 % | 45 % |
Net: Мастерская, работающая в 2 смены, окупает затраты на токарный станок с наклонным станиной за 18 месяцев.
Выбор токарного станка с ЧПУ с учетом особенностей обрабатываемого материала
Матрица принятия решений
| Требование | Выберите токарный станок с наклонным столом | Выберите токарный станок с плоским столом |
| Деталь OD ≤ 500 мм, L ≤ 800 мм |  |
|
| Деталь OD ≥ 800 мм или L ≥ 2 м | |
|
| Твердое точение 35–60 HRC | |
|
| Большой объем стружки, низкая твердость | |
|
| Загрузка роботом или подача прутков | |
|
| Минимальная занимаемая площадь | |
|
| Низкая покупная цена | |
Будущее технологии станины токарный станок с ЧПУ
Гибридные углы станины
Производители теперь предлагают станины с разъемом под углом 30°, которые являются плоскими под передней бабкой и наклонными под револьверной головкой. Возможны как поворотная способность, так и самотечное удаление стружки.
AI Chatter Control
Нейронные сети на обоих типах станин способны автоматически регулировать подачу и скорость, тем самым устраняя разрыв в производительности.
Экологичные контуры охлаждающей жидкости
Вакуумные конвейеры для стружки являются эффективным средством сбора тепла для использования в системах отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха на предприятиях. Наклонные станины, благодаря прямому потоку стружки, первыми интегрировали эти контуры.
Выводы: подбирайте станину в соответствии с потребностями бизнеса, а не традициями
Невозможно назвать одну геометрию токарного станка с ЧПУ «лучшей». Вместо этого:
Токарный станок с ЧПУ и наклонной станиной лучше всего подходит для обработки деталей средней и низкой твердости, автоматизации процесса или сокращения трудозатрат.
Выбирайте токарный станок с ЧПУ и плоской станиной в зависимости от диаметра поворота, веса детали или бюджета.
Выполните пробные заготовки, зафиксируйте срок службы инструмента, количество брака, расход охлаждающей жидкости и время, не связанное с резанием. После этого выберите станину, которая обеспечит гармоничное взаимодействие силы тяжести, потока стружки и жесткости с вашим балансом.
