Поиск на Портале

Опубликовано: 14 мая 2021 г.

Выбор токарного оборудования для металлообработки

категории:  Статьи   просмотров: 7919

Источник информации: ООО "Инкор"

Собираясь пополнить станочный парк токарным оборудованием, важно не ошибиться с выбором. Для этого необходимо учесть экономические аспекты и технические параметры, расчетную себестоимость изделий, требуемую площадь под станок и многое другое. Доступный ассортимент обширен и запутаться в нем немудрено: разные производители предлагают свой модельный ряд с оригинальными отличиями, комплектацией, дополнительными опциями и оснасткой. Но есть общие, рациональные и проверенные практикой подходы. Рассмотрим их подробнее.

Экономическая сторона вопроса


Естественно, станок приобретается не для того, чтобы он просто был в наличии как опция металлообработки – оборудование должно работать и по возможности с большой нагрузкой, чтобы окупать свою стоимость и амортизацию. Но сама экономическая целесообразность эксплуатации станка в основном сводится к расчетной себестоимости изделий, которые на нем можно выпускать.

При этом надо учитывать как фиксированные затраты, так и вероятные. К первой категории относятся изначальные капвложения, амортизация, а если оборудование куплено в кредит, то и проценты. Остальные расходы зависят от обстоятельств: покупка материалов, оплата энергоснабжения, зарплата оператора (и прочего персонала), покупка инструментов и другой оснастки, оплата техобслуживания и ремонта (и запчастей на замену, если понадобится). Чаще всего наблюдается парная зависимость: как правило, чем меньше габариты станка, тем он дешевле; а чем дешевле оборудование, тем ниже и себестоимость изделий.

Конечно, себестоимость производства напрямую связана с производительностью техники. Аналогичные детали часто можно выточить и на других станках, но вопрос в том – сколько надо, как быстро и за какие деньги? Масштаб производства еще не определяет себестоимость средней партии, как и разницу в себестоимости самых крупных либо мелких изделий.

Причем считать себестоимость придется по каждому типоразмеру отдельно, обращая внимание на загрузку оборудования в целом, а не только конкретного станка. Если технологические операции одновременно проводятся группой однотипных станков и с выпуском некоторого диапазона типоразмеров, то расчеты придется делать на весь диапазон для оценки загрузки оборудования и распределения производственных задач: какие типоразмеры на каких станках выгоднее обрабатывать. В идеале на один станок приходится один типоразмер, чтобы экономить время на переналадку.

Полезная и общая площадь

Станок под открытым небом не поставишь: и работать некомфортно, и оборудование предназначено для других условий эксплуатации. Но габариты станка и площадь рабочей зоны совсем не исчерпывают требования к размещению, хотя современные модели конструируются специально для экономичного производства и занимают значительно меньше места, чем их предшественники по модельному ряду. Причем это касается не только самого оборудования, но и рабочей зоны, а также зоны для техобслуживания.

Традиционно для типового токарного станка учитывается 5 параметров площади: его собственные габариты, рабочая зона оператора, зона движения контейнера для отходов, зона для подключения подающего оборудования (для подачи прутков и других заготовок, с автоматизацией или без), зона электрооборудования (электрошкафа, централизованной станции – и часто не в единственном экземпляре).



Технические параметры выбора оборудования

Определяющим критерием принято считать рабочую зону, потому что именно от нее зависит рабочий диапазон станка: что на нем можно выточить от минимального до максимального размера. У токарных станков пределы рабочей зоны зависят от расстояния между центрами, хода по осям, размерами основных узлов оборудования. Также учитываются габариты головки с блоками и шпинделя (актуально для многоцелевых обрабатывающих центров), диапазон фиксируемых люнетом диаметров.



Чтобы потом не столкнуться с сюрпризами, важно еще на этапе выбора модели станка физически проверить заявленные габариты рабочей зоны (прежде всего по длине и диаметру). Делается это соответствующим инструментом для оценки возможности качественного изготовления деталей и вероятности контакта рабочего инструмента с заготовками, оснасткой (есть соударение или нет).



Размеры предельно большого изделия с учетом применения определенного инструмента, выясняются по диаграмме соударений.



Проводится и анализ рабочей зоны со шпиндельным узлом, закрепленным инструментом.



Например, для токарной обработки прутков актуальны следующие параметры оборудования: размеры просвета шпинделя, проходных отверстий патрона/тяговой трубы/гидроцилиндра. Число оборотов шпинделя обратно пропорционально размеру отверстия в нем, ограничиваемого патроном – вот этот нюанс нельзя забывать, чтобы не сталкиваться с ограничениями при работе.

На практике бывает и так, что заготовку нет возможности обработать желаемым образом – патрон не дает. А ведь кроме него отверстие шпинделя ограничивается и отверстием тяговой трубы. Что касается гидроцилиндра, там всегда оказываются свои ограничения проходного отверстия, их тоже надо проверять.

Выбор по типу станины

Основных типов станины у современных токарных станков всего два: или она прямая, или наклонная. Наиболее распространен первый вариант, популярный благодаря относительно высокой производительности и долговечности при доступной цене. Как правило, именно оборудование с прямой станиной обладает рекордным диапазоном МРЦ. И высота центров там тоже впечатляющая. На таких станках выгодно обрабатывать относительно крупные заготовки: диаметром больше метра и длиной от 5 м.





Чаще всего с прямой станиной покупают универсальное оборудование без ЧПУ, в т.ч. силовые станки для обработки очень тяжелых заготовок, а еще трубонарезные с парой патронов на передней бабке.

Для типовых токарных работ, если длина заготовок не превышает 3-5 м, практично выбирать оборудование с наклонной станиной. Они обладают более высокой жесткостью, быстрее двигается по осям и вращается деталь, предусмотрен сервопривод для шпинделя, емкость для сбора отходов располагается прямо под зоной резания. Наклонная станина оптимальна для средних и больших серий.





Обрабатывающие центры, представляя собой гибрид пары станков, тоже обладают наклонной станиной. Это универсальное оборудование имеет все достоинства типовых товарных станков одновременно с возможностью фрезерования заготовок (с приводом). Опционально оборудование может иметь противошпиндель и ось Y. Обрабатывающие центры по умолчанию относятся к высокотехнологичной категории оборудования с большой точностью и эффективностью. И на качество изделий уровень подготовки оператора практически не влияет, а главное, все предусмотрено для многостаночников.

Купить обрабатывающий центр выгодно для выпуска изделий небольшими сериями – обычная практика в авиастроении, приборостроении, космической отрасли: в условиях, когда надо за каждую установку детали проводить как можно больше операций по фрезерованию и/или токарной обработке.





Предельная грузоподъемность оборудования

Этот критерий важен для работы с крупногабаритными заготовками, когда помимо внушительных размеров надо учитывать и вес – а выдержит ли станок такую нагрузку? Общая грузоподъемность является не просто расчетным, но и комплексным параметром оборудования: итоговая цифра зависит от пределов нагрузки по шпинделю, его подшипнику, пиноли задней бабки, люнету и кронштейну (опорному, с роликом). Влияет общий вес самого станка и прочие характеристики.

Важный момент: комплексная грузоподъемность станка не всегда подходит в качестве ориентира при необходимости выпуска определенных изделий: иногда приходится делать расчеты комплексной грузоподъемности отдельных частей. К примеру, для моделей с прямой станиной важен способ фиксации заготовок: только шпинделем, с упором на заднюю бабку или еще с люнетами. В первом случае грузоподъемность составляет 2,5 т, в комбинации шпинделя и бабки возрастает до 8 т, плюс еще люнет – 10 т, пара люнетов – 12 т.

Практика показывает, что пиноль задней бабки диаметром 250 мм способна повысить грузоподъемность на 4 т, а диаметром 350 мм – на 9 т. В тяжелом режиме кронштейн для опоры дает прибавку грузоподъемности на 7 т.

Тип револьверной головки

Функционал станков с ЧПУ во многом зависит от типа головки – универсального крепления держателей всего инструмента, где может быть от 4 до 24 позиций.



Широко распространены поворачивающиеся головки, индекс поворота у них невелик, но достаточен для использования двойных и даже тройных блоков держателей, что значительно увеличивает емкость головок. А чем больше позиций для инструментария, тем реже придется тратить время на переналадку. Обратная сторона многофункциональности – снижение сечения т.н. державки резцов.



Отдельного упоминания заслуживают универсальные головки с приводом, пригодные для фрезерования и сверления – именно комбинация универсальной головки с ЧПУ при наличии дополнительной поперечной оси Y превращает станок в полноценный обрабатывающий центр. Как и намекает название, головки с приводом имеют собственный автономный мотор, вращающий специальный инструмент в блоках: сверло, фрезу или метчик. Причем работать можно и радиально, и аксиально, только надо следить, чтобы инструмент и оправка не мешали друг другу и не допускалось касание с узлами оборудования или заготовкой. А менять оправки придется вручную.



Чтобы полноценно сверлить, фрезеровать или нарезать резьбу в комплектацию станка обязательно должен входить индикатор контроля положения (т.н. ось С), с большой точностью он помогает позиционировать шпиндель на определенный угол, обеспечивая высокую дискретность в обе стороны. Причем никакие зазоры кинематики на точности позиционирования не сказываются.

Если предусмотрен выбор токарной головки в комплектации оборудования, среди прочих особенностей могут попадаться разные системы фиксации инструментов. Например, простейший вариант среди головок без привода – клиновый блок. А самые распространенные системы у головок с приводом – VDI и BMT. Свои плюсы есть у каждой из них: к примеру, BMT лучше фиксирует блок на головке благодаря нескольким болтам и пазу, а VDI устроена проще и меняет инструмент быстрее.



Смысл подбора головки в экономии времени на изготовление деталей. Приходится учитывать не только число мест, но и дистанцию между ними: чем меньше все расстояния, тем больше экономится времени на изготовление детали. С одной стороны, место должно хватать под весь арсенал, а с другой – для разных изделий понадобится далеко не все. В идеале иметь не одну головку на станок, чтобы комплектовать оборудование оптимально под производственные задачи, как следствие, увеличивая эффективность.

На качество обработки влияет возможность индивидуальной настройки подачи СОЖ для отвода тепла и отходов материала – это условие не менее важно, чем выбор головки.

Патрон токарного станка

Это средство фиксации деталей, у каждого токарного станка должен быть токарный патрон, без которого не обходится практически никакая работа. Изначально у всех токарных станков патрон обязательно есть. Другой вопрос, какой именно. Различают механические и механизированные устройства, первый вариант еще известен как ручной, он же и встречается чаще всего.

В механическом патроне заготовка фиксируется вручную, например, кулачки двигаются ключом. Есть и другие конструкции патронов, помимо кулачковых: цанговые, поводковые. Кулачка обычно 3, если патрон самоцентрирующийся, а у несамоцентрирующихся парное число: 2, 4, 6. Реже прочих встречаются патроны на 6 кулачков.



Механизированный патрон может быть электрическим или с пневматикой, как вариант, с гидравликой. Все разновидности изначально придумывались ради автоматизации крепления заготовок в цикле обработки, причем усилие сжатия должно быть определенным и неизменным. Для патронов диаметром от 200 мм и более чаще всего используется гидравлика, только у импортного оборудования все размеры нередко в дюймах. А пневматика стала почти нишевой и отлично зарекомендовала себя для токарных автоматов.

Еще есть цанговые патроны для фиксации относительно небольших заготовок. А вот электрические редко где используются, поскольку не очень надежны и усилие зажима невысокое, вдобавок скорость шпинделя ограничена.



А напоследок стоит упомянуть такую особенность патронов, как опция пропуска заготовки. Соответственно, патрон может быть закрытым либо сквозным, второй вариант и способен пропускать, что особенно эффективно в комбинации с барфидером (устройством автоподачи прутка).



Характерной чертой, отличающей механические патроны от гидравлических, является диаметр отверстия: у механики он всегда заметно больше, чем у гидравлики. Это из-за тяги, передающей усилие с цилиндра фиксации для движения кулачков.

Тип и габариты патрона должны соответствовать обрабатываемой заготовке. Естественно, подбирается именно патрон под заготовку, а не наоборот. При этом надо помнить, что диаметр патрона не только задает предел для заготовки, но и может создать неудобства при ее обработке. Кроме того, пределов всегда два: максимум и минимум. И чем выше максимум, тем выше и минимум, что также влияет на выбор комплектации оборудования для работы с небольшими деталями. Хотя это ограничение можно в известной степени компенсировать, используя специальные кулачки. Задняя (упорная) бабка

Эта часть токарного станка фиксирует заготовку упорным либо подвижным центром. Центр может вращаться, а задняя бабка фактически становится второй опорой для габаритных заготовок. Потому и востребована для изготовления самых длинных деталей, тем более с большим весом. Причем габаритная заготовка нередко поджимается, образуя усиленную ось вращения, так и вероятные отклонения заодно снижаются.

Для поджимания изделий в задней бабке предусмотрена пиноль, в торце которой (слева) есть выемка конической формы под оснастку. Движется пиноль маховиком вручную, либо гидравликой, а еще электромеханические варианты есть. Сама задняя бабка тоже способна двигаться, обычно это вручную делает оператор станка, но есть модели с приводом. А у станков с ЧПУ нередко привод задней бабки оснащен автоуправлением с контролем движения по оси Z до места фиксации. Вдобавок, у обрабатывающих центров с наклонной станиной бывает предусмотрена возможность заменить заднюю бабку противошпинделем.

Люнет как дополнительная опора

Это не единственная его функция, но традиционно считается основной, потому что обычно люнет используется именно в таком качестве при обработке габаритных заготовок с выступающим концом (более 12-15 диаметров). Значительным преимуществом является способность люнета предотвращать вибрацию, биение или прогиб заготовки, что повышает точность изготовления. Также люнет помогает распределить нагрузку равномерно, годится в качестве промежуточной опоры, например, когда надо обточить вал в центрах снаружи. Хорош он и как концевая опора: можно зафиксировать деталь одним концом в патроне и подрезать, сверлить или растачивать торец.

Есть несколько разновидностей люнетов: подвижные и неподвижные, с независимым движением кулачков вручную или с гидроприводом, с опорами скольжения или качения. Соответственно, люнеты с опорами скольжения называются кулачковыми, качения – роликовыми. Самоцентрируются только люнеты с гидроприводом, потому и применяются в оборудовании с ЧПУ.

Подвижный люнет монтируется на суппорт, а неподвижный – на станину. Неподвижный вариант часто имеет три кулачка без опции самоцентрирования – такие устройства обычно используются для черновой обработки. А для чистовой обработки нужен подвижный, как и для заточки резьбы длинных изделий.

В заключение можно рекомендовать не стесняться уточнять и консультироваться при выборе токарного оборудования, особенно когда не хватает сведений о рабочих параметрах или нужна помочь с расчетами. Помощь компетентного специалиста не будет лишней для выбора оптимальных размеров, комплектации станка, дополнительной оснастки.

             
         Добавить в Google Reader  Читать в Яндекс Ленте

Подписка на новости машиностроения
Для подписки на почтовую рассылку Вам необходимо войти или зарегистрироваться.

Последний выпуск
НОВОСТИ КОМПАНИЙ
25.10.2021
Солнечная установка на здании московской штаб-квартиры "Сименс" демонстрирует возможности инноваций для получения "зеленой" энергии
Компания UMG СДМ представила первый российский телескопический погрузчик в Казахстане
На "КАМАЗе" подписано соглашение о сотрудничестве
Ростсельмаш представил в Казахстане самоходную универсальную косилку второго поколения
22.10.2021
Продолжается подготовка стартового комплекса к запуску корабля "Прогресс МС-18"
Севмаш участвует в VIII Национальном чемпионате WorldSkills Hi-Tech
"Росэлектроника" запустит производство биометрических систем для общественного транспорта
Италия получила партию гражданских прицелов "Швабе"
В МГТУ "СТАНКИН" прошло награждение команд по Компьютерному спорту
"Тракторные заводы" посетил Посол Таджикистана
Грузовой корабль "Прогресс МС-17" причалил к "Науке"
Новый резидент ТОСЭР "Северск" запустит производство металлоконструкций

Все новости >>

ПОСЛЕДНИЕ МАТЕРИАЛЫ
20 октября 2021 г.
Пошаговое руководство по выбору модели поворотного стола DETRON
Почему поворотные столы DETRON – лучшее решение для фрезерного обрабатывающего центра?
Манжеты пакерных систем "РЕАМ-РТИ": инновационные разработки, производство и особенности продукции
Финал IX Чемпионата WorldSkills состоялся в Уфе
А. Пономаренко (АНО "Корпоративная Академия Росатома"): "Задача госкорпорации "Росатом" - стать лучшей в развитии кадрового потенциала"
Т. Карпова (ООО "Коптер Экспресс Технологии") о летающих роботах, 7G и логистике воздушных трасс
Передовые решения в области смазочных материалов для карьерной техники
Международная выставка оборудования и технологий НК
Семь преимуществ станков с ЧПУ и одна причина выбрать станок с ручным управлением на машиностроительное предприятие
Как руководители проектов контролируют показатели НИОКР
 Машиностроение в России   |   Машиностроение в мире   |   Технологии и методики   |   Программные и технические решения   |   Технологии будущего   |   Интервью   |   Опросы    |   Мнения пользователей 
© 2021 Портал машиностроения