Конвейеры, СОЖ и стружкоудаление на станке с ЧПУ без остановок

Стружка — единственный продукт, который станок с ЧПУ выпускает гарантированно и в больших количествах. За смену токарный центр средней размерности снимает от нескольких десятков килограммов до полутонны металла, и всё это нужно вывести из зоны резания, из рабочей зоны, из станка и с участка. Если хотя бы одно звено не справляется, станок останавливается — не из-за поломки, а потому что его нужно чистить.

Задача решается двумя связанными системами: подачей смазочно-охлаждающей жидкости, которая ломает и вымывает стружку в зоне резания, и транспортом, который выносит её наружу. Разберём, как они устроены и что выбирать под конкретный материал.

Почему стружка останавливает станок

• Наматывание на деталь и резец. Классика вязких материалов — нержавеющая сталь, алюминий, медные сплавы. Сливная стружка обматывает заготовку, портит поверхность и ломает пластину.
• Повторное резание. Стружка, оставшаяся в зоне, попадает под режущую кромку. Стойкость инструмента падает заметно, на поверхности появляются задиры.
• Перегрев зоны. Скопившаяся стружка мешает жидкости дойти до кромки, температура растёт, размер детали уходит.
• Забивание транспортёра. Длинная стружка наматывается на шнек или заклинивает пластинчатый конвейер. Разбор занимает от получаса.
• Работа без оператора невозможна. Ночная смена без человека имеет смысл только при полностью автоматическом удалении стружки. Иначе через два часа станок стоит — и вся выгода от станков с противошпинделем и прутковой подачи пропадает.

СОЖ высокого давления: зачем она нужна

Обычная подача жидкости идёт под давлением 3–8 бар и решает задачу охлаждения. Система высокого давления работает на 30–80 бар и решает другую задачу — механически ломает стружку струёй, направленной точно в зону контакта.

• Дробление стружки. Струя под давлением подрезает сходящую стружку и превращает сливную ленту в короткие сегменты. На нержавеющей стали это единственный надёжный способ.
• Отвод тепла из зоны. Жидкость пробивает паровую подушку у кромки и реально охлаждает контакт, а не поливает деталь сверху.
• Рост стойкости. На труднообрабатываемых материалах — от полутора до трёх раз при прочих равных.
• Глубокое сверление. Подача через инструмент под давлением выносит стружку из отверстия. Без этого глубокие отверстия сверлятся с многократными выводами и вдвое дольше.
• Возможность автоматической работы. Короткая стружка не наматывается и свободно уходит на транспортёр — именно это открывает работу в ночную смену.

Плата за это — насосная станция, более серьёзная фильтрация, повышенный расход жидкости на испарение и туман. Систему высокого давления заказывают вместе со станком: дооснащение обходится существенно дороже и не всегда возможно.

Транспорт стружки: что бывает

Ошибка при выборе транспортёра проявляется не сразу. Станок покупается под чугунную деталь, через год номенклатура смещается на нержавейку, и шнек начинает забиваться каждую смену. Поэтому тип конвейера подбирают не под текущий заказ, а под ожидаемый диапазон материалов.

Полная цепочка удаления

Стружка проходит четыре звена, и любое из них может стать узким местом.

• Зона резания. Геометрия пластины со стружколомом плюс правильные режимы. Половина проблем со стружкой решается здесь, а не оборудованием.
• Рабочая зона станка. Наклонная станина, промывочные форсунки, отсутствие горизонтальных полок, где стружка залёживается. У токарных станков с наклонной станиной это заложено в конструкцию.
• Транспортёр станка. Выносит стружку в тележку или на общий конвейер.
• Участок. Тележки, брикетировщик, центрифуга для отжима жидкости. На объёмах от полутонны в смену ручная перевозка перестаёт работать. На вертикально-токарных центрах и фрезерных станках объёмы ещё выше — там общий конвейер участка закладывают сразу.

Отдельный вопрос — жидкость, уходящая вместе со стружкой. Без отжима теряется от 5 до 15 % объёма СОЖ, и это не только деньги: замасленная стружка хуже принимается на переработку и дешевле оценивается при сдаче.

Фильтрация и обслуживание СОЖ

• Фильтрация под давление. Для системы высокого давления нужна тонкость фильтрации 20–50 микрон, иначе форсунки и каналы инструмента забиваются.
• Концентрация. Проверяется рефрактометром хотя бы раз в неделю. Ушла концентрация — упала стойкость инструмента и начались проблемы с коррозией.
• Удаление постороннего масла. Масло из направляющих всплывает и создаёт плёнку, под которой развивается микрофлора. Скиммер решает вопрос дешевле, чем полная замена жидкости.
• Аэрация. Застоявшаяся жидкость в выходные — источник запаха и порчи. Насос по расписанию продлевает срок службы состава заметно.
• График замены. Полная замена с промывкой бака вносится в регламент обслуживания вместе с чисткой транспортёра и проверкой изнашиваемых узлов.

Частые вопросы

Обязательна ли СОЖ высокого давления? Для чугуна и обычной конструкционной стали — нет, достаточно стандартной подачи. Для нержавеющей стали, титана, жаропрочных сплавов и глубоких отверстий она окупается на стойкости инструмента за считанные месяцы.

Можно ли дооснастить станок системой высокого давления? Иногда да, но нужен запас по месту, питанию и совместимая подача через шпиндель. Проверять это следует до покупки станка, а не после.

Какой транспортёр брать, если номенклатура разная? Пластинчатый: он берёт и длинную, и короткую стружку. Дороже, но не станет ограничением при смене материала.

Как оценить объём стружки в смену? По снимаемому объёму металла на деталь, умноженному на программу выпуска. Для стали ориентир — около 7,8 кг на кубический дециметр снятого материала; в рыхлом виде стружка займёт в 5–10 раз больше места.

Что делать со стружкой дальше? Отжимать от жидкости и брикетировать. Брикет занимает меньше места, дороже принимается на переработку и не течёт при хранении.

Как связаны стружка и работа без оператора? Напрямую. Автоматическая работа возможна только при дроблёной стружке и исправном транспортёре — иначе станок остановится задолго до конца программы. Контроль размера при этом переносят на станок: измерительные системы проверяют деталь до того, как её снимут.

Подберём станок с правильной системой удаления стружки

Пришлите материал деталей, объём снимаемого металла и программу выпуска на stanki@erher.ru. Подберём токарный станок с ЧПУ с подходящей компоновкой, системой СОЖ и типом транспортёра — с подбором под вашу деталь, — посчитаем оснащение участка и организуем пусконаладку, сервисное обслуживание и поставку запчастей.