Какое исполнение горизонтального токарного станка с ЧПУ выбрать под деталь

Горизонтальный токарный станок с ЧПУ — это машина, у которой ось шпинделя расположена горизонтально, а инструмент подаётся суппортом или револьверной головой в плоскости, проходящей через эту ось. Внутри одного этого определения находятся четыре исполнения, которые различаются конструкцией станины, числом управляемых осей и наличием второго шпинделя. Цена между крайними исполнениями различается кратно, а деталь, которую берут в расчёт, зачастую обрабатывается и на простом станке, и на сложном — но с разным числом переустановок и разным штучным временем.

Ниже — чем различаются исполнения по конструкции, какие параметры определяют выбор, что добавляется в оснащение под конкретную деталь и какие данные нужны для подбора. Исполнения собраны в разделе горизонтальные токарные станки с ЧПУ, весь класс — в разделе токарные станки с ЧПУ.

Четыре исполнения и чем они различаются

• Станки с наклонной станиной. Направляющие расположены под углом, стружка сходит в конвейер под собственным весом, суппорт нагружается на сжатие. Наиболее распространённое исполнение для деталей из патрона и прутка в серийной обработке.
• Станки с горизонтальной станиной. Направляющие лежат в горизонтальной плоскости, рабочая зона шире и доступнее для крановой загрузки. Исполнение берут под длинные валы, детали большой массы и работу в центрах, когда заготовку нужно устанавливать сверху, а не через проём.
• Станки с осью Y. К продольной и поперечной подаче добавляется управляемое смещение инструмента поперёк оси шпинделя. Появляется возможность фрезеровать лыски, пазы и отверстия вне центра без снятия детали.
• Станки с противошпинделем. Второй шпиндель принимает деталь и обрабатывает её с обратной стороны в том же цикле. Исполнение закрывает деталь с двух сторон за одну установку.

Какие параметры определяют выбор исполнения

• Наибольший диаметр обработки над станиной и над суппортом. Первая величина описывает габарит заготовки, которую станок примет физически, вторая — диаметр, который реально обрабатывается инструментом в рабочей зоне. Расхождение между ними доходит до полутора раз, и в расчёт берётся вторая.
• Расстояние между центрами и длина обработки. Длинная деталь требует задней бабки, люнета и жёсткой станины. Если отношение длины к диаметру выше восьми, исполнение с горизонтальной станиной и работой в центрах выигрывает по точности.
• Диаметр отверстия шпинделя. Определяет максимальный диаметр прутка при работе с прутковой подачей. Этот параметр ограничивает не габарит станка, а номенклатуру заготовки.
• Мощность и крутящий момент на шпинделе. Снятие припуска на нержавеющей стали и титане при одинаковой скорости резания требует кратно большего момента, чем обработка алюминия.
• Число управляемых осей и позиций в револьверной голове. Деталь с фрезерными переходами требует приводного инструмента, а он занимает позиции головы и требует мощности на этот привод.
• Точность позиционирования и повторяемость. Паспортная величина указывается по стандарту изготовителя; для приёмки важно, какой стандарт указан и какая контрольная деталь предусмотрена методикой.
• Тип направляющих. Роликовые обеспечивают скорость перемещений, направляющие скольжения — демпфирование при тяжёлом резании. Исполнение станины и тип направляющих взаимосвязаны.

Сравнение исполнений по признакам подбора

Что добавляется в оснащение под деталь

• Зажим заготовки. Зажимные патроны подбираются под диаметр и способ подачи, цанги — под калиброванный пруток и повышенную точность по биению.
• Поддержка длинной детали. Вращающиеся центры и люнеты снимают прогиб при отношении длины к диаметру выше восьми.
• Инструментальная оснастка. Держатели токарных резцов подбираются под посадку револьверной головы конкретного станка, а не под станок вообще.
• Режущая часть. Резцы и сменные пластины подбираются под материал детали и схему обработки; расход пластин входит в расчёт себестоимости.
• Привязка и контроль. Датчики и щупы сокращают время привязки инструмента и детали, особенно при частой переналадке.
• Приспособления. Оснастка для станков заказывается комплектом под номенклатуру деталей: часть позиций нужна с первого дня, часть — при расширении номенклатуры.

Когда горизонтальное исполнение заменяется другим классом

• Деталь типа диска или фланца с большим диаметром и малой длиной устойчивее обрабатывается на вертикальных токарных станках с ЧПУ: заготовка лежит на планшайбе, а не висит в патроне.
• Деталь с большим объёмом фрезерных переходов и малым объёмом точения экономичнее обрабатывается на фрезерных станках с ЧПУ с четвёртой осью.
• Мелкая деталь из прутка в крупной серии обрабатывается на автоматах продольного точения: у них иной принцип подачи заготовки и иная экономика на партии от десятков тысяч штук.

Частые вопросы

Чем наклонная станина практически лучше горизонтальной? Отводом стружки и жёсткостью при тяжёлом резании по короткой детали: стружка не задерживается в рабочей зоне, а усилие резания направлено на сжатие направляющих. Для длинного вала это преимущество не играет роли, там определяющей становится возможность установки в центрах.

Нужна ли ось Y, если на станке есть приводной инструмент? Приводной инструмент позволяет сверлить и фрезеровать по оси и радиусу от центра детали. Ось Y добавляет смещение поперёк оси шпинделя, то есть пазы и отверстия, расположенные вне центра. Без оси Y такие переходы уходят на фрезерный станок.

Противошпиндель заменяет вторую операцию полностью? При условии, что обратная сторона детали не требует переходов, недоступных револьверной голове второго шпинделя. Поэтому решение принимается по чертежу детали, а не по общему правилу.

Что определяет реальную производительность станка, кроме скорости подач? Время вспомогательных перемещений, время смены инструмента, время зажима и разжима, стабильность отвода стружки и частота остановок на контроль. На коротком цикле вспомогательное время сопоставимо с машинным.

Что прислать для подбора? Чертежи двух-трёх характерных деталей, материал и состояние заготовки, размер партии и программу выпуска, требования по точности и шероховатости, способ подачи заготовки, имеющуюся оснастку и инструмент, подведённое питание и габариты участка.

Что мы делаем

Разбираем чертежи деталей, определяем число установок и переходов, подбираем исполнение станка под номенклатуру, считаем цикл и загрузку, комплектуем оснастку и инструмент и готовим спецификацию с проверяемыми параметрами. Это подбор станка, разработка технологии под ключ, ПНР и ввод в эксплуатацию и лизинговые программы, если закупка идёт не за свои средства.

Пришлите чертежи деталей, материал и программу выпуска на stanki@erher.ru — подберём исполнение станка, посчитаем цикл и назовём комплектацию со сроками поставки.