Под какие детали берут вертикальные токарные станки с ЧПУ

Вертикальный токарный центр — станок, у которого шпиндель с планшайбой расположен вертикально, а деталь лежит на планшайбе и прижимается к ней собственным весом. Такая компоновка берётся не для универсальности, а под один класс деталей: короткие и тяжёлые тела вращения большого диаметра, которые на горизонтальном станке пришлось бы держать в патроне на вылете.

Ниже разобрано, какие детали оправдывают покупку вертикального исполнения, по каким параметрам оно подбирается и где его возможности заканчиваются. Станки собраны в разделе токарные станки с ЧПУ (вертикальные), горизонтальные исполнения — в разделе токарные станки с ЧПУ (горизонтальные).

Какие детали отдают на вертикальный станок

Признак, по которому деталь относят к вертикальной обработке, — соотношение диаметра и длины. Если диаметр заметно больше высоты, деталь устойчиво стоит на планшайбе, и усилие резания прижимает её к столу, а не отрывает от зажима.

• Фланцы, крышки, кольца и обоймы — заготовки с большим диаметром и малой высотой, у которых основной объём работы приходится на торцы и наружный контур.
• Корпусные детали и корпуса подшипниковых узлов, где нужны соосные расточки с одного установа.
• Зубчатые венцы и заготовки колёс до обработки зубьев — операции подрезки торца, расточки отверстия и точения наружного диаметра.
• Тормозные диски, шкивы, маховики и аналогичные детали серийного выпуска, где на первом месте стоит время установки и снятия.
• Тяжёлые заготовки из поковки и литья, которые удобно подавать краном или тельфером сверху, а не заводить в горизонтальный патрон.

Обратный признак тоже однозначен. Валы, оси, длинные втулки и любые детали, у которых длина больше диаметра, на вертикальный станок не ставятся — им нужны исполнения с наклонной станиной, где деталь поддерживается задней бабкой или противошпинделем.

Чем вертикальная компоновка отличается на участке

• Загрузка сверху. Тяжёлая заготовка опускается на планшайбу, а не удерживается на вылете — это снимает ограничение по массе, связанное с опрокидывающим моментом.
• Занимаемая площадь. Станок на диаметр обработки 800 мм имеет габариты порядка 3620 × 2080 мм, тогда как горизонтальный станок на тот же диаметр требует длины под шпиндельную бабку и заднюю бабку.
• Отвод стружки. Стружка падает вниз, в поддон, и не скапливается на направляющих и в зоне зажима.
• Жёсткость при больших диаметрах. Ползун движется по вертикальной оси над центром планшайбы, и вылет инструмента остаётся коротким по всему диаметру.
• Обороты. С ростом диаметра планшайбы предельная частота вращения снижается — у исполнения на 400 мм это 3000 об/мин, на 800 мм 2000 об/мин, на 1000 мм 1500 об/мин. Это прямое следствие балансировки и допустимой окружной скорости.

Модельный ряд и что меняется от исполнения к исполнению

В обозначении моделей ERHER число соответствует максимальному обрабатываемому диаметру в миллиметрах. Остальные параметры растут вместе с ним, но не пропорционально: мощность привода шпинделя увеличивается на одну ступень, а допустимая нагрузка на шпиндель и масса станка — в несколько раз.

Из таблицы видно главное при подборе. Диаметр и высота задают габарит детали, нагрузка на шпиндель — её массу, а масса станка определяет требования к фундаменту и к перемещению при монтаже. Переход с 800 на 1000 мм добавляет 3 тонны к весу станка при той же мощности привода, поэтому запас по диаметру «на будущее» оплачивается подготовкой площадки.

По каким параметрам подбирается конкретное исполнение

• Максимальный обрабатываемый и максимальный устанавливаемый диаметр. Это разные величины: у E-800 обрабатываемый диаметр 800 мм, а устанавливаемый — 900 мм, и заготовка большего диаметра физически встанет, но за пределами зоны обработки.
• Высота обработки. Считается по самой высокой детали номенклатуры с учётом кулачков, оснастки и вылета инструмента, а не по чертёжному размеру.
• Крутящий момент на шпинделе. У исполнений на 400 мм это 366 Н·м, на 600 мм 540 Н·м, на 800 мм 730 Н·м, у части исполнений на 1000 мм 3614 Н·м. Момент определяет возможную глубину резания по чугуну и стали при черновых проходах.
• Конус и внутренний диаметр шпинделя. У E-800 это конус А2-11 и внутренний диаметр 160 мм — параметр влияет на выбор патрона и возможность пропуска заготовки.
• Число позиций инструмента. Базовые исполнения идут с магазином на 8 позиций и опцией на 12, исполнения с индексом M — с магазином на 12 позиций. Число позиций считается по технологии: все инструменты одной детали должны стоять одновременно.
• Время смены инструмента. У E-800 оно составляет 0,4 с; при серийном выпуске с десятком смен на деталь это уже заметная доля штучного времени.
• Быстрые перемещения. 20 м/мин по осям X и Z на холостых ходах — вторая составляющая штучного времени после резания.
• Система ЧПУ. Станки поставляются с Fanuc или Siemens; выбор делается по тому, с какой системой уже работают технологи и наладчики участка.
• Потребляемая мощность. У E-800 это 40 кВА — величина, с которой начинается разговор с энергетиком о подводке и вводном автомате.

Что идёт в заказ вместе со станком

Станок не работает в одиночку: под номенклатуру подбирается зажим и режущая часть. Зажимные патроны выбираются по диаметру планшайбы и форме заготовки, сменные пластины — по материалу и типу операции, оснастка для станков закрывает установку нетиповых деталей. Если в номенклатуре есть фрезерные переходы, рядом с токарным центром рассматриваются вертикально-фрезерные обрабатывающие центры.

Ввод станка в работу идёт отдельной позицией: пусконаладка и ввод в эксплуатацию включают выставление по уровню, проверку геометрии и приёмочную деталь. Схема оплаты станка через лизинговые программы считается до заказа, потому что она меняет сроки поставки.

Частые вопросы

Чем вертикальный токарный центр отличается от карусельного станка? Принцип один — вертикальная ось вращения детали. Разница в размерности и жёсткости: карусельные станки рассчитаны на диаметры от метра и более и на черновую обработку крупного литья, вертикальные токарные центры — на серийную обработку деталей до 1000 мм с точностью и производительностью обрабатывающего центра.

Можно ли точить на нём валы? Нет. Высота обработки у исполнений ряда составляет 350–880 мм, а поддержки второго конца детали в вертикальной компоновке нет. Для валов берутся горизонтальные станки с наклонной станиной, при необходимости с осью Y или противошпинделем.

Что означает ограничение по нагрузке на шпиндель? Это допустимая масса заготовки вместе с оснасткой. У исполнений на 400 мм она равна 300 кг, на 800 мм — 1200 кг, на 1000 мм — 1800 кг. Превышение сокращает ресурс подшипников шпинделя, даже если деталь по габариту проходит.

Нужен ли фундамент? Масса станков ряда составляет от 4,3 до 15,5 тонны, поэтому требования к основанию входят в документацию конкретной модели и проверяются до поставки вместе с габаритами проёмов и путей перемещения по цеху.

Что прислать для подбора? Чертежи или габариты двух-трёх типовых деталей с указанием материала и массы, программу выпуска в месяц, перечень операций с одного установа, систему ЧПУ, с которой работает участок, и подведённую мощность на участке.

Что мы делаем

По чертежам и программе выпуска подбираем исполнение по диаметру, высоте и нагрузке на шпиндель, проверяем момент под черновые проходы, считаем комплект инструмента и зажима, называем требования к площадке и сроки поставки. Разделы — вертикальные токарные станки с ЧПУ, горизонтальные токарные станки с ЧПУ и сменные пластины.

Пришлите чертежи типовых деталей и программу выпуска на stanki@erher.ru — подберём модель по диаметру и массе заготовки, соберём комплект оснастки и инструмента и рассчитаем сроки с учётом пусконаладки.