Использование универсальных машин стало возможным благодаря прорывам в области производства высокопрочной инструментальной стали, которое было способно выдерживать очень высокие нагрузки, и промышленных микропроцессоров.
В промышленности примером таких станков являются токарные обрабатывающие центры. Их особенностью является то, что они могут содержать несколько шпинделей и револьверную головку, а также магазины для инструментов.
Что такое токарный обрабатывающий центр
Это оборудование предназначено для выполнения токарных работ по металлу. В частности, для обработки заготовок, представляющих собой тело вращения. Это оси, фланцы, подшипники, запорно — регулирующая арматура и т.п.
По существу, из-за того, что он оборудован транспортером для передвижения готовых изделий, технологически такой агрегат похож на уменьшенную копию конвейерной линии.
Этот центр может выполнять следующие виды токарных работ
- обработка наружных и внутренних цилиндрических поверхностей;
- обработка наружных и внутренних конических поверхностей;
- обработка торцов и уступов;
- вытачивание канавок, отрезка заготовки;
- нарезание внутренней и наружной резьбы;
- сверление отверстий;
- обработка фасонных поверхностей;
- нанесение рифления.
Как правило, управление таким центром осуществляется в полуавтоматическом и автоматическом режимах, а также при помощи машинного интерфейса, который известен под названием ЧПУ. Здесь возможен вариант, когда реализовано дополнительно механическое управление. Здесь оно выступает в качестве дублирующего. Это особенно актуально в случае поломки заготовки или инструмента.
В настоящее время большинство центров выпускаются с ЧПУ. Поэтому целесообразно рассмотреть именно такой вид машины.
Обрабатывающий центр состоит из корпуса, станины, рабочей камеры, силовой части с головкой и шпинделем, блоков управления, транспортера, систем охлаждения, вентиляции, удаления стружек, полки для хранения инструментов, а также магазин для смены инструмента в автоматическом режиме.
В основе конструкции оборудования лежит цельная станина. Она может быть выполнена строго горизонтальной или под углом к основанию. При втором случае, угол наклона может доходить до 70 градусов. Это делается для облегчения автоматической загрузки и выгрузки деталей, более равномерного распределения вибрационной нагрузки по всему корпусу. Как следствие, получается более высокая точность обработки и легкое удаление стружки из зоны обработки.
В рабочей камере производится обработка заготовок. Для безопасности она имеет дверцы, в которые вставлены ударопрочные стекла. Здесь находятся шпиндели и направляющие, закрепленные на станине. Особенностью первых является то, что они способны работать на очень высоких скоростях. При этом на практике, скорость вращения может быть различной в зависимости от размера заготовки.
Понятно, что чем больше диаметр, тем требуется более низкая скорость для обеспечения качественной обработки без поломки инструмента. Как правило, одни модели обрабатывающих центров предназначены для обработки изделий больших диаметров, а другие - малых.
В качестве силового привода выступает мощный электромотор, который питается от трехфазной сети. Обычно каждый шпиндель имеет свой привод.
Шпиндели базируются на радиально-упорных подшипниках, что позволяет выдерживать большие нагрузки как в радиальном, так и в осевом направлениях. Это положительно сказывается на сроке эксплуатации машины и качестве конечного продукта.
Обрабатывающий центр имеет револьверную головку для обеспечения смены инструмента в автоматическом режиме. Число позиций при этом может быть 8 или 12. Сами инструменты хранятся в магазинах, которые могут передвигаться в рабочей зоне. Состояние инструментов отслеживается при помощи специальных датчиков, а также техническим персоналом.
Для увеличения надежности крепления инструмента используется гидравлический трехкулачковый патрон.
Блок управления центра с ЧПУ состоит из главного микропроцессора, управляющих микроконтроллеров, электроприводов, которые отвечают за передвижение заготовки, разных датчиков. Программное управление позволяет работать станку полностью в автоматическом режиме.
За порядок и чистоту в рабочей зоне отвечают системы вентиляции и отвода стружки. Обязательно имеется охлаждение области резки. Это организовывается при помощи трубок, из которых подается эмульсионная жидкость. Как правило, на каждый шпиндель подводится отдельная трубка. Благодаря им возможно производить достаточно качественную обработку заготовки.
Применение токарного обрабатывающего центра
Данное оборудование используется в следующих сферах деятельности
- машиностроение;
- электротехническая и приборостроительная промышленность;
- автомобилестроение;
- авиа-, космическая отрасль;
- военно-промышленный комплекс.
Стоит отметить, что они применяются для изготовления валов всех видов, штуцеров, пресс-форм, штампов практически во всех отраслях промышленности.
На таких центрах производится обработка заготовок, произведенных из таких материалов, как сталь разных марок, цветные металлы (алюминий, медь и их производные).
Разновидности токарных обрабатывающих центров
По способу управления такое оборудование подразделяется на следующие виды:
- полуавтоматические;
- автоматические;
- с ЧПУ.
Токарные обрабатывающие центры с полуавтоматическим управлением
При полуавтоматическом управлении технологические работы по обработке одной заготовки в пределах одного рабочего цикла выполняются автоматически. Однако при этом имеется необходимость вмешательства оператора для смены инструмента, загрузки и выгрузки заготовки. Поэтому они не подходят для работы в условиях серийного производства.
Токарные обрабатывающие центры с автоматическим управлением
В этом случае, работы по обработке заготовки выполняются в автоматическом режиме не только в пределах одного цикла, но всего рабочего процесса. Обычно входят в состав конвейерных линий по выпуску продукции.
Токарные обрабатывающие центры с ЧПУ
Такие центры были рассмотрены выше. Поэтому здесь стоит отметить, что этот вид машин больше всего подходит на звание универсальных агрегатов. Их возможности по сути ограничены управляющей программой, числом позиций револьверной головки, и степенями свободы перемещения направляющих. По сути, некоторые модели способны заменить целый технологический цикл производства изделия.
Преимуществом такого оборудования является то, что оно способно выполнить наибольшее количество технологических работ за один проход. Это позволяет сократить время изготовления конечного изделия, и снизить его себестоимость. Закрытое исполнение центра обеспечивает безопасность при проведении обработки. Применение таких центров дает возможность сократить производственные площади.
