Многофункциональный токарно-фрезерный центр: ось B, ось Y, два шпинделя и обработка за один установ

Назначение

Многофункциональный центр выбирают для сложных деталей, у которых много и токарной, и фрезерной работы: корпуса клапанов и гидрораспределителей, валы с наклонными отверстиями и фрезерованными площадками, фланцы с отверстиями под разными углами. По Sandvik Coromant, на горизонтальных многофункциональных станках обрабатывают детали от нескольких миллиметров до 3 метров длиной и до 600 мм в диаметре.

Без такого станка эту деталь делают маршрутом: токарный станок, потом фрезерный, иногда два-три установа на фрезерном. Каждая переустановка — время, оснастка и риск, что поверхности сместятся относительно друг друга.

Компоновка и оси

Основа — токарный станок: по Sandvik Coromant, деталь вращается вокруг горизонтальной оси, а сверху стоит шпиндель на оси B, который держит и неподвижные токарные резцы, и вращающиеся фрезы. Оси по ГОСТ 23597-79 те же, что у токарного центра: Z — вдоль оси главного шпинделя, X — по радиусу детали, Y — перпендикулярно им. Ось B — поворот вокруг оси Y; у многофункционального центра так поворачивается фрезерная голова.

Главный шпиндель имеет ось C — управляемый поворот детали. Противошпиндель со своей осью поворота ездит вдоль оси детали (ось часто обозначают W). Нижний револьвер — второй инструментальный узел со своими осями, их производители обычно называют X2 и Z2. По ГОСТ 23597-79 вторичные перемещения, параллельные основным, обозначают U, V, W, поэтому в документации разных станков названия осей могут отличаться.

Чем отличается от токарного центра с приводным инструментом (урок 1). Там фреза стоит в приводном блоке револьвера с фиксированным направлением — радиальным, осевым или угловым. Здесь у фрезы свой шпиндель, который поворачивается на любой угол в пределах хода оси B и берёт инструмент из магазина. По возможностям фрезерования такой станок ближе к обрабатывающему центру.

Ось B и фрезерная голова

Поворот головы по оси B даёт три типа работы без переустановки:

• радиально — инструмент перпендикулярен оси детали: лыски, пазы, поперечные отверстия;
• под углом — наклонные отверстия и плоскости, которые на токарном центре потребовали бы углового блока под конкретный угол или фрезерного станка;
• вдоль оси — отверстия и резьбы в торце, торцевые пазы.

Если станок умеет поворачивать B одновременно с движением по X, Y, Z и C, он ведёт инструмент по сложной поверхности непрерывно — это одновременная многоосевая обработка. Если только фиксирует угол и потом фрезерует — позиционная. Чем они отличаются, разобрано в статье об обработке 3+2 и пятиосевой. Какой режим есть у станка, смотрите в спецификации.

Основные узлы

Фрезерный шпиндель и магазин. Инструмент меняется автоматически из магазина, как у обрабатывающего центра. По Sandvik Coromant, на таких станках чаще всего стоит модульный инструментальный интерфейс: он жёсткий и не требует переходных плит. Про конусы и магазины — уроки 6 и 7 первого курса.

Противошпиндель забирает деталь и обрабатывает вторую сторону. По Sandvik Coromant, работа с противошпинделем и нижним револьвером больше всего подходит для коротких деталей, которым не нужен люнет.

Нижний револьвер даёт второй инструмент, который режет одновременно с фрезерной головой: например, точит на противошпинделе, пока голова фрезерует на главном. На токарных центрах Sandvik Coromant оценивает такой выигрыш как возможное сокращение цикла вдвое.

Задняя бабка и люнет нужны для длинных тонких деталей. По Sandvik Coromant, они требуются для длинных нежёстких деталей с внутренней обработкой.

Что значит «за один установ»

Установ — по ГОСТ 3.1109-82 часть технологической операции, выполняемая при неизменном закреплении заготовки. Многофункциональный центр делает за один-два установа то, что на отдельных станках заняло бы несколько. Это даёт три выгоды:

• точность взаимного положения: отверстие, паз и ось детали обработаны от одной базы, и их положение задаёт станок, а не точность перезакрепления;
• меньше ручной работы: нет переустановок, межоперационного хранения и отдельной оснастки под каждую операцию;
• короче путь детали по цеху: деталь не ждёт в очереди к следующему станку.

Ограничения тоже есть. Sandvik Coromant называет три: смена инструмента дольше, чем поворот револьвера токарного центра; фрезерная голова на оси B мешает доступу к детали; в магазине меньше места. Поэтому если деталь простая, а фрезерования мало, токарный центр с приводным инструментом может оказаться выгоднее.

Типовые детали

• корпуса клапанов, кранов и гидрораспределителей;
• валы с наклонными отверстиями, шлицами и фрезерованными площадками;
• фланцы и крышки с отверстиями под разными углами;
• корпусные детали, у которых основа — тело вращения;
• штучные сложные детали, которые иначе прошли бы три-четыре станка.

Какие параметры смотреть в КП

На что смотреть при выборе

• Наклонные отверстия и элементы под разными углами → ось B, её диапазон и шаг поворота.
• Сложные поверхности → одновременная многоосевая обработка, а не только позиционная; CAM с постпроцессором под станок.
• Деталь нужно сделать с обеих сторон → противошпиндель и инструмент, который до него достаёт.
• Важна производительность на серии → нижний револьвер для одновременной работы; время смены инструмента.
• Много фрезерования, тяжёлый съём → мощность и момент фрезерного шпинделя, конус.
• Детали длинные → задняя бабка, люнет, наибольшая длина обработки.
• Фрезерования мало → сравните с токарным центром с приводным инструментом и осью Y: он может оказаться дешевле.

Вопросы клиенту

1. Какие детали: чертёж или 3D-модель, материал, размеры?
2. Сколько установов и станков деталь проходит сейчас?
3. Есть ли отверстия и поверхности под углом? Нужна ли непрерывная многоосевая обработка?
4. Какие допуски взаимного положения самые жёсткие?
5. Какая партия и годовая программа?
6. На какой CAM-системе работают технологи, есть ли постпроцессор под такие станки?
7. Кто будет программировать и налаживать станок?

Чего не обещать

• «Любая деталь — за один установ». Это зависит от детали, оснастки и доступа инструмента; иногда нужен второй установ.
• «Быстрее любого маршрута». Смена инструмента дольше, чем у токарного центра; выигрыш дают переустановки, которых не стало, а не скорость резания.
• «Программирование как у токарного станка». Для многоосевой обработки нужны CAM-система, постпроцессор под станок и опытный технолог.

Как объяснить клиенту

• «Многофункциональный центр — это токарный станок и фрезерный центр в одном: деталь не переезжает со станка на станок».
• «Фрезерная голова поворачивается и ставит инструмент под нужным углом, поэтому наклонные отверстия делаются без специальной оснастки».
• «Главная выгода — меньше переустановок: положение отверстий и пазов задаёт станок, а не рабочий при перезакреплении».
• «Если фрезерования мало, сравним с токарным центром с приводным инструментом — он может быть выгоднее».
• «Пришлите 3D-модель и текущий маршрут детали — посмотрим, сколько установов можно убрать».