Токарный обрабатывающий центр: станина, револьвер, задняя бабка, противошпиндель, оси C и Y

Назначение

Курс продолжает «Станки с ЧПУ для менеджера по продажам»: там разобраны узлы станка, здесь — типы станков целиком. Начинаем с самого массового — токарного обрабатывающего центра.

На нём делают тела вращения: валы, оси, втулки, фланцы, кольца, штуцеры, крышки. Заготовка — пруток или штучная заготовка (отливка, поковка, отрезок проката), которую зажимают в патроне. Если на детали есть лыски, пазы или поперечные отверстия, центр с приводным инструментом сделает и их, без переноса на фрезерный станок.

Компоновка и оси

Оси токарного станка задаёт ГОСТ 23597-79. Ось Z идёт вдоль оси шпинделя; плюс Z — инструмент отходит от детали, то есть от патрона в сторону задней бабки. Ось X направлена по радиусу детали и параллельна поперечным направляющим; плюс X — резец отходит от оси вращения. Двух осей хватает, чтобы выточить любой контур тела вращения: цилиндр, конус, сферу, канавку, резьбу.

Ось C — управляемый поворот шпинделя. Без неё шпиндель просто вращается с заданными оборотами, с ней он встаёт на нужный угол и держит его. Sandvik Coromant указывает: чтобы фрезеровать и сверлить приводным инструментом, на главном шпинделе нужна ось C.

Ось Y перпендикулярна X и Z. Без неё радиальная фреза или сверло работает на боковой поверхности только по линиям, проходящим через ось детали: радиальное отверстие, паз вдоль оси. С осью Y инструмент смещается от центра, и станок делает на боковой поверхности отверстия и пазы со смещением от оси. Это опция, её наличие нужно проверять в спецификации.

Чем токарный центр отличается от соседних типов: от карусельного — горизонтальной осью шпинделя (деталь висит в патроне, а не лежит на столе); от многофункционального — тем, что фрезерный инструмент стоит в револьвере в блоках с фиксированным направлением, а не в отдельном шпинделе на поворотной оси B. Многофункциональному центру посвящён урок 10.

Основные узлы

Станина. Бывает наклонной и плоской. У наклонной направляющие лежат под углом, револьвер работает за осью детали и выше неё. Стружка вместе с СОЖ падает вниз, в конвейер, и не копится на направляющих. У плоской направляющие горизонтальны, как у универсального станка. Материалы станины и типы направляющих разобраны в уроке 4 первого курса.

Передняя бабка — корпус главного шпинделя с патроном. Важный размер для работы от прутка — проходное отверстие шпинделя: оно ограничивает наибольший диаметр прутка. Про обороты, момент и привод шпинделя — урок 6 первого курса.

Револьверная головка — диск с гнёздами под инструмент, который поворотом подводит нужный резец. В части гнёзд ставят приводные блоки с вращающейся фрезой или сверлом. Посадочные места (VDI, BMT и другие) и устройство блоков — в уроке 7 первого курса; здесь важно, что посадку выбирают вместе со станком и потом не меняют.

Задняя бабка стоит напротив шпинделя и поджимает длинную деталь центром. Без неё длинный тонкий вал прогибается под резцом, и размер «уходит». Задняя бабка бывает программируемой: её перемещение и усилие поджима задают в программе — это смотрят в спецификации. Для совсем длинных валов добавляют люнет — опору посередине детали. Как выбирают схему установки по длине и диаметру — в статье об обработке нежёстких валов.

Противошпиндель — второй шпиндель напротив главного. Это опция, обычно вместо задней бабки или вместе с ней.

Противошпиндель ездит вдоль оси детали (эту ось обычно обозначают W или Z2), зажимает деталь за уже обработанный конец и забирает её после отрезки. Пока он обрабатывает вторую сторону, главный шпиндель может начинать следующую деталь. В паре с прутковым податчиком станок выпускает готовые с двух сторон детали без оператора.

Нижний револьвер — вторая револьверная головка. По Sandvik Coromant, она может вдвое сократить время цикла по сравнению с одним револьвером, потому что два инструмента режут одновременно. Плата, по тому же Sandvik Coromant: нижний револьвер и противошпиндель уменьшают наибольший диаметр детали и усложняют программирование.

Типовые детали

• валы и оси со ступенями, канавками и резьбой;
• втулки и гильзы с точным внутренним диаметром;
• фланцы и крышки с отверстиями под крепёж по окружности (с осью C и приводным инструментом);
• штуцеры, фитинги, гайки из прутка — с противошпинделем и податчиком;
• валы с лысками, шпоночными пазами и поперечными отверстиями;
• детали с отверстиями, смещёнными от оси, — только с осью Y.

Какие параметры смотреть в КП

Похожая пара размеров есть в ГОСТ 18097-93 для универсальных токарных станков: наибольший диаметр заготовки и наибольший диаметр заготовки над суппортом. В каталогах станков с ЧПУ параметры называют по-разному, поэтому сравнивайте модели по одинаковым параметрам.

На что смотреть при выборе

• Клиенту важно делать детали из прутка без оператора → проходное отверстие шпинделя, противошпиндель, прутковый податчик, конвейер стружки.
• На деталях есть лыски, пазы, поперечные отверстия → ось C и приводные позиции револьвера; число приводных позиций и мощность их привода.
• Отверстия или пазы смещены от оси детали → ось Y. Без неё такую деталь придётся нести на фрезерный станок.
• Детали длинные и тонкие → задняя бабка с программируемым поджимом, возможность поставить люнет; если деталь мелкая и очень длинная — автомат продольного точения (урок 9).
• Крупные диаметры, тяжёлое резание → момент шпинделя на низких оборотах, размер патрона, жёсткость станины и направляющих.
• Нужна производительность на серии → нижний револьвер, противошпиндель, время индексации револьвера.
• Нужна обработка второй стороны без перезакрепления → противошпиндель; иначе вторую сторону делают вторым установом.

Вопросы клиенту

1. Какие детали: чертежи или хотя бы наибольший диаметр, длина и масса?
2. Заготовка — пруток (какого диаметра) или штучная: отливка, поковка, отрезок?
3. Есть ли на детали лыски, пазы, поперечные отверстия? Смещены ли они от оси?
4. Нужно ли обрабатывать вторую сторону и как это делают сейчас?
5. Какая партия и годовая программа, сколько смен работает станок?
6. Какая самая точная поверхность на чертеже?
7. На какой стойке ЧПУ работают операторы, есть ли технолог-программист?

Чего не обещать

• «С осью C сделаем любые фрезерные элементы». Без оси Y отверстия и пазы на боковой поверхности со смещением от оси не получить, а мощность приводного инструмента меньше, чем у фрезерного станка.
• «Нижний револьвер ускорит вдвое». Sandvik Coromant пишет «может», а не «будет»: выигрыш зависит от детали и от того, могут ли два инструмента работать одновременно.
• Точность детали по паспорту станка. Паспорт описывает станок; точность детали зависит ещё от инструмента, заготовки, оснастки и программы.

Как объяснить клиенту

• «Токарный центр делает тела вращения, а с приводным инструментом — ещё лыски, пазы и отверстия, не перенося деталь на фрезерный станок».
• «Ось Y нужна, если отверстия или пазы смещены от оси детали. Посмотрим по чертежу, нужна ли она вам».
• «Противошпиндель забирает деталь и обрабатывает вторую сторону сам. С податчиком прутка станок отдаёт готовые детали без оператора».
• «Пришлите чертежи типовых деталей, заготовку и годовую программу — подберём размер станка и комплектацию».