Вертикально-токарный центр: перевёрнутый шпиндель, загрузка pick-up и отличие от карусельного

Назначение

Вертикально-токарный центр делает средние детали, которые зажимают в патроне: фланцы, шестерни, диски, ступицы, кольца. Это детали серийного производства, где важны короткий цикл и автоматическая загрузка. Sandvik Coromant называет вертикально-токарный центр гибридом токарного центра и карусельного станка — для деталей, которым не нужны противошпиндель, задняя бабка и нижний револьвер.

Карусельный станок (урок 7) работает с крупными и тяжёлыми деталями, которые ставят краном. Вертикально-токарный центр берёт детали поменьше и большими партиями, часто без оператора у станка.

Компоновка и оси

У станка с перевёрнутым шпинделем шпиндельная бабка расположена сверху, патрон смотрит вниз. Обычно шпиндель стоит на крестовом суппорте и сам перемещается по осям X и Z, а револьверная головка с инструментом неподвижна и стоит внизу. Оси по ГОСТ 23597-79 те же, что у любого токарного станка: Z — вдоль оси шпинделя, то есть вертикально; X — по радиусу детали, горизонтально. Ось Y бывает опцией, а в револьвере можно ставить приводной инструмент, как у токарного центра.

Так как инструмент снизу, стружка падает вниз, в конвейер, и не остаётся на детали и в патроне.

Pick-up — принцип загрузки, при котором рабочий шпиндель сам загружает и выгружает деталь. Шпиндель отъезжает из рабочей зоны к станции загрузки, опускается, зажимает заготовку патроном, возвращается к револьверу и обрабатывает её. Готовую деталь он так же ставит обратно на конвейер. Робот для этого не нужен: загрузчиком работает сам шпиндель. Sandvik Coromant относит pick-up станки к серийным деталям диаметром до 300 мм.

Чем отличается от карусельного

Сначала о терминах. ГОСТ 44-93 описывает токарно-карусельные станки — одностоечные и двухстоечные, с ЧПУ и без. Отдельного стандарта или термина «вертикально-токарный центр» в нём нет. Поэтому граница между типами размыта, и производители проводят её по-своему.

На практике различают по трём признакам:

Есть и промежуточные станки: вертикальные центры со шпинделем внизу, как у карусельного, но с револьвером, сменой инструмента и паллетами. Sandvik Coromant называет их крупными вертикально-токарными центрами, а в каталогах их называют то так, то карусельными. Поэтому в разговоре с клиентом опирайтесь не на название, а на деталь: размер, массу, партию и способ загрузки.

Основные узлы

Шпиндель на крестовом суппорте. В перевёрнутой компоновке шпиндель — самый подвижный узел: он ездит по X и Z вместе с деталью. От его хода зависит, где может стоять станция загрузки.

Револьверная головка стоит внизу. Позиции с приводным инструментом позволяют сверлить и фрезеровать, ось Y — работать со смещением от оси детали. Устройство револьвера — урок 7 первого курса.

Станция загрузки и накопитель. Накопитель заготовок — обычно транспортёр рядом с рабочей зоной, с которого шпиндель берёт заготовки, поэтому отдельный загрузчик не нужен. Заготовки на транспортёр может подавать и внешняя автоматизация: робот или линия.

Патрон. Деталь зажимают в патроне за одну сторону. Чтобы обработать вторую, деталь переворачивают и передают во вторую операцию — на этот же или на второй станок.

Типовые детали

• заготовки шестерён до нарезки зубьев;
• фланцы и ступицы;
• детали сцеплений;
• кольца;
• крышки и диски;
• детали с отверстиями и пазами на торце — с приводным инструментом.

Какие параметры смотреть в КП

На что смотреть при выборе

• Большая серия одинаковых деталей из патрона → перевёрнутый шпиндель с загрузкой pick-up и накопителем заготовок.
• Детали из стали, много стружки → компоновка с инструментом снизу, конвейер стружки.
• Нужно обработать обе стороны → линия из двух станков с перехватом детали или токарный центр с противошпинделем.
• Есть отверстия, пазы на торце → приводные позиции револьвера, ось C, при смещении от оси — ось Y.
• Деталь крупная и тяжёлая, загружают краном → это задача карусельного станка, а не вертикально-токарного центра.
• Нужна линия из нескольких станков → занимаемая площадь, совместимость загрузки с конвейером или роботом.

Вопросы клиенту

1. Какие детали: диаметр, высота, масса, материал?
2. Какая партия и сколько деталей в год?
3. Как деталь поступает к станку и куда уходит после — нужна ли автоматическая загрузка?
4. Сколько сторон детали нужно обработать и сейчас это сколько установов?
5. Есть ли на детали сверление и фрезерование?
6. Сколько смен должен работать станок и сколько из них без оператора?
7. Будет ли это один станок или линия?

Чего не обещать

• «Это то же самое, что карусельный, только дешевле». У этих станков разные детали и разная загрузка; сравнивать надо по размеру детали и партии.
• Работу без оператора «из коробки». Время автономной работы зависит от накопителя заготовок, стойкости инструмента и контроля размеров.
• Обе стороны за один установ. У станка один шпиндель: вторую сторону делают второй операцией.

Как объяснить клиенту

• «Шпиндель сверху сам забирает заготовку с конвейера, обрабатывает её над резцами и ставит готовую обратно — робот не нужен».
• «Инструмент работает снизу, поэтому стружка падает вниз и не остаётся на детали».
• «Карусельный станок — для крупных деталей, которые ставят краном. Вертикально-токарный центр — для средних деталей большими сериями».
• «Название здесь вторично: пришлите деталь и партию, по ним и решим, какая компоновка подойдёт».