Автоматы продольного точения (швейцарского типа): направляющая втулка, пруток, работа без втулки и экономика

Как устроен автомат продольного точения

Токарный автомат продольного точения — его ещё называют автоматом швейцарского типа. Star Micronics напоминает, что такой станок изобрели в Швейцарии в 1870-х годах для массового выпуска деталей часов. Если точить тонкую длинную деталь на обычном станке, она прогибается под силой резания и размер не выдержать. В автомате швейцарского типа направляющая втулка гасит биение прутка, а резец стоит на постоянном расстоянии от неё.

Sandvik Coromant описывает схему так: пруток проходит через направляющую втулку, его вращает шпиндель, который одновременно выталкивает пруток через втулку. Движение прутка и есть ось Z станка. Резцы стоят неподвижно по Z и перемещаются поперёк оси. Citizen уточняет, что резец подводят вплотную к втулке, в пределах 1–2 мм.

Отсюда главное свойство: вылет детали от опоры до резца мал при любой её длине. Длинный вал точится участками по мере выдвижения прутка, и каждый участок обрабатывается у опоры. Подробно о прогибе и способах борьбы с ним на обычных станках — в статье «Обработка нежёстких валов».

Напротив обычно стоит противошпиндель: после отрезки он забирает деталь и обрабатывает её с другой стороны. Инструмент на автомате — в основном гребёнка резцов, в которой державки стоят рядом, как зубья расчёски, плюс приводной инструмент для сверления и фрезерования.

Чем отличается от токарного центра

Citizen делит свои автоматы на две группы: с подвижной бабкой (серия Cincom) и с неподвижной бабкой (серия Miyano).

Sandvik Coromant добавляет ещё две особенности. Инструменты стоят тесно, места для наладки и смены мало, поэтому наладка может занимать больше времени. В качестве СОЖ обычно используют масло — оно иначе, чем эмульсия, влияет на стружкообразование и стойкость. Про токарные центры с приводным инструментом и противошпинделем — в статье «Токарно-фрезерные центры и приводной инструмент».

Диаметры и типичные детали

Диапазон диаметров по данным производителей:

• Citizen Cincom — от моделей R01/R04 на 1 и 4 мм до L32 на 32 мм;
• Tornos — от SwissNano 4 на 4 мм до Swiss DT 38 на 38 мм;
• Star — детали диаметром до 42 мм;
• Sandvik Coromant в общем описании — детали до 40 мм большими партиями.

Производители называют одни и те же отрасли. Star — автомобили, цифровая техника и медицинское оборудование. Tornos — автомобилестроение, микромеханика, электроника, медицина и стоматология. Star GB перечисляет электрические разъёмы и контакты, крепёж, штифты и клапаны, детали для авиации. Общий признак — мелкие точные тела вращения, часто с фрезерными элементами, которых нужно много.

Длина детали и работа без втулки

Длина, которую станок обработает за один зажим цанги, указана в характеристиках. Для длинных деталей бабка перехватывает пруток несколько раз.

Пример. Пруток диаметром 20 мм на L32 без втулки: 2,5 · 20 = 50 мм за зажим. С втулкой тот же станок обработает за зажим 320 мм — в 6,4 раза больше.

Режим без втулки нужен для коротких деталей. Citizen объясняет: втулка в этом случае не нужна, а остаток прутка между втулкой и цангой, который уходит в отход, становится меньше. Переход между режимами у Cincom L12VII и L32 — простая операция, у Tornos SwissDECO, по данным производителя, занимает меньше 15 минут. Star на станках без втулки дополнительно направляет корпус шпинделя в кольце у зоны резания, чтобы бабка лучше держала нагрузку.

Пруток: калибровка и прямолинейность

Пруток скользит во втулке с минимальным зазором, поэтому его диаметр должен быть стабильным по всей длине. Втулку настраивают под диаметр: если он гуляет по длине, зазор то исчезает, то растёт, и пруток теряет опору. Tornos для SwissDECO предлагает опциональную трёхпозиционную втулку, которая позволяет работать прутком с допуском от h9 до h11. В России такой пруток поставляют по ГОСТ 14955-77: круглая сталь диаметром от 0,2 до 50 мм со снятым поверхностным слоем, квалитеты от h5 до h12. Предельные отклонения по стандарту — все в минус:

Что ещё задаёт ГОСТ 14955-77:

• овальность — не больше половины предельного отклонения по диаметру;
• местная кривизна прутков диаметром до 30 мм — не больше 0,5 мм на 1 м;
• немерная длина прутков диаметром больше 9 мм — от 1,9 до 4,0 м, по соглашению для диаметров от 10 мм — до 6 м;
• квалитеты h5–h8 — только по согласованию изготовителя с потребителем.

Прутковый податчик и остаток

Citizen описывает прутковый податчик как устройство с полкой на несколько прутков длиной от 1 до 4 м. Когда пруток кончается, податчик сам загружает следующий, и станок работает без оператора. Star GB пишет, что станки могут работать ночью без людей.

У каждого прутка остаётся концевой остаток, который нельзя обработать: его держит цанга, а в режиме с втулкой к нему добавляется участок между втулкой и цангой. На дорогих материалах — титане, нержавейке, латуни — это заметная часть стоимости партии, поэтому длину прутка, длину детали и остаток считают вместе.

Экономика: когда нужен автомат

Sandvik Coromant называет назначение станка прямо: точные детали большими партиями. Наладка дольше, чем на токарном центре: гребёнка тесная, инструмент выставляют в ограниченном пространстве. Зато потом станок режет несколькими инструментами, обрабатывает деталь с двух сторон и работает с податчиком без оператора.

Из чего складывается цена детали с автомата: наладка, отнесённая на партию; машинное время цикла; пруток с учётом остатка и калибровки; инструмент; контроль. Чем больше партия, тем меньше доля наладки. Если деталь короткая и толстая, выгоднее может оказаться токарный центр с неподвижной бабкой. Если длинная, тонкая и нужна тысячами — автомат продольного точения. Обороты и подачи посчитайте в калькуляторе режимов резания, а что указать в заявке — в статье «Как составить заявку на механообработку».