Главная Биржа Тендеры Форум

Баннер
Баннер

Вход


-= ВНИМАНИЕ! =- Эта регистрация действует только на ПОРТАЛЕ. На ФОРУМЕ и БИРЖЕ СТАНОЧНИКОВ нужно регистрироваться отдельно!



Главная СТАТЬИ И ПУБЛИКАЦИИ Многозадачное механообрабатывающее оборудование - Пути выбора
Многозадачное механообрабатывающее оборудование - Пути выбора PDF Печать E-mail
Рейтинг пользователей: / 5
ХудшийЛучший 
Автор: Главный Механик №4 2012   
11.12.2012 19:45

Многозадачное механообрабатывающее оборудование - Пути выбора

При выборе обрабатывающего оборудования по функциональным возможностям для обработки конкретной детали приходится принимать одно из самых важных решений: следует ли использовать отдельно токарное и фрезерное оборудование или совместить операции на многозадачном станке.

Токарный станок Slant Turn Nexus 550M уровня 1  Деталь изготовленая на станке уровня 1

Рис. 1. Токарный станок Slant Turn Nexus 550M уровня 1, способный выполнять обработку вращающимся инструментом (а). Для изготовления такой детали достаточно оборудования уровня 1, поскольку фрезерованные каналы могут быть получены вращением заготовки по оси C (б)

Использование многофункционального оборудования может дать существенную экономию средств. Возможность изготовления большинства или всех изделий за один машинный цикл при правильной оценке особенностей обработки способствует резкому сокращению непроизводительных затрат времени, в том числе на настройку оборудования. Совмещение операций также снижает вероятность ошибок и устраняет участие в процессе обработки оператора, которое требуется при использовании оборудования с автономной инструментальной оснасткой.

Тем не менее принятие такого решения не ограничивается выбором: полная или частичная обработка. В цехах обычно понимают многозадачную обработку только как использование одного станка определенного типа - токарный станок с управлением ЧПУ с вращающимся инструментом в револьверной головке. Руководители некоторых машиностроительных цехов вообще ограничиваются только таким подходом. Однако он может оказаться ошибочным. Токарный станок с вращающимся инструментом, конечно, является мощным обрабатывающим оборудованием. Однако в его конструкции имеются определенные ограничения, и эти недостатки могут отрицательно сказаться на изготавливаемой детали. Сейчас существуют машины, в которых эти недостатки преодолены. Разнообразие многофункциональных машин, доступных уже сейчас, требует внимательного рассмотрения их потенциальных возможностей по отношению к сложности обработки детали, которая может быть выполнена с их помощью.

М. Финн является инженером по развитию производства компании Mazak, а Н. Десрозерс -разработчиком программного обеспечения. Оба работают в контакте с клиентами по внедрению и отладке сложных операций механической обработки. Для предприятия возможность выполнения многоцелевых операций не является главным, основным является шаг внедрения такого процесса в производство. Для надлежащего выполнения многозадачной обработки может потребоваться изменение программного обеспечения САМ, а на некоторых предприятиях даже переход к его использованию с начальных шагов. Кроме того, особый способ крепления детали в многозадачном станке может потребовать изменений в инструментальной оснастке и траекториях движения инструментов, отличающихся от тех, которые использовались предприятием на его обрабатывающих центрах. Переход предприятия к использованию многозадачных станков должен быть основательно подготовлен. Если предприятие решается на такой шаг, его руководители просят рассказать об оптимальном пошаговом пути такой модернизации производства.

М. Финн излагает свое видение проблемы на выбор многофункционального оборудования.

Уровень 1 - классический токарный станок с револьверной головкой. По окончании обточки такой станок может поворачивать деталь в индексируемое положение для операций сверления. Возможно также выполнение операций фрезерования, однако обычное для обрабатывающих центров X-Y-Z-перемещение недоступно. Такой станок вместо этого обеспечивает совместное перемещение по осям X и Z с вращением шпинделя (ось С). Благодаря такой схеме обработки все фрезерованные поверхности находятся в достаточно точном соответствии с осью детали, ее радиусом или окружностью (рис. 1).

Hyper Quadrex - станок уровня 2  Изготовление такой детали требует оборудования уровня 2

Рис. 2. Hyper Quadrex - станок уровня 2, имеет перемещение по оси Y и шпиндель для обточки второго торца заготовка (а). Изготовление такой детали требует оборудования уровня 2, так как для формирования ее внецентренных элементов необходима возможность перемещения по оси Y (б)


Уровень 2 - оборудование, в котором вышеупомянутые ограничения устранены посредством введения оси Y. Возможность перемещения инструмента по оси Y позволяет выполнять операции внецентренного сверления отверстий и не только круглого сечения и направленных вдоль основной оси. Такая свобода перемещений позволяет выполнять высокоточные фрезерные операции вне центра заготовки. Прецизионный паз на детали показывает, что выполнение фрезерных работ на оборудовании этого уровня значительно облегчается (рис. 2).

Станок Integrex j-400

Рис. 3. Станок Integrex j-400 соответствующий уровню 3, оснащен поворотным фрезерным шпинделем

Уровень 3 - в конструкцию оборудования этого уровня введен фрезерный шпиндель, аналогичный применяемым на обрабатывающих машинных центрах (рис. 3). Начиная с этого уровня, многозадачное оборудование становится все меньше похожим на токарный станок.

Вместо револьверной головки с приводом вращения в станках этого уровня используется фрезерный шпиндель, в котором вращательное перемещение можно блокировать для удержания инструмента в неподвижном состоянии при выполнении операций точения. Если станки уровней 1 и 2 можно назвать «токарно-фрезерными», то для оборудования этого уровня больше соответствует сочетание «фрезерно-токарный» (рис. 4).

Эти станки демонстрируют различие между «токарно-фрезерным» - уровень 2 (а) и «фрезерно-токарным» - уровень 4 (б) оборудованием  Эти станки демонстрируют различие между «токарно-фрезерным» - уровень 2 (а) и «фрезерно-токарным» - уровень 4 (б) оборудованием

Рис. 4. Эти станки демонстрируют различие между «токарно-фрезерным» - уровень 2 (а) и «фрезерно-токарным» - уровень 4 (б) оборудованием

М. Финн подчеркивает, что замена револьверной головки шпинделем дает несколько преимуществ. Первое касается мощности фрезерования. Шпиндель позволяет вести фрезерование с большими нагрузками на проход, чем при использовании токарных станков с вращающимся инструментом.

Другое преимущество связано с угловыми перемещениями, поскольку конструкция шпинделя обеспечивает возможность его индексированного позиционирования по оси В. Такая особенность конструкции шпинделя позволяет выполнять операции фрезерования и сверления, никак не связанные с осью вращения заготовки. Фактически деталь, изготовленная на таком оборудовании, может вообще не иметь элементов, полученных обточкой (рис. 5).

И последнее преимущество связано с инструментальной емкостью оборудования. В то время как пространство для размещения инструмента является ограничивающим фактором при использовании револьверной головки, в машинах уровня 3 это ограничение может быть устранено использованием устройств автоматической смены инструментов и инструментального магазина как в обрабатывающем

Подобная деталь, получаемая 5-координатной обработкой, не требующая или почти не требующая обточки

Рис. 5. Подобная деталь, получаемая 5-координатной обработкой, не требующая или почти не требующая обточки, может быть изготовлена на станке 4-го уровня центре.

По словам М. Финна, некоторые предприятия выбирают такие станки не потому, что этого требует геометрия изготавливаемых деталей, а преимущественно в силу того, что при их использовании сокращаются затраты времени на подготовительные работы. Это объясняется тем, что в этом случае имеется возможность хранить требующийся инструмент в одном месте - в инструментальном магазине станка.

Уровень 4 - оборудование этого типа имеет поворотную ось В, по которой возможны подача инструмента и интерполирование, существенно упрощающих выполнение операций по обработке поверхностей сложного строения. В то время как оборудование уровня 3 имеет 4 и 1/2 оси перемещений, станки уровня 4 имеют возможности обработки резанием по пяти осям (рис. 6). М. Финн замечает, что такое изменение может показаться не столь существенным, однако это отличие позволяет обрабатывать на этих станках такие детали, которые раньше не поддавались обработке в многозадачном режиме.

Турбинные лопатки являются самым ярким примером. Для данной работы в многозадачном оборудовании применяется пятиосное фрезерование, предполагающее крепление детали за оба ее конца и производительное фрезерование со всех сторон. Это позволяет изготавливать лопатки фрезерованием заготовок значительно быстрее и с более высокой точностью, чем при использовании обрабатывающих центров, обычно применяемых для выполнения таких работ.

Эти машины четырех разных уровней демонстрируют не только поэтапное усложнение обрабатывающего оборудования, но и естественное увеличение его стоимости. М. Финн поясняет: иногда удается сэкономить на цене, используя оборудование более низкого уровня, чем требует геометрия обрабатываемой детали. Например, накладная шпиндельная головка может позволить с помощью револьверной головки станков уровней 1 или 2 выполнить фрезерование или сверление некоторых необычных элементов детали. Однако он предупреждает, что экономия на цене часто не достигается по самым разным причинам. Сама головка может оказаться достаточно дорогой, ее недостаточная жесткость может ограничивать производительность, или ее использование будет отрицательно сказываться на качестве обработки.

На станке Integrex е-1060 vertical с фрезерным шпинделем, относящемся к четвертому уровню

Рис. 6. На станке Integrex е-1060 vertical с фрезерным шпинделем, относящемся к четвертому уровню, может быть выполнена полная 5-координатная обработка

Чтобы доказать, что многозадачные машины высокого уровня при выполнении таких операций предоставляют дополнительную выгоду, производителям оборудования часто приходится прилагать много усилий для убеждения в этом новичков. С опытными пользователями наблюдается противоположная ситуация. Такие пользователи все чаще оказывают давление на производителей оборудования.

Когда пользователь, освоивший многозадачную обработку, начинает получать дополнительную прибыль от надежного и легко обслуживаемого процесса, у него появляется естественное желание включить еще большее количество деталей в цикл многозадачной обработки. Для таких пользователей существует еще более высокий уровень многозадачного оборудования.

Уровень 5. Оборудование этого типа располагает возможностями выполнения ряда операций в дополнение к точению, фрезерованию и сверлению. Эти станки обычно изготавливают на заказ, так как идеальное оборудование 5-го уровня, по-видимому, должно быть и уникальным. В спектр операций, выполняемых на оборудовании этого типа, входят шлифование, хонингование, полировка и зубонарезание.

Станок 5-го уровня  Станок 5-го уровня

Рис. 7. Станки 5 уровня: выполнение операций (а) - зубонарезание (б) - шлифование

Стартовой точкой для перехода к таким операциям является использование оборудования 4-го уровня, которое затем дополняется или модернизируется в соответствии с требуемым объемом механической обработки, включенной в единый автоматизированный цикл.

П. Зелински,
главный редактор журнала Modem Machine Shop

Главный Механик №4 2012



Следующие материалы:
Предыдущие материалы:

Обновлено 03.04.2013 21:11
 

Просьба оставлять свои комментарии. Этим вы поможете развитию сайта, сделав его содержание более полезным! Также в комментариях можно писать о замеченных ошибках и неработающий ссылках.


Защитный код
Обновить