токарный

 1

фрезерный

 2

3

4

5

6

7

8

9

10

С т а н к о с т р о е н и е   с е г о д н я

                    История¨

     Металлообрабатывающие станки строят более 200 лет. Трансмиссии уступили место индивидуальному приводу, потом появились подшипники. С начала прошлого века все более или менее устоялось и ничего нового не происходило…варьировали, тиражировали, лучший токарно-винторезный станок  30-х годов мало чем отличался от такого же 80-х.

 Новые достижения, как результат тех. прогресса¨

      Новые возможности, открывшиеся в последние десятилетия,  привели к очередному качественному скачку в станкостроении. Главный фактор – это, конечно, достижения электроники, но о программном управлении позже. Отметим ряд других вновь приобретенных признаков, которые характерны для современных металлообрабатывающих станков.

  приводы¨

       Основной силовой привод станка – трехфазный асинхронный двигатель со времен Доливо-Добровольского изменился мало, но появившиеся недавно надежные, компактные и с высоким  КПД  преобразователи частоты привели к изменению традиционной конструкции станка. Возможность плавного изменения скорости в широком диапазоне позволили практически отказаться от главной шестереночной коробки передач и реализовать идею постоянства скорости резанья при токарной и расточной обработке.

      Привод постоянного тока также стал доступнее, - специализированные БИС и макро мощные интегральные схемы превратили капризные и громоздкие схемы следящего привода в дешевые и надежные устройства. Достижения в области производства постоянных магнитов с высокой коарцетивной силой расширили область применения шаговых двигателей, размыли границу между типами двигателей, позволили отказаться от централизованной раздачи движения в станке и реализовывать местные силовые узлы (приводной инструмент в магазине, моторная задняя бабка, автономный обрабатывающий центр).

       Автономные приводы подач по координатам станка, когда каждый квант движения отслеживается по обратной связи, как это реализовано в станках с программным управлением, также упрощает механику, - в таком станке шестеренок не больше, чем в электронных часах.

 направляющие¨

       Это основной узел в станке, который, изнашиваясь, приводит к снижению точности, причиняет наибольшие неудобства при ремонте, ограничивает срок службы станка. Традиционные чугунные направляющие скольжения не сдают свои позиции. Теперь они выполняются из особого мелкозернистого, способного принимать закалку чугуна, их обрабатывают ТВЧ, термически нормализуют и шлифуют по высокому классу на прецизионном оборудовании. На ответную поверхность тоже наносят специальное покрытие.

       Но на смену таким направляющим пришли и активно внедряются линейные подшипники. Так же, как в прошлом веке бронзовые втулки были заменены серийными подшипниками шариковые,  роликовые и игольчатые линейные направляющие вышли из стадии эксперимента и активно вытесняют традиционные плоские чугунные направляющие. И в эпоху бронзовых втулок можно было кустарно изготовить единичный шарикоподшипник,  однако скептикам это ничего не доказывало, - и жесткость не та, и габариты проигрывают. Потребовались специализированные станки и целые производства, чтобы шарикоподшипник стал общеупотребимым.

       SRG-серия линейных подшипников японского концерна THK, например, демонстрирует, что это поистине революционная новация: получается жесткая, компактная, легкоподвижная, не требующая ухода и, главное, удивительно  долговечная пара.  Большую выгоду от использования линейных подшипников можно получить при капитальном ремонте станка, – чтобы получить прецизионную пару, достаточно  закрепить на конструкцию элементы покупного изделия.

 Шпиндели¨

      Основные требования к силовому шпинделю станка это жесткость, безвибрационность и точность кругового движения, стабильность во времени, безлюфтовость, нетребовательность к уходу. До сих пор разрабатываются для этой цели специальные шариковые и роликовые подшипники, здесь и повышенные требования к точности, и касание шарика по дуге, и предварительная напряженность конструкции. В особо точных шлифовальных станках применяются трех сегментные подшипники скольжения, работающие на масляной пленке.  Распространение получили и шпиндель-моторы, выполненные как автономные конструкционные блоки на прецизионных радиально-упорных подшипниках с предварительным натягом.

 Винтовые пары¨

     Немалые неприятности доставляют обычно пользователю и винтовые пары: возникновение люфта, дискретное перемещение при малых подачах, зависимость от условий смазки. Новое здесь - это шарико-винтовые пары.  Это, по сути, подшипники на винтовой паре, где, так же, как и в линейных подшипниках, шарики помещены в сепаратор, который через специальный канал закольцован по кругу.

 Магазины и паллеты¨

      Магазины инструментов, линейные и револьверные, появились для  обслуживания станков с программным управлением, они лишь удерживают и точно фиксируют инструмент, не участвующий в данный момент в работе. Их нужно отличать от револьверных и линейных головок-держателей, на которых инструмент взаимодействует с обрабатываемой деталью. Находит применение большое разнообразие конструкций этих узлов, втч и с приводным инструментом. Они позволяют автоматизировать оставшуюся часть работы станочника – смену, замену  инструмента, снятие готовой детали и установку заготовки.

         Появились специальные манипуляторы и транспортеры для удаления стружки из операционного пространства, для этой же цели стол станка конструируют с наклоном 45 и даже 90 градусов.

        Для токарных станков интересным новшеством является замена задней бабки вторым приводным шпинделем, такое решение позволяет продолжить обработку детали после ее отрезки от прутка.

 Новые инструменты¨

           Какие новые тенденции отмечаются на рынке инструмента. Это, прежде всего, сборный инструмент с качественно выполненным узлом стыковки и сменными режущими пластинами, характерно использование подвода СОЖ в зону резанья через внутренние каналы инструмента. Сами пластины выпускаются в огромном ассортименте, возросла их твердость и стойкость, появились фирмы, перетачивающие и утилизирующие эти пластины. Все больше компаний, специализируются на изготовлении инструмента на заказ.

        Алмазный инструмент развивается в трех направлениях. Поликристаллические запрессовки в зоне резанья, напыление микронных слоев носителя с алмазными зернами на плоскости и даже лезвия инструмента и, наконец, использование монокристаллов, как правило, в специально заказываемых инструментах.

      Отмечается широкое применение протяжек, причем, они используются и на обычном оборудовании и позволяют удовлетворять возрастающие требования по классу точности и чистоте для отверстий различных сечений и внутренних полостей.

 Программное управление¨

            CNC computer numerical control - компьютерное числовое программное управление. В привычной аббревиатуре ЧПУ не хватает главного: “компьютерное”, поэтому правильнее использовать распространенное теперь CNC-сокращение.

          Колоссальный совместный труд по созданию современной CNC-системы прошел тот же затратный и избыточный путь отбора целесообразных решений, как и всякая эволюция. Независимые разработчики, ревниво оценивающие удачные идеи конкурентов, постепенно сблизили свои позиции и создали тот программно-аппаратный комплекс, который понимается под аббревиатурой CNC. Современная электроника вместила все эти сложности в недорогие, надежные и компактные аппараты.

         Программное управление абстрагируется от кинематики станка и оперирует  лишь перемещениям по отдельным координатам или управляемым осям. Возможности CNC-системы, которые не всегда обязательно использовать, колоссальны: декартовы, полярные и цилиндрические системы координат, учет срока службы инструмента, коррекция на его износ, компенсация   люфтов в механических узлах, автоматическая смена инструмента, контрольные замеры с высочайшей точностью. Возможны автономная и групповая работа в составе гибких производственных модулей и систем.

          При токарной обработке, например, отпадает необходимость связывать механически движения шпинделя и подач, а значит на CNC-станке отсутствуют шестереночные коробки передач и раздаточные механизмы, а любая резьба: конусная, с переменным шагом,  многозаходная, внешняя и внутренняя свободно программируется. А если на станке предусмотрен приводной инструмент, возможны фрезерные циклы на торце тела вращения и на его цилиндрической поверхности, при этом программист просто использует еще одну управляемую ось координат.

    Пользоваться этим чудом можно на разных уровнях: примитивный мастер-режим: “делай, как я”,  привычные G-функции, DIN/ISO или M-коды, полномасштабное программирование с возможностью использования встроенного языка описания графических объектов и стыковкой с САПР (сист.авт.проектир.)

     Fanuc MSD501/2,   Heidenhain TNC 426,   Siemens Sinumerik 840 D,MSG 805 MAPPS, TX 8i, exowin, CNC Bahnsteuerung Development II,  Seicos Sigma 21L, Fagor CNC 8055 TC… - это лишь некоторые марки из множества типов систем программного управления станками. Как правило, они преемственны, часто в разной степени усечены и приспособлены под конкретную конфигурацию станка.

      Появились независимые и заменяемые узлы – обрабатывающие центры, которые можно по необходимости устанавливать на станок и подключать в программно-аппаратный CNC-комплекс, как одну или две дополнительные управляемые координатные оси. Вообще термин «обрабатывающий центр» несколько дезориентирует пользователя, взять, например, станок фирмы MORI SEIKI   SH 5000/40   2003г выпуска, который декларируется как HorizontaleBearbeitungszentre – горизонтальный обрабатывающий центр, а это, по сути, типичный горизонтально-фрезерный станок с ЧПУ.

      Типы станков  теперь размываются, стандартные блоки и узлы позволяют при небольших затратах собирать новые станки, гибкие производственные модули и системы. Наряду с CNC системами часто предлагаются более дешевые,  локальные микропроцессорные устройства, которые автоматизируют выполнение рутинных циклов и операций на простом станке. Сюда же относятся такие устройства, как 3-х координатный индикатор позиции режущей кромки инструмента или индикатор скорости шпинделя.

 Ряд признаков по типам станков¨

        Для шлифовального станка важно, чтобы шероховатость получаемой поверхности  соответствовала ее точности. Отсюда особые требования к жесткости шпинделя и плавности хода направляющих. CNC –система или микропроцессорное управление для таких станков обязательно. Тогда длительные  циклы такие, как многократные перемещения по осям, черновая и чистовая обработка, выхаживание, термопаузы будут выполняться пунктуально. Особое внимание нужно обратить на качество защиты направляющих в условиях абразивной окружающей среды.

     Фрезерный станок предъявляет наиболее серьезные требования к жесткости, как шпинделя, так и направляющих групп, здесь сварная станина неприемлема, только массивная чугунная. Если станок предназначен для обработки массивных деталей, то стол, на котором устанавливается деталь, либо вообще не должен перемещаться, либо иметь только одну степень свободы.

        Эрозионные станки это наиболее молодое и быстро развивающееся направление станкостроения, и станки здесь наиболее разнообразны и богаты новациями. На таких станках изготовляют сложные и дорогостоящие изделия такие, как пресс-формы и штампы. Технологический  цикл обработки детали длится иногда десятки часов, такой станок немыслим без CNC –системы, брак обходится слишком дорого. Если в качестве электрода используется проволока, нужно обращать внимание на наличие устройства автоматической заправки электрода, систему рихтовки и алмазные направляющие, режим автоматического прохождения первого отверстия. Там, где работает объемный электрод, особенно актуальна процедура промывки операционного поля и точность возврата электрода в исходную позицию. Важны также достоинства генератора импульсов и системы очистки электролита.

      Наибольшее разнообразие конструкторских решений можно наблюдать среди токарных станков: от традиционных токарно-винторезных с набором гитар на все резьбы, до станков, которые и токарными то назвать трудно. Например, EMICO TURN 332MC- модульный токарный центр для комплексной обработки деталей имеет два жестких шпинделя (по 10 квт, 0-7000 об/мин), расположенных на одной оси навстречу друг другу и револьверную головку с 12 инструментами, 6 из которых приводные с  5квт двигателем. Энерговооруженность этого небольшого станка с операционным полем всего 510 на 160 мм огромна- 25 квт., даже для охлаждения СОЖ необходимы специальные меры. Можно представить себе производительность этого станка при использовании современного инструмента и всех возможностей CNC- системы.

 Выбрать станок¨

            На мировом рынке станков, как и везде, предложение превышает спрос, многие фирмы-посредники предлагают новое и восстановленное оборудование, обещают сервис и сопровождение,  рекламируют свою продукцию, как самую лучшую. В этих условиях трудно сориентироваться, в пестроте марок и схожести характеристик. Международное разделение труда привело к тому, что в страны Юго-Восточной азии и Китай переместились наиболее трудоемкие производства, а разработка нового и доводка готового остались за традиционными центрами станкостроения. Страны советского пост-пространства, прежде всего Восточная Европа, а теперь уже и Россия в этом разделении труда занимают теневую нишу. Для сборки станков приобретаются некондиционные и уцененные узлы, фальсифицируются известные марки, проводится некачественный ремонт и псевдомодернизация, есть случаи и прямого обмана покупателя.

       Чтобы при выборе станка по возможности избежать ошибок и проверить обоснованность цены, обратитесь за консультацией к независимым экспертам, просмотрите альтернативные варианты и проведите квалифицированный анализ оборудования.