Автоматы продольного точения

Автоматы продольного точения – это высокопродуктивные станки, используемые для обработки деталей вращения из заготовки в виде прутка. Точность калиброванного прутка по диаметру должна быть не хуже квалитета h9. Эти станки нашли широкое применение в массовом и серийном производстве благодаря их способности выполнять большой спектр операций:

• Токарные работы: такие как точение цилиндрических, конических и фигурных поверхностей; подрезка торцов; выполнение кольцевых канавок; сверление; расточка и развертывание отверстий; нарезание наружной и внутренней резьбы.
• Фрезерные работы: изготовление плоских поверхностей, граней; шпоночных и шлицевых канавок; поперечных и продольных пазов сложной формы.

На сегодняшний день мировая станкостроительная промышленность выпускает 3 вида АПТ, имеющих конструкционные отличия:

• с неподвижной передней бабкой;
• с подвижной передней бабкой со шпинделем;
• с неподвижной бабкой со шпинделем с кулачковым патроном и револьверной головкой.

Особенности автоматов продольного точения

• Высокая производительность и точность: Благодаря автоматизации и точному управлению, автоматы способны выполнять сложные операции с высокой скоростью и точностью.
• Гибкость применения: Сменные револьверные головки и настройки ЧПУ позволяют использовать станки для обработки различных деталей без необходимости длительной перенастройки.
• Минимизация ручного труда: Автоматизация загрузки материала и процесса обработки снижает потребность в прямом участии оператора, что повышает безопасность и эффективность производства.

Автоматы продольного точения являются важным элементом в производственных цепочках многих отраслей, включая автомобилестроение, аэрокосмическую промышленность и производство сложных компонентов. Современные технологии и постоянное улучшение конструкции этих станков продолжают расширять их возможности, делая их незаменимыми в высокотехнологичном производстве.

Основные узлы автомата продольного точения

Станина

Станина автомата продольного точения обычно изготавливается из высокопрочного чугуна или стали, что обеспечивает необходимую жесткость и минимизирует вибрации во время работы станка. Высокая жесткость и способность подавлять вибрации критически важны для точности и повторяемости обработки, а также для продления срока службы как самого станка, так и инструментов.

При проектировании станины учитываются многие факторы, включая предполагаемые нагрузки, типы обрабатываемых деталей и операций. Современные методы расчета и моделирования, такие как метод конечных элементов (МКЭ), позволяют оптимизировать конструкцию станины для достижения максимальной эффективности при минимальном весе и материалоемкости. Это включает в себя оптимизацию формы, размеров, распределения массы и жесткости конструкции, чтобы обеспечить наилучшие рабочие характеристики станка.

Основные функции

• Опора для компонентов станка: Станина служит опорой для патронного узла, системы подачи, рабочей зоны и всех движущихся частей. Она должна обеспечивать точное и устойчивое положение всех элементов во время работы.
• Поглощение и распределение нагрузок: В процессе работы станок испытывает различные нагрузки и вибрации. Станина должна эффективно поглощать эти вибрации и равномерно распределять нагрузку, чтобы предотвратить деформацию и износ.
• Обеспечение точности обработки: Жесткость станины напрямую влияет на точность обработки. Любые колебания или смещения могут привести к погрешностям, поэтому она должна обеспечивать стабильность положения обрабатываемой детали и инструмента во всех направлениях.
• Увеличение срока службы станка: Прочная и жесткая станина защищает механизмы станка от повреждений и износа, что увеличивает срок его службы и снижает затраты на обслуживание и ремонт.

Подвижная бабка с основным шпинделем

Подвижная бабка с основным шпинделем является ключевым узлом в автоматах продольного точения, обеспечивая вращение заготовки и её точное позиционирование в процессе обработки. Этот комплексный узел включает в себя шпиндель, механизм его привода и систему точного позиционирования.

Основной шпиндель

Основной шпиндель — это вращающийся вал, на котором закрепляется обрабатываемая заготовка. Ключевые характеристики шпинделя включают его скорость вращения, точность центрирования и способность выдерживать различные нагрузки без деформации. Шпиндель может быть оснащен различными типами патронов или другими крепёжными механизмами для фиксации заготовки.

Привод шпинделя

Привод шпинделя обеспечивает его вращение и может быть реализован через электрический мотор с механической передачей или непосредственно через встроенный в шпиндель мотор (мотор-шпиндель). Выбор типа привода влияет на точность обработки, шум во время работы и общую надёжность узла. Современные системы часто используют ЧПУ для управления скоростью и направлением вращения шпинделя, что позволяет точно адаптировать параметры обработки под конкретную задачу.

Подвижная бабка

Подвижная бабка служит для поддержки и точного позиционирования шпинделя вдоль оси станка. В зависимости от конструкции, она может перемещаться как вручную, так и под управлением ЧПУ, что позволяет автоматизировать процесс обработки и улучшить его точность. Подвижность бабки важна для выполнения различных операций, таких как сверление или растачивание, а также для обработки деталей различной длины.

Система точного позиционирования

Система точного позиционирования включает в себя механизмы и датчики, которые обеспечивают высокую точность перемещения подвижной бабки и шпинделя. Это может быть реализовано через шарико-винтовые пары, линейные направляющие с высокой точностью и системы обратной связи, которые постоянно контролируют и корректируют положение бабки во время работы станка.

Значение узла в обработке

Подвижная бабка с основным шпинделем играет центральную роль в обеспечении качества и точности обработки на автоматах продольного точения. От точности её работы напрямую зависят такие параметры готовой детали, как диаметр, длина, цилиндричность, и отсутствие биений. Благодаря высокой точности позиционирования и стабильности вращения, обеспечивается равномерное снятие слоя металла и получение деталей высокого качества с нужными геометрическими и размерными характеристиками.

В современных конструкциях станков большое внимание уделяется повышению жесткости данного узла, минимизации вибраций и оптимизации процессов управления и автоматизации, что позволяет значительно увеличить производительность и расширить спектр выполняемых операций.

Люнетная цанга

Люнетная цанга в автоматах продольного точения представляет собой важный элемент, предназначенный для поддержки и центрирования длинных и тонких обрабатываемых заготовок в процессе их обработки. Это устройство играет ключевую роль в предотвращении прогибов и вибраций заготовки, что особенно критично при выполнении точных и высококачественных операций точения, сверления, растачивания и других видов обработки. Поддержание заготовки в устойчивом и правильном положении обеспечивает получение деталей с высокой точностью размеров и геометрии.

Конструкция и принцип работы

Люнетная цанга состоит из нескольких основных элементов:

1. Корпус: Служит основой для всех остальных частей и обеспечивает крепление цанги на станке.
2. Подвижные захваты: Чаще всего в конструкции используются три или более подвижных захвата, равномерно распределенных по окружности. Они обеспечивают надежное центрирование и поддержку заготовки без деформации.
3. Механизм сжатия: Позволяет захватам плотно прилегать к обрабатываемой заготовке, обеспечивая её неподвижность в процессе работы. Механизм сжатия может быть ручным или автоматизированным, в зависимости от конструкции станка.

Особенности и преимущества

• Высокая точность обработки: Поддержание заготовки с помощью люнетной цанги значительно увеличивает точность обработки, позволяя изготавливать длинные и тонкие детали с минимальным допуском на изгиб.
• Универсальность: Цанги способны адаптироваться к заготовкам различного диаметра благодаря гибкости механизма сжатия и подвижности захватов.
• Повышенная производительность: Использование люнетной цанги минимизирует риск деформации и повреждения детали, что снижает количество брака и увеличивает общую производительность процесса.

Применение

Люнетные цанги находят широкое применение в автоматах продольного точения при изготовлении валов, осей, шпинделей и других длинных и тонких деталей, где требуется высокая точность и качество поверхности. Они особенно актуальны в авиационной, космической и точной механике, где стандарты к качеству и точности особенно высоки.

Блок неподвижных суппортов с резцами

Блок неподвижных суппортов с резцами является ключевым компонентом в конструкции автоматов продольного точения, предназначенным для выполнения различных операций на обрабатываемой заготовке. Этот блок содержит несколько суппортов, каждый из которых оснащён одним или несколькими резцами. Неподвижные суппорты фиксируются в определённых позициях вдоль рабочей зоны станка и используются для выполнения операций, таких как точение, растачивание, сверление, нарезание резьбы и других видов обработки без необходимости перемещения инструмента относительно обрабатываемой детали.

Конструкция

Конструкция блока неподвижных суппортов обычно предусматривает возможность быстрой смены резцов и настройки их положения для выполнения различных операций. Резцы крепятся на суппортах с помощью специальных державок, которые позволяют точно и надёжно фиксировать инструмент в требуемом положении.

Работа этих суппортов характеризуется высокой точностью и повторяемостью обработки. Поскольку суппорты не перемещаются во время работы, они обеспечивают исключительную стабильность и минимизацию вибраций, что крайне важно для достижения высокого качества обработанной поверхности и точных геометрических размеров детали.

Особенности и преимущества

• Высокая точность обработки: Фиксация резцов в неподвижных суппортах обеспечивает высокую точность обработки за счёт устранения лишних перемещений и вибраций.
• Быстрая смена инструментов: Благодаря конструкции державок, смена резцов может осуществляться быстро и эффективно, что уменьшает простои станка и повышает его общую производительность.
• Возможность многопозиционной обработки: Наличие нескольких неподвижных суппортов позволяет одновременно использовать разные инструменты для выполнения различных операций, что значительно ускоряет процесс обработки.
• Простота и надёжность конструкции: Неподвижные суппорты имеют относительно простую конструкцию, что делает их надёжными в эксплуатации и удобными в обслуживании.

Применение

Блок неподвижных суппортов с резцами широко используется в производстве деталей, требующих высокой точности и качества обработки, таких как валы, оси, болты и другие вращающиеся элементы. Это оборудование находит применение в самых разных отраслях промышленности, включая автомобильную, аэрокосмическую, инструментальную и многие другие.

Системы инструментальных блоков

Системы инструментальных блоков для установки приводного осевого и радиального инструмента в автоматах продольного точения — это ключевой элемент, расширяющий возможности станка за счёт использования разнообразных инструментов и выполнения множества операций без необходимости переустановки обрабатываемой детали. Эти системы позволяют автоматизировать и значительно ускорить процесс производства, обеспечивая высокую точность и качество обработки.

Системы инструментальных блоков значительно расширяют возможности автоматов продольного точения, делая их многофункциональными и высокопроизводительными станками. Эти системы обеспечивают высокую точность, гибкость и эффективность производства, что делает их неотъемлемым инструментом в современном производственном процессе.

Конструкция и функционал

Системы инструментальных блоков обычно включают в себя:

• Блоки для установки инструмента: Представляют собой модули, на которые монтируются режущие и вспомогательные инструменты. Эти блоки могут быть оснащены механизмами быстрой смены для удобства и повышения производительности.
• Приводные механизмы: Обеспечивают вращение инструмента. Могут быть как осевыми, так и радиальными, в зависимости от направления действия инструмента относительно обрабатываемой детали.
• Системы ЧПУ: Управляют положением инструментальных блоков, их перемещением и вращением, а также скоростью и направлением резания. ЧПУ позволяет программировать сложные операции и обеспечивает высокую точность обработки.

Осевые и радиальные инструменты

1. Осевые инструменты предназначены для выполнения операций вдоль оси обрабатываемой детали, например, сверления или растачивания.
2. Радиальные инструменты используются для обработки периферийных частей детали, таких как наружное точение, нарезание резьбы или фрезерование.

Преимущества

• Многофункциональность: Использование систем инструментальных блоков позволяет станку выполнять множество операций без переспецификации и переустановки детали, что значительно повышает производительность.
• Высокая точность: Точное позиционирование инструментов и возможность программирования параметров обработки гарантируют высокую точность и качество готовых изделий.
• Гибкость производства: Быстрая смена инструментов и лёгкая адаптация к различным операциям делают производство более гибким и способным адаптироваться под разнообразные задачи.
• Увеличение производительности: Минимизация времени на переналадку и возможность одновременного выполнения нескольких операций сокращает общее время изготовления продукции.

Применение

Системы инструментальных блоков находят широкое применение в автомобильной, аэрокосмической промышленности, производстве медицинского оборудования и других отраслях, где требуется высокая точность обработки и эффективность производства. Они идеально подходят для комплексной обработки деталей с различными геометриями и выполнения операций, требующих использования множества инструментов.

Контршпиндель

Контршпиндель в автоматах продольного точения — это дополнительный шпиндель, расположенный напротив основного шпинделя станка. Он используется для выполнения обратной стороны обработки детали без необходимости вторичной установки, что позволяет значительно сократить время обработки и увеличить точность готового изделия, обеспечивая высокую степень автоматизации производственного процесса.

Конструкция и функционал

Особенности конструкции:

• Вращение: Контршпиндель может вращаться, как и основной шпиндель, обеспечивая таким образом возможность обработки детали с двух сторон.
• Перемещение: Во многих моделях станков контршпиндель способен перемещаться вдоль оси для захвата детали с основного шпинделя, а также для выполнения операций точения или других видов обработки.

Функции:

• Двусторонняя обработка: Позволяет выполнять обработку с обеих сторон заготовки, что идеально подходит для комплексной обработки сложных деталей.
• Автоматическая передача деталей: Контршпиндель может автоматически захватывать и удерживать деталь для обработки её второй стороны, минимизируя необходимость вмешательства оператора.
• Высокая точность: Поскольку деталь обрабатывается без переустановки, улучшается точность соосности и геометрических параметров, сокращается риск возникновения ошибок.

Преимущества использования контршпинделя

1. Эффективность: Значительное сокращение времени обработки за счет одновременной работы с двух сторон и уменьшение времени на переустановку деталей.
2. Точность: Улучшение качества изделий благодаря уменьшению количества операций, требующих вмешательства оператора, и исключению необходимости перезагрузки деталей между операциями.
3. Автоматизация: Высокая степень автоматизации процесса обработки, что снижает трудозатраты и уменьшает вероятность человеческой ошибки.
4. Гибкость производства: Возможность быстрой настройки на производство различных деталей благодаря универсальности и многофункциональности контршпинделя.

Применение

Контршпиндель находит применение в высокотехнологичных отраслях, таких как аэрокосмическая промышленность, точное машиностроение, медицинское оборудование и других, где требуется высокая точность обработки и эффективность производства. Он идеально подходит для комплексной обработки сложных деталей, требующих выполнения множества операций, включая сверление, растачивание, фрезерование и нарезание резьбы.

Система подачи СОЖ

Система подачи смазочно-охлаждающей жидкости (СОЖ) в автоматах продольного точения играет критически важную роль в процессе обработки металла, обеспечивая смазку, охлаждение, а также очистку рабочей зоны от стружки и других отходов обработки. Правильное использование СОЖ значительно улучшает качество обработанной поверхности, продлевает срок службы инструментов и увеличивает общую производительность оборудования.

Компоненты системы подачи СОЖ

Система подачи СОЖ обычно состоит из нескольких ключевых элементов:

1. Резервуар для СОЖ: Бак, в котором хранится смазочно-охлаждающая жидкость, готовая к подаче.
2. Насосы: Устройства, обеспечивающие циркуляцию СОЖ от резервуара к рабочей зоне и обратно.
3. Фильтры: Системы очистки, которые удаляют стружку и другие загрязнения из СОЖ перед её повторным использованием.
4. Трубопроводы и форсунки: Конструкции, через которые СОЖ подаётся к месту резания, обеспечивая необходимое охлаждение и смазку.
5. Система управления: Компоненты управления, регулирующие подачу, давление и объём СОЖ в зависимости от конкретных требований процесса обработки.

Принцип работы

Система подачи СОЖ работает следующим образом:

• Подача СОЖ: Насос перекачивает жидкость из резервуара через фильтры для очистки от загрязнений и далее через трубопроводы к форсункам.
• Распыление: Форсунки распыляют СОЖ на зону резания, обеспечивая её охлаждение, смазку и удаление стружки.
• Возврат и очистка: Использованная СОЖ собирается и возвращается в резервуар, где она очищается для повторного использования.

Функции и преимущества

• Охлаждение: СОЖ уменьшает температуру в зоне резания, предотвращая перегрев инструмента и заготовки, что улучшает качество обработки и продлевает срок службы инструмента.
• Смазка: Уменьшает трение между инструментом и заготовкой, снижая износ инструмента и облегчая процесс резания.
• Удаление стружки: Помогает быстро удалять стружку из зоны резания, предотвращая её накопление и возможное повреждение инструмента или обрабатываемой детали.
• Защита от коррозии: Некоторые СОЖ обладают антикоррозийными свойствами, защищая как обрабатываемую деталь, так и сам станок от коррозии.

Система ЧПУ

Система ЧПУ (числового программного управления) автомата продольного точения — это комплексное программно-аппаратное решение, предназначенное для автоматизации процесса обработки, повышения точности и эффективности производства. Она позволяет управлять работой всех ключевых компонентов станка, включая подачу инструмента, скорость вращения шпинделя, перемещение по осям и подачу СОЖ, основываясь на предварительно заданной программе.

Ключевые компоненты системы ЧПУ

1. Программное обеспечение: ПО для программирования траектории инструмента, скоростей, подач и других параметров обработки. Программы для ЧПУ обычно создаются в специализированных CAM-системах (Computer-Aided Manufacturing) и загружаются в контроллер станка.
2. Контроллер ЧПУ: Электронное устройство, которое интерпретирует код программы и преобразует его в электрические сигналы, управляющие работой механизмов станка.
3. Исполнительные механизмы: Шпиндели, сервоприводы, подающие устройства и другие механизмы, выполняющие физические действия по командам контроллера.
4. Датчики и системы обратной связи: Устройства, контролирующие положение, скорость и другие критические параметры станка, обеспечивая высокую точность обработки.

Функции системы ЧПУ

1. Автоматическое управление: Система ЧПУ автоматизирует процесс обработки, снижая необходимость ручного управления станком и повышая производительность.
2. Точное позиционирование: Благодаря высокоточным сервоприводам и системам обратной связи, ЧПУ обеспечивает точное позиционирование инструментов, что критически важно для качества обработки.
3. Гибкость производства: Система ЧПУ позволяет быстро переходить от производства одной детали к другой, загружая соответствующую программу обработки.
4. Повышенная безопасность: Автоматизация уменьшает вероятность ошибок оператора и повышает безопасность труда.
5. Оптимизация процессов: Система ЧПУ позволяет оптимизировать параметры резания для увеличения срока службы инструмента и улучшения качества детали.

Преимущества использования системы ЧПУ

• Высокая точность и повторяемость обработки деталей, благодаря точному контролю всех процессов и операций.
• Увеличение производительности за счет сокращения времени на наладку и переналадку станков, а также автоматизации процесса обработки.
• Гибкость производственных процессов, позволяющая быстро адаптироваться под изготовление различных изделий малыми партиями или в единичном производстве.
• Сокращение производственных расходов за счет оптимизации использования материалов, сокращения отходов и снижения затрат на рабочую силу.