Конструкция, параметры и выбор токарно-фрезерного станка с ЧПУ

До недавнего времени операции токарной обработки и фрезерования выполнялись на различных моделях оборудования. Но благодаря развитию станкостроения и новым технологиям эти функции удалось объединить в одной конструкции. Современный токарно-фрезерный комплекс с ЧПУ может одновременно выполнять несколько типов обработки металла с высокой точностью.

Общие сведения о конструкции

Пример токарно-фрезерной установки

Главным отличием токарно-фрезерного оборудования от аналогичных классических моделей является наличие ЧПУ. Оно необходимо для повышения качества обработки заготовок и минимизации влияния «человеческого фактора» во время выполнения работы.

Однако это влечет за собой увеличение сложности оборудования – электронные блоки необходимы для согласования действий различных компонентов станка. К тому же наличие этих агрегатов значительно увеличивает размеры оборудования. Это обусловлено разделением функций (фрезеровальной и токарной), которые могут выполнять отдельные блоки оборудования.

С помощью токарно-фрезерных агрегатов с блоком ЧПУ появляется возможность делать следующие операции:

токарная обработка деталей различной формы. К ним относятся наружная и внутренняя обработка по металлу, формирование резьбы, формирование уступов и неровностей сложной формы;
фрезерные работы. Их тип зависит от конфигурации режущей части инструмента. Это может быть первичная черновая обработка поверхности или чистовая завершающая стадия формирования окончательной формы детали.

Если в конструкции станка предусмотрена только одна подвижная рабочая головка – она должна иметь конус для установки резца или фрезы. Чаще всего это модели HSK, Capto или BT. Конструкция зависит от посадочных размеров инструмента и параметров нагрузки на держатель во время выполнения определенной операции.

Аналогичными свойствами обладают токарные станки револьверного типа. Но из-за низкой скорости перемещения рабочего инструмента перечень их функций ограничен по сравнению с токарно-фрезерными центрами, управляющими от ЧПУ.

Классификация токарно-фрезерных станков

Схема станка с противошпинделем

Выбор оборудования напрямую зависит от характеристик, которыми должен обладать токарно-фрезерный агрегат. Но не менее важным является специфика его конструкции. Она определит объем выполняемых операций и степень автоматизации работы.

Один из самых простых способов объединить токарную и фрезеровальную функцию в одной установке – применить два типа головок для выполнения этих операций. Но при этом значительно увеличивается размер оборудования и повышается сложность его обслуживания. Поэтому в последнее время более популярны другие типы малогабаритных станков с ЧПУ по металлу:

с противошпинделем. Вместо традиционной задней бабки в конструкцию добавлен еще один полноценный шпиндель. Это дает возможность выполнять обработку детали одновременно с двух сторон, но при условии наличия двух отдельных рабочих головок. Такие станки являются универсальными и способны делать практически все типы токарных и фрезеровальных операций;
с С-осью. Для этих конструкций предусмотрена возможность изменения положения рабочей головки в нескольких плоскостях координат. Дополнительно для увеличения функциональности обработки по металлу они имеют сменные головки револьверного типа. С помощью ЧПУ изменяется не только скорость вращения заготовки, но и ее положение относительно режущего инструмента. Это дает возможность изготавливать сложные конструкции – червячные передачи, коленчатые валы и точная обработка подшипников.

Оптимальным вариантом является использование в оборудовании универсальной шпиндельной головки. Она предназначена для установки резцов и фрез с различной конфигурацией в токарно-фрезерный агрегат. Недостатком подобной конструкции является невозможность выполнения нескольких операций одновременно.

При выборе модели описываемого станка необходимо определиться с параметрами ЧПУ. От них зависит точность выполнения работ, а также степень управления теми или иными агрегатами оборудования.

Перечень технических параметров

Токарно-фрезеровальный комплекс с универсальной шпиндельной головкой

Определившись с типом оборудования можно приступать к анализу его основных технических характеристик. Они зависят от специфики конструкции, а также ее эксплуатационных качеств. Перечень характеристик можно условно разделить на токарные и фрезеровальные.

Определяющим условием являются параметры блока ЧПУ. К ним относятся степень его адаптивности к новым внешним факторам и перечень выполняемых операций. Оптимальным вариантом является возможность внесения корректировок в работу программы непосредственно во время выполнения работы. Это позволит избежать появления брака или избежать ошибки, которая повлечет за собой частичный и полный выход дорогостоящего оборудования из строя.

После анализа параметров числового программного управления можно приступать к изучению основных характеристик малогабаритного оборудования по металлу:

максимальная и минимальная длина заготовки, возможность ее фиксации в центрах;
пределы оборотов шпиндельной головки;
форма конуса;
характеристики продольного и поперечного шагов рабочего инструмента;
точность позиционирования фрезы или резца;
количество посадочных мест в патроне револьверного типа;
номинальная мощность силовой установки;
характеристики системы охлаждения.

Наличие последней является обязательным. Токарно-фрезерный станок может работать на высоких скоростях, что влечет за собой повышение температуры на поверхности заготовки. Это может привести к налипанию стружки и металлической пыли на резце. Таким образом она может быстро выйти из строя.

Для удаления отходов производства в некоторых моделях предусмотрен специальный транспортер для уборки стружки. Он предотвращает засорение узлов и агрегатов станка.