Обзор токарных станков с ЧПУ: конструктивные особенности, технические характеристики

Токарные станки с числовым программным управлением являются универсальным оборудованием, которое сочетает в себе свойства обрабатывающих центров и агрегатных моделей. Они предназначены для выполнения широкого спектра токарных операций и применяются на производственных линиях для серийного выпуска продукции, а также специализированных мастерских.

Назначение токарных станков с ЧПУ

Внешний вид оборудования
Внешний вид оборудования

Современные станки с ЧПУ отличаются от аналогичных моделей оборудования высокой функциональностью и возможностью настройки практически всех параметров. Современное программное обеспечение дает возможность эксплуатировать их практически в автономном режиме. Благодаря этому свойству оборудование может быть применено для изготовления сложных изделий за короткое время.

Конструктивно токарные станки с блоком ЧПУ мало чем отличаются от обычных моделей. Разница заключается в установленном блоке электронного управления работой основных компонентов. Благодаря отсутствию ручной настройки рабочих процессов нередко в подобных моделях устанавливается несколько видов резцов, что дает возможность выполнять одновременно ряд операций.

С помощью токарных станков с ЧПУ можно делать следующие виды обработки:

  • изготовление сложных деталей методом точения по внешней и внутренней плоскости;
  • выполнять операции точения вдоль заготовки;
  • максимально точное отрезание элементов детали нужной длины;
  • многие виды расточки — формирование пазов, отверстий и выемок;
  • изготовление резьбы любой конфигурации.

Важным элементом оборудования является программное обеспечение. От корректности его составления зависит качество токарной обработки, а также время ее выполнения. Но при этом интерфейс управления должен быть максимально простым.

Контроль за текущим положением резца и заготовки осуществляется с помощью датчиков. Информация от них поступает в блок электронного управления, благодаря чему повышается качество обработки.

Общие сведения о конструкции

Несмотря на кажущуюся сложность, токарные станки с ЧПУ имеют компоновку, во многом схожую с классическими моделями. В качестве дополнительных элементов могут устанавливаться сервоприводы или шаговые электродвигатели для точной настройки положения каретки.

Для определения фактической функциональности оборудования следует детально изучить его конструкцию. Ее свойства напрямую скажутся на возможности выполнения той или иной операции. Также они определят требуемые характеристики заготовки — ее размер и вес. Дополнительно следует учитывать материал изготовления детали.

Основные конструктивные компоненты специализированного станка с блоком ЧПУ:

  • станина (основание). Она является несущей конструкцией всех элементов оборудования. Помимо этого, станина уменьшает величину колебаний, возникающих в процессе работы электродвигателя;
  • шпиндельная бабка. Предназначена для установки токарных патронов различного назначения. На шпиндельную бабку передается крутящий момент от силовой установки. Изменение параметров вращения происходит с помощью коробки скоростей;
  • суппорт. Он необходим для смещения резца относительно вращающейся заготовки. Конструктивно состоит из двух кареток — верхней и нижней. На верхней установлен резцедержатель, а нижняя предназначена для смещения конструкции по направляющим станины;
  • система подачи. С ее помощью происходит смещение суппорта по одной или двум плоскостям. Движение передается на валик или ходовой винт.

Для увеличения производительности нередко устанавливают так называемую револьверную головку. Это резцедержатель сложной конфигурации, в котором предусмотрено крепления для установки нескольких резцов. Таким образом повышается скорость обработки детали.

Для выполнения широкого спектра операций с крупногабаритными заготовками применяются дополнительные устройства — тумбы. С их помощью вес детали равномерно распределяется между передней и задней бабками.

Обзор технических характеристик

Обработка деревянной заготовки
Обработка деревянной заготовки

Все токарные станки с ЧПУ можно условно разделить на два вида — с горизонтальным или вертикальным расположением резцедержателя. Чаще всего применяются модели первого типа, так как они имеют расширенный функционал. Для ознакомления с ним рекомендуется прочитать содержание паспорта оборудования. Для этого необходимо знать основные технические параметры установки.

Прежде всего учитываются габариты и вес оборудования. Они напрямую влияют на место установки, определяют требования к его обустройству. Также следует учесть суммарную мощность электрической части. Общая нагрузка не должна превышать номинальной для электросети.

Основные технические и эксплуатационные параметры токарных станков с ЧПУ:

  • максимально допустимый диаметр заготовки. Учитывается способ установки — над суппортом или над станиной;
  • длина детали и ее масса;
  • величины смещения каретки по осям координат. Для этого показателя важным является степень погрешности;
  • пределы частот вращения шпинделя головки, об/мин;
  • диаметр отверстия шпинделя;
  • характеристики подач;
  • параметры револьверной головки. Количество устанавливаемых инструментов;
  • характеристики резьбы, их тип и параметры формирования.

В качестве дополнительных компонентов следует учитывать свойства системы охлаждения и устройства для подачи СОЖ. Эти элементы оборудования необходимы для уменьшения степени нагрева детали и режущего инструмента. При большой продолжительности автономной работы необходима система удаления стружки.

Кроме характеристик токарного станка с ЧПУ важным являются параметры обрабатываемых деталей — свойства материала изготовления, конфигурация. Они учитываются при составлении программы для работы оборудования.

Эксплуатационные качества

Станок с вертикально расположенным резцом
Станок с вертикально расположенным резцом

Наличие блока ЧПУ предусматривает возможность работы токарных станков в нескольких режимах — автоматическом или полуавтоматическом. В первом случае повышается скорость обработки деталей, но при этом снижается контроль за качеством операции. Полуавтоматический режим применяется при сложной обработке.

При активации полуавтоматического режима происходит выполнение одной операции, после чего установка останавливается. Для продолжения процесса обработки оператор должен вручную запустить следующую операцию. Такая методика актуальна при изготовлении штучных деталей. Это дает возможность замерить фактические характеристики заготовки и в случае надобности провести корректировку программы.

Автоматический режим работы актуален для массового производства. При этом используются стандартные программы, которые изменяются только в случае изготовления другого типа изделия.

Несмотря на все преимущества станки с ЧПУ требовательны к условиям эксплуатации:

  • соблюдение температурного и влажностного режима в рабочем помещении;
  • проведение периодических проверок работы компонентов оборудования — шаговых электродвигателей или сервоприводов, отсутствие люфта при движении каретки и вращении шпиндельной бабки;
  • адаптация программного обеспечения под конкретную модель CNC. Это необходимо в том случае, если происходит расширение функциональных возможностей оборудования;
  • требования к параметрам электросети. Блок числового программного управления чувствителен к перепадам напряжения;
  • обустройство места установки. Оборудование этого типа характеризуется достаточно большой массой и размерами. Поэтому для него необходимо сделать бетонное основание или установить специальные регулируемые опоры. Последний вариант является более приемлемым, так как эти компоненты способствуют снижению вибрации во время работы.

Во всем остальном эксплуатация установок с блоком числового программного управления ничем не отличается от практики обслуживания аналогичного оборудования. Важно также учитывать рекомендации производителей, которые указаны в техническом паспорте.

Для анализа сложности выполняемых операций рекомендуется ознакомиться с видеоматериалом: