Типы станков с ЧПУ: выбор правильного инструмента для прецизионной обработки

Мы годами хвалим возможности станков с ЧПУ (компьютерным числовым управлением). И с хорошей причиной!

Детали, обработанные на ЧПУ, многократно соответствуют точным спецификациям и достигают экстремально жестких допусков в больших объемах. Преобразование материалов в готовые, пригодные детали ценится во многих отраслях по всему миру. Точно, как это происходит, может казаться загадкой, поэтому эта статья посвящена рассказу о 4 типах станков с ЧПУ: как они работают, какие материалы обрабатывают, примеры и больше.

Хотя этот список не претендует на исчерпывательность, мы делимся рабочими лошадками индустрии ЧПУ-обработки; станками, которые вы скорее всего найдете в репутабельных цехах ЧПУ.

Два ключевых аспекта ЧПУ-обработки

Чтобы подготовить почву для обсуждения станков ЧПУ, давайте охватим два базовых аспекта ЧПУ-обработки: техники и диапазон движения. Знание этих ключей к пониманию типов станков.

Техники, выполняемые станками ЧПУ:

• Фрезерование — вращающийся режущий инструмент контактирует с неподвижной заготовкой
• Токарная обработка — заготовка вращается и контактирует с режущим инструментом
• Сверление — вращающийся режущий инструмент делает отверстие в заготовке
• Растачивание — режущий инструмент удаляет материал внутри внутренней полости заготовки
• Пиление — пильный диск режет узкую щель в заготовке

Диапазон движения определяет, что может сделать инструмент в ЧПУ-фрезерном станке, включающий 2-, 3-, 4- и полноценные 5-осевые варианты. Мы взяли эту иллюстрацию и следующее объяснение из нашего блога Что такое ЧПУ-фрезерный станок?

• 2-осевой станок — Движение только по осям X и Y
• 3-осевой станок — Движение по осям X, Y и Z
• 4-осевой станок — Движение по осям X, Y, Z с дополнительной осью B для вращения стола, давая доступ со всех сторон заготовки; обычно ограничен горизонтальными станками (некоторые передовые цехи используют 4-осевые вертикальные станки)

Хорошо, я только что упомянул и горизонтальные, и вертикальные станки. Это две основные конфигурации шпинделя в ЧПУ-фрезерном станке, так что начнем с этих типов станков.

1. Горизонтальный центр обработки с ЧПУ (CNC Horizontal Machine Center)

Горизонтальный станок с ЧПУ имеет горизонтально ориентированный шпиндель оси Z, обычно работающий параллельно длине станка. Шпиндель навигирует по вертикальной оси Y и горизонтальной оси X. Заготовки закрепляются на паллетах и приспособлениях, движущихся по оси Z, с осью B, обеспечивающей вращение.

Горизонтальная ориентация предлагает несколько преимуществ, включая возможность обработки с четырех сторон, выполнения множественных операций без смены приспособлений и фрезерования сложных деталей. Конструкция особенно хороша для бесперебойного производственного процесса, так как стружка падает от заготовки (меньше ручной очистки, выше производительность).

Эти станки могут обрабатывать широкий спектр материалов: алюминий, сталь, титан и различные композиты, делая их универсальными инструментами во многих отраслях: авто, аэро, медицинские приборы и энергетика.

Примеры горизонтальных центров обработки с ЧПУ

Toyoda FH500J (больше не предлагается, новейшая версия здесь: FJ5000S) — компактный, высокоскоростной, эффективный и точный. Он обладает шпинделем 15 000 об/мин, быстрой подачей 2362 дюйм/мин и прямым приводом стола оси B, позволяющим оси B быть программируемой в 360 000 отдельных позиций в полном 360-градусном вращении. Максимальная высота заготовки более 39 дюймов с максимальной нагрузкой 1540 фунтов.

Doosan NHP 5500 создан для высокой производительности, точности и эффективности. Он обладает шпинделем 10 000 об/мин, быстрой подачей 2362 дюйм/мин и вмещает максимальную высоту заготовки 43,3 дюйма и максимальную нагрузку 1763 фунта.

2. Вертикальный центр обработки с ЧПУ (CNC Vertical Machine Center)

В вертикальных станках с ЧПУ ось шпинделя (ось Z) вертикально выровнена. Эти станки обладают C-колонным дизайном, где шпиндель движется вертикально, в то время как стол с заготовкой смещается по осям X и Y горизонтально.

Идеальны для обработки крупносерийных, быстрых проектов, эти станки способны выполнять множество операций обработки с высокой точностью и эффективностью. Вертикальные станки ЧПУ ценятся за их универсальность, автоматизацию и способность соблюдать жесткие допуски.

Большинство вертикальных центров обработки не имеют сменщиков паллетов, поэтому загрузка деталей и резание происходят в одной зоне; станок не может работать, пока оператор загружает/разгружает его.

Добавление индексатора к ЧПУ-токарному станку вводит ось вращения A (обычно вертикальный станок ЧПУ дает только движения X, Y, Z). Это эффективно трансформирует станок в 4-осевую ЧПУ-систему, позволяя токарному станку вращать заготовку к различным углам во время обработки.

Эти станки могут обрабатывать широкий спектр материалов: металлы (алюминий, сталь, титан), пластики, композиты и определенные виды дерева, и они интегральны для нескольких отраслей: авто, аэро, медицина, электроника, а также общее машиностроение.

Пример вертикального центра обработки с ЧПУ

Doosan DNM 750L II — универсальный, эффективный и высокоточный, с шпинделем 12 000 об/мин, быстрой скоростью перемещения 945 дюйм/мин и автоматическим сменщиком инструмента. Вмещает максимальную нагрузку 3306 фунтов и обладает передовым управлением СОЖ и стружкой, настраиваемым инструментом и опциями автоматизации, а также возможностями удаленного мониторинга.

3. ЧПУ-токарный станок (CNC Turning Center / CNC Lathe)

Спроектированные для точности и повторяемости, ЧПУ-токарные станки используют режущий инструмент для удаления материала от вращающейся заготовки. ЧПУ-токарные станки могут быть сконфигурированы для включения дополнительных «живых инструментов» для специфических фрезерных задач — резания, фасовки, нарезания резьбы, сверления — в дополнение к точению. Патрон и зажимы держат деталь с радиальной симметрией. Револьверная головка держит инструменты для обработки внешних и внутренних поверхностей токарной обработкой, растачиванием или сверлением.

Токарные станки могут обрабатывать широкий спектр материалов: металлы (алюминий, сталь, титан), пластики и композиты, и они интегральны для нескольких отраслей: авто, аэро, медицина, электроника, энергетика и оборона.

Пример ЧПУ-токарного станка

Muratec MW200 и MW400 — оба двухшпиндельные, портально-подаваемые токарные станки. Портал подбирает деталь; один шпиндель держит деталь внутри и режет снаружи, в то время как другой держит снаружи и режет внутри. Плюс портал выполняет всю загрузку и разгрузку.

4. ЧПУ-шпонофрезерный станок (CNC Gear Shaper)

ЧПУ-шпонофрезерный станок используется для нарезки зубьев различных типов шестерен, включая цилиндрические, косые и внутренние. Известен высокой точностью, автоматизацией и гибкостью, ЧПУ-система позволяет станку выполнять сложные движения и регулировки автоматически, что может привести к сокращению времени циклов и повышению эффективности, особенно для мелких производственных серий.

Материал шестерен выбирается за долговечность, износостойкость и способность сохранять остроту со временем. Типичные отрасли, использующие шпонофрезерные станки, включают авто, аэро, тяжелое машиностроение и другие, полагающиеся на прецизионные шестеренные компоненты для производительности и надежности продуктов.

Пример ЧПУ-шпонофрезерного станка

Gleason GP300ES — ЧПУ-шпонофрезерный станок без направляющих с диаметром 300 мм, вертикальным позиционированием и движущейся колонной для нарезки различных типов шестерен.

Существует также множество других типов станков, используемых в ЧПУ-обработке, включая ЧПУ-мойки, ЧПУ-сверлильные станки, плазменные и лазерные резаки, и ЭРОС (электроэрозионные станки, использующие электрические разряды для эрозии материала с заготовки).

Конечно, большинство высококлассных цехов ЧПУ используют какой-то тип робототехники и автоматизации для помощи в процессе ЧПУ-обработки. Роботы выполняют тяжелую работу, помогают операторам и повышают производительность.

А как насчет комбинирования операций для повышения эффективности? Многие станки ЧПУ позволяют комбинировать множественные операции. Например, токарный станок удаляет часть материала детали, затем деталь фрезеруется (сверлятся отверстия, например). Один оператор управляет обеими задачами в одном рабочем центре для создания готовой детали.

Готовы узнать больше о типах станков, используемых в Stecker Machine? В этом руководстве вы найдете длинный список ЧПУ-оборудования (который продолжает расти), выбранное Stecker. Нажмите ссылку ниже, чтобы взглянуть.

Об авторе

Тейлор служит менеджером по развитию персонала в SMC, где курирует обучение и инициативы безопасности. С практичным, hands-on подходом он адаптирует программы обучения под индивидуумов, обеспечивая, что все новые сотрудники должным образом обучены для своих ролей. Тейлор также возглавляет команду безопасности компании, выступая за культуру безопасности во всей организации.