Швейцарские токарные станки: прецизионное мастерство для часового дела

Швейцарский принцип разработан в Швейцарии в 1800-х для точения очень мелких, сложных и длинных часовных деталей. Часовая промышленность долго была важна для швейцарцев, поэтому они изобрели швейцарский токарный станок, делающий мелкие детали, невозможные на обычном «фиксированном головстаке». Причина — экстремальное отношение длины к диаметру во многих часовных деталях и малые диаметры, требующие ювелирной точности с малым спец-инструментом.

Токарная обработка с фиксированным головстаком

Принцип фиксированного головстака склонен к дефлекции детали от давления резеля при отношении длины к диаметру выше 4:1. Это был нормальный предел на обычном токарном: заготовка выдвигалась на длину, затем пруток точился до заданного диаметра. В некоторых случаях можно выйти за 4:1 в зависимости от размера заготовки, длины/диаметра точения и числа проходов для чистовой обработки.

Припуск (tailstock) и упор (steady rest) помогают точить большие длины, но эффективны только на крупных деталях. В диаметрах, где работают швейцарские станки, обычно пруток до 38 мм — и основное использование под 1 дюйм (25,4 мм).

Швейцарский автомат называют по-разному: Swiss Type, Swiss Screw Machine, Sliding Headstock Lathe и др. Швейцарские ЧПУ-станки используются в отраслях, где ничего иное не так эффективно: медицинские инструменты, костные винты, дентальные импланты, контактные штыри электрических разъемов, часовные детали и многие другие мелкие, сложные детали ИСКЛЮЧИТЕЛЬНО из прутка.

Швейцарские автоматические токарные станки спроектированы специально для пруткового материала и обычно используют прутки 3,6 м (12 футов). Во многих случаях — автоматические магазинные пруткоподатчики, стягивающие несколько прутков, автоматически перезагружающиеся при исчерпании. Высоковольное производство — обычная практика на швейцарских ЧПУ.

Очень редкий случай — использование швейцарского для вторичных операций, когда точеную деталь перезажимают в главном шпинделе для доп. работы.

Типичные детали для швейцарских станков

Ключевой фактор эффективности швейцарского станка для длинных тонких деталей из прутка — направляющая втулка (guide bushing). Втулка монтируется в литье головстака, её ВН размерен под диаметр прутка с точностью до десятых. Пруток зажимается в коллете в скользящем головстаке ЗА втулкой. Пруток проталкивается через втулку (ось Z), а резели, расположенные прямо перед втулкой, входят на заданный диаметр (ось X) — точение происходит с практически нулевой дефлекцией заготовки.

В ранние камераные швейцарские автоматы втулка была неповоротной. Пруток должен был быть центробежно зашлифован к очень точному допуску для постоянного плотного сочетания с ВН втулки. Пруток вращался в неповоротной втулке — высокое трение, требовало подачи режущего масла и в втулку, и к резелям.

Сегодня почти все производители швейцарских станков включают приводную, синхронную втулку, вращающуюся 1:1 с коллетом головстака — устраняет большую часть трения и нагрева. Тем не менее, большинство швейцарских домов все еще используют режущее масло, а не водорастворимую СОЖ. Масло смазывает станок, предотвращает ржавчину и преждевременный износ. Б/у швейцарские станки теряют много стоимости, если использовалась водная СОЖ — их очень сложно перепродать, когда это известно покупателю.

Современные ЧПУ-швейцарские автоматы ушли далеко от оригинальных камераных, строго токарных. Сегодня почти все имеют два шпинделя — главный и под-шпиндель — каждый с независимой «C» осью, приводным инструментом для каждого шпинделя и «Y» осью, позволяющей приводному инструменту двигаться выше и ниже центра. Многие производители также включают «B» или вращательную ось для блока инструментов, выполняющего полные элементы на детали.

Помимо современных достижений, существуют гибридные модели от нескольких производителей, предлагающие полностью оборудованные станки, работающие И с втулкой, И без неё. Используется, когда серия деталей относительно коротка и практичнее прогнать без втулки. Для работы без втулки держатель втулки снимается, позволяя коллету головстака выступить в литье — станок работает как фиксированный головстак с линейной осью Z. Теперь заготовка может быть обычным вальцовым материалом с вариацией наружного диаметра.

На рисунках ниже показана разница между скользящим головстаком с втулкой и тем же станком без втулки для точения прямо из коллета головстака. Возможность переключения есть только на определенных брендах и моделях.

Б/у швейцарские станки обычно остаются в отличном рабочем состоянии после 8–10 лет высоковольного производства. Режущее масло сильно продлевает жизнь механике — линейные направляющие на большинстве швейцарских токарных. Мелкие и нежные детали не нагружают станок так, как 8–10-дюймовые патронные токарные.

Самые популярные швейцарские станки — Star, Citizen, Tsugami — но есть другие с меньшей долей (Tornos, Hanwha, Nexturn). Обычно найти топ-бренд 4–5 летней давности сложно — держат хорошо оборудованный швейцарский до серьезных технологических изменений перед продажей.