Швейцарские станки: фундамент современного производства

Откуда начался швейцарский станок — и где он сейчас

Фотография оригинального швейцарского станка заставила задуматься об истоках этой технологии.

Пока швейцарский винторезный станок существует с начала XIX века, сегодня швейцарская токарная обработка — топовый производственный метод почти для каждой отрасли. Возможность, которую использует практически каждый современный машиностроительный цех для быстрого производства точных деталей для множества отраслей.

Откуда начался швейцарский станок? И как он эволюционировал в такой важный метод точной токарной обработки с ЧПУ сегодня?

Происхождение швейцарского винторезного станка

Название получил от изобретения в Швейцарии в начале 1800-х. Под давлением Индустриальной революции швейцарские часники должны были не только производить исключительное качество, но и в больших объемах для конкурентоспособности.

Автоматизация стала ключом к успеху швейцарской часовой индустрии, приведя к созданию швейцарского винторезного токарного станка: станка, способного обрабатывать длинные, тонкие, сложные детали — в данном случае часы винты — с относительной скоростью и высокой точностью.

Те ранние станки использовали дисковый кулачок (disc cam) для вращения инструмента к заготовке, удерживаемой в коллете и поддерживаемой направляющей втулкой. Дисковые кулачки двигали инструменты по радиалу, одновременно меняя положение головки.

Современные автоматические швейцарские станки сильно отличаются — и далеко превосходят точность ранних XIX-вековых токарных станков. Тем не менее, та же базовая технология, сделавшая швейцарских часников знаменитыми, остается жизненно важной частью промышленного ландшафта сегодня.

Улучшения в XX и XXI веках

В последние годы швейцарский станок стал must-have для многих производителей компонентов. Как XIX-вековые часники стали конкурентоспособнее благодаря новому уровню автоматизации оригинального швейцарского токарного станка, сегодня производители получают конкурентное преимущество от современных разработок:

• Расширяющийся набор инструментальных возможностей;
• Улучшения в сервокоммуникации и скорости;
• Виртуальное исключение вторичных операций.

В 1970-х числовая программная управление (CNC) было внедрено в дизайн швейцарского винторезного станка. Вместе с добавлением турелей, ганг-слайдов (gang slides) и второстепенных шпинделей в инструментальных зонах это привело к повышению скорости и точности.

В результате швейцарский ЧПУ-винторезной станок теперь удовлетворяет высокообъемные требования с одним оператором, поддерживая:

• Детали, вращающиеся со скоростью до 15 000 об/мин — или с живым инструментом (live tooling) до 10 000 об/мин;
• Допуски от ±0,0002" (±0,00508 мм) до ±0,0005" (±0,0127 мм).

Способность производить больше деталей за меньше времени с высокой точностью переводится в конкурентную цену.

Другие улучшения мотивированы желанием сэкономить время и деньги. Например, станок использует атрибуты: динамическую систему подачи прутка, направляющие втулки, второстепенные шпиндели для экономии времени и денег через:

• Повышенную продуктивность — ниже стоимость детали и меньше время на изготовление;
• Сокращение времени наладки и смены инструмента — короче производственные циклы повторных заказов и ниже долгосрочная стоимость детали;
• Повышенный uptime благодаря ЧПУ-программированию и системе подачи прутка, позволяя станкам работать без присмотра или даже в режиме «lights out».

С доп. улучшениями сервоприводов и управлением, а также высокодавленными СОЖ, швейцарские станки стали постоянным элементом во всех отраслях — особенно в медприборах, авиакосмике и электронике, где встречаются экстремально жесткие допуски, сложные геометрии и экзотические металлы и сплавы.

Инструментальные улучшения в современном швейцарском станке

Швейцарский токарный центр дает много преимуществ благодаря широкому ассортименту токарных инструментов и уникальной архитектуре инструментальной зоны.

Пруток подается через зажимной коллет, где головка зажимает его. Пруток позиционируется направляющей втулкой — которая практически сводит дефлекцию к нулю — и выходит в зону инструментов.

В отличие от головки обычного токарного станка, остающейся неподвижной, головка швейцарского станка движется вдоль оси Z, а движение прутка выступает подачей для удаления материала. Поскольку детали изготавливаются одновременным движением и материала, и инструмента, uptime и скорость износа инструмента снижаются.

Некоторые швейцарские станки размещают 20+ инструментов в зоне инструментов, многие с живым инструментом, исключающим вторичные операции для сложных деталей. Кроме того, близкая геометрия станка позволяет инструменту работать в миллиметрах от заготовки, сокращая chip-to-chip время до секунды или меньше.

Последняя технология LFV

В последней разработке швейцарские станки вроде Citizen L12 — важная часть парка Metal Cutting и наши возможности ЧПУ-обработки — предлагают программируемое точное управление размером стружки с использованием технологии резки с низкочастотной вибрацией (Low Frequency Vibration — LFV).

Швейцарская токарная обработка с LFV улучшает способность делать очень тонкие резки за счет уменьшения размера стружки и устранения дефлекции на очень малых диаметрах. Программируемое управление стружкой:

• Дробит стружку, чтобы она не путалась с материалом или инструментом;
• Снижает сопротивление резанию;
• Уменьшает или исключает потребность в высокодавленном СОЖ;
• Исключает образование заусенца (built-up edge);
• Снижает риск деформации за счет предотвращения роста температуры станка;
• Продлевает жизнь инструмента.

Жизненно важная часть точной ЧПУ-обработки

Вместе все возможности современного швейцарского ЧПУ-станка позволяют ему производить жесткие допуски и сложные детали, которые часто сразу со станка готовы к отгрузке. Это делает швейцарский станок важным методом в точной ЧПУ-обработке.

Чтобы узнать об атрибутах и преимуществах современной швейцарской токарной обработки, скачайте наше бесплатное руководство Swiss Machine FAQs.