Продольное точение на автоматах с ЧПУ: особенности и этапы

Чем отличаются токарные автоматы от обычных станков

Токарные автоматы продольного точения с ЧПУ – особая разновидность станков. Техника требует минимального участия человека, отличается высокой автоматизацией и производительностью. Обрабатываемые заготовки подаются в виде проволоки или прутка, что исключает их многократную фиксацию и удаление.

Рис. 1 Токарный автомат

Конфигурация устройств зависит от исполнения и назначения. В частности, для работы с поперечными суппортами используется система реек и двухплечевых рычагов, отвечающая за холостые и рабочие перемещения.

Рис. 2 Система автоматизированного управления поперечными суппортами

Технические особенности обработки

При работе с ЧПУ продольного точения выполняется несколько типов операций.

Подготовка модели

Формирование цифровой модели детали с использованием систем автоматического проектирования. Современные САПР обеспечивают качественную генерацию объектов, работают со всеми типами материалов. Они позволяют не только создать компонент, но и проверить его по ключевым параметрам.

Рис. 3 Моделирование детали и процесса ее обработки

Создание кода обработки

Интерпретация модели в цифровой код, «понятный» автомату продольного точения с ЧПУ. Операция выполняется с учетом специфики оборудования и его операционной системы.

Рис. 4 Интерпретированный код для станка с ЧПУ

Настройка оборудования

Копирование информации на съемный носитель с последующей загрузкой в станок. Затем происходит калибровка оборудования в рамках предстоящих действий.

Обработка заготовки

Запуска в работу автомата продольного точения, выполняющего требуемые операции. Специалисту остается своевременно заменять заготовки и использовать подходящую оснастку.

Очередность процедур демонстрирует пример вытачивания типового вала:

Операция	Изображение	Операция	Изображение
Формирование первой ступени за счет вращения и линейной подачи заготовки, контактирующей с резцом.		Формирование очередного перехода комбинацией вращения заготовки и перемещения резца.
Переход резца на вторую ступень		Расширение нового перехода путем подачи детали
Обработка третей ступени		Отвод заготовки назад к шпиндельной бабке для выточки канавки
Подготовка перехода путем вращения детали и радиального перемещения резца		Расширение перехода
Расширение перехода за счет дальнейшей подачи детали		Формирование финишного линейного участка путем вращения и подачи будущего вала

В завершении происходит отделение готовой детали от тела заготовки. При работе с элементами, имеющими упрощенный контур, перечень операций сокращается.

Рис. 5 Финишное подрезание торца детали

Токарный автомат для продольного точения с ЧПУ используется со следующими типами резцов.

Тип резца	Изображение	Тип резца	Изображение	Тип резца	Изображение
Проходной отогнутый		Проходной упорный		Резьбовой
Проходной прямой		Подрезной		Прорезной
Отрезной		Галтельный		Расточной отогнутый
Расточной подрезной		Резьбовой (внутренняя резьба)		Расточной упорный

Для выполнения дополнительных операций задействуются вспомогательных приспособления. Так, обработка шлицов осуществляется специальной головкой, включающей:

1. Ножи.
2. Ножовку.
3. Сердечник.
4. Ползун.
5. Неподвижный палец.
6. Корпус.

После обработки головкой могут остаться следы на торце детали. Для их удаления используется подрезка.

Рис. 6 Приспособление для подрезки шлицев

Исполнение головки зависит от типа формируемых шлицев.

Операция	Конфигурация головки	Операция	Конфигурация головки
Работа с внутренними шлицами		Работа с наружными шлицами

Автоматы продольного точения могут комплектоваться приспособлениями для фрезерования, сверления и прочих операций. Главное, чтобы конфигурация станка позволяла установить соответствующую оснастку.

Рис. 7 Приспособление для точения и фрезерования

Принцип работы токарного автомата

Обработка заготовки на станке с токарным автоматом продольного точения предполагает закрепление прутка (1) во вращающемся шпинделе бабки (6) с его последующей подачей. Резцы для внешней обработки детали (3) расположены на стойке (5), для наружной (4) – на торцевом удерживающем приспособлении. Последние могут заменяться сверлами и метчиками.

Соосность заготовки и бабки обеспечивает поддерживающая втулка (2). Она предотвращает провисания, перегибы и прочие сложности при удержании компонента.

Рис. 8 Принципиальная схема работы автомата продольного точения

После обработки происходит подрезание торца и удаление готовой детали. Для данных нужд используется соответствующий модуль.

Рис. 9 Модуль торцевой подрезки

Время цикла токарной обработки

При расчете цикла точения на ЧПУ учитываются следующие временные интервалы:

• Загрузка. Издержки, связанные с установкой заготовок, подходящих резцов и прочих компонентов. Чем сложнее изготавливаемые детали, тем дольше загрузка.
• Резка. Время на непосредственную обработку заготовки. В него входит выполнение всех токарных операций, включая торцевание подрезку.
• Простои. Процедуры, не относящиеся к точению: перемещение оснастки, замена резца, смена настроек оборудования и т.д.

Особое внимание уделяется сроку службы резцов. Для каждого инструмента предусмотрен период, в течение которого он сохраняет эффективность. В дальнейшем резец заменяется новым или затачивается.

Операции, выполняемые в рамках каждого цикла, передаются через программу, загружаемую в станок.

Рис. 10 Пример расчета стандартного токарного цикла

Параметры, которые стоит учесть при настройке автомата

При настройке станка продольного точения с ЧПУ стоит обратить внимание на следующие характеристики:

• Скорость вращения шпинделя. Параметр измеряется в оборотах в минуту, определяет скорость вращения детали, имеет прямую связь с диаметром и подачей. Интенсивность вращения меняется для поддержания скорости резания и стабильности обработки.
• Диаметр. Значение, определяющее поперечный размер заготовки в мм. С его помощью рассчитывается скорость вращения и подачи.
• Скорость подачи. Интенсивность, с которой подается резец. Параметр отображает расстояние, преодолеваемое инструментом за оборот детали, измеряется в мм/об.
• Скорость резания. Значение, демонстрирующее скорость заготовки относительно режущего инструмента. Для его расчета используется формула V =πDN/1000.
• Осевая и радиальная глубина реза. Параметры, обозначающие глубину реза в осевом и перпендикулярном направлении. Единицей измерения выступают мм.

Грамотная предварительная работа с характеристиками позволит выбрать оптимальный режим, обеспечит оперативную обработку заготовки, снизит износ оснастки и потребность в дополнительных операциях.

Повышение эффективности инструмента

Станки продольного точения с ЧПУ по металлу комплектуются не только резцами, но и державками. Последние оснащаются твердосплавными пластинами различных форм. Изделия получены посредством порошковой металлургии, обладают высокими прочностными характеристиками, высокой скоростью и точностью обработки.

Рис. 11 Твердосплавные пластины

Оснастка совместима с большинством материалов, выполняет множество операций в рамках продольного точения.

Операция	Изображение	Операция	Изображение
Подготовка торцевых канавок.		Поверхностное снятие материала.
Подготовка поверхностных канавок.		Формирование фаски.
Подготовка поверхностных канавок большой глубины.		Сложная контурная обработка.
Отрезные операции.		Подрезка торца детали.

Также проводятся резьбонарезные операции, процедуры по формированию внутренних отверстий, плавных и ступенчатых переходов.

Популярные вопросы о продольном точении на автоматах с ЧПУ