Многошпиндельный токарный станок - это оборудование с тремя или более шпинделями для крепления заготовки или инструментов, обрабатывающих заготовку одновременно или последовательно.
Многошпиндельный токарный станок - это инновационное оборудование, которое оптимизирует производственные процессы в промышленности, улучшает эффективность производства и становится неотъемлемой частью современных производственных линий.
С развитием промышленности требования к производительности и качеству продукции постоянно растут. Многошпиндельные токарные станки - это ответ на эти вызовы. Они позволяют обрабатывать детали с высокой точностью и скоростью, что является важным фактором в современном производстве.
Многошпиндельные токарные станки способны одновременно обрабатывать несколько деталей, что значительно увеличивает производительность производства. Благодаря параллельной обработке деталей, многошпиндельные токарные станки позволяют сэкономить время и энергию, что ведет к снижению затрат.
Эти станки обеспечивают высокую точность обработки, что особенно важно в производстве сложных деталей.
Многошпиндельные станки могут быть легко настроены под конкретные потребности производства и могут быть масштабированы при необходимости.
Эти машины нашли широкое применение в различных отраслях промышленности:
- Автомобильная промышленность. Многошпиндельные токарные станки используются для изготовления различных автомобильных деталей, таких как колесные диски и детали двигателя.
- Авиационная промышленность. В авиации требуется высокая точность и надежность. Многошпиндельные станки помогают создавать сложные детали для авиационных двигателей и других компонентов.
- Медицинская промышленность. В производстве медицинских устройств и оборудования многошпиндельные токарные станки обеспечивают высокую степень точности и стандартизации.
Сложность внедрения многошпиндельных токарных станков заключается в их технической сложности и высокой стоимости. Однако с развитием технологий и увеличением спроса на высокоточное оборудование, эти преграды становятся менее значимыми.
Многошпиндельные токарные станки - это не просто оборудование; они - ключевой элемент современных производственных процессов. Их преимущества в области производительности, точности и экономии ресурсов делают их незаменимыми для многих отраслей промышленности.
Токарная обработка заготовок, в этой статье, анализируется с позиции технологических проблем, связанных с малой жесткостью обрабатываемых деталей. Описана оптимизация производства деталей с двумя и более установками, с жесткими требованиями КД (конструкторской документации) по допускам формы поверхностей, используя многошпиндельный токарный станок с ЧПУ. Отмечено то, что время токарной обработки и процента брака значительно сокращаются, благодаря исключению человеческого фактора при установке заготовки и полуфабриката в трехкулачковый гидравлический патрон. Точность токарной обработки, устанавливаемых конструкторской документацией, требует присутствия на производстве рабочих высокой квалификации. Данные требования к персоналу обусловлены параметрами детали, заложенными в КД (конструкторской документации), которые в свою очередь обеспечивают выполнение изделия, соответствующего заявленным параметрам. В частности, изучая процесс токарной обработки, можно взять требования конструкторской документации к биению по поверхности деталей, получаемых в процессе резания детали.
Рассмотрим тонкостенную полую деталь в виде тела вращения, являющейся типовой для специальных отраслей машиностроения (рис. 1).
Рис.1 – Типовая деталь
На данном эскизе можно увидеть требование конструкторской документации к биению окружности, относительно поверхности АБ. Если производится стандартная токарная обработка стали на универсальном токарном станке, появляется необходимость снятия детали после проведения обработки одной стороны и последующая установка для продолжения изготовления другой. Подобная технология токарной обработки и вышеописанные манипуляции вызывают погрешность базирования, связанную со многими факторами такими, как забоины на зажимной оснастке, забоины на самой детали при снятии/установке, присутствие металлической стружки и другого сора на зажимной оснастке, неточность установки рабочим детали в 3-х кулачковый патрон или другую зажимную оснастку. Токарная обработка заготовок с данной погрешностью базирования в конечном итоге может не позволить получить требуемое биение по окружности относительно поверхности АБ в 0,2 мм по внутренней поверхности и 0,04 мм по торцу детали. Процесс токарной обработки изучался ранее и статистические исследования резания тонкостенных заготовок выявили наличие корреляционной связи размеров деталей до и после обработки.
В качестве решения данной проблемы можно использовать метод точной установки детали после первичной обработки, посредством индикатора часового типа, закрепленного на инструментальном суппорте токарного станка. Визуальный контроль в данном случае позволит избежать брака по заданным параметрам. Однако данный метод увеличивает время токарной обработки необходимое на переустановку детали и требует достаточной квалификации, выполняющего данную операцию, рабочего. При единичном производстве данный способ вполне уместен и не влияет на целесообразность изготовления. В нашем случае рассмотрим серийное производство изделия.
Существует метод отличный от сказанного выше и подходящий для серийного производства. Метод заключается в следующем: происходит токарная обработка стали и между циклами резки производится автоматический перехват детали с основного шпинделя на противошпиндель. Он может быть применен на токарном станке с противошпинделем, с системой числового программного управления, на направляющих скольжения и с использованием гидравлической зажимной оснастки. Станки данного типа позволяют выполнять обработку по точным квалитетам (10 и точнее), что значительно повышает точность токарной обработки в целом. Система ЧПУ программируется огромным множеством параметров. В нашем случае будем использовать систему Fanuc. Токарный станок такого типа, оснащенный данной системой, позволяет расширить список вариантов изготовления изделия. Необходимо обратить внимание на то, что оба шпинделя оборудованы гидравлическими трехкулачковыми патронами с рабочей педалью для его открытия/закрытия. Такой тип патронов исключает человеческий фактор при изготовлении партий деталей. Исключает вероятность следов от кулачков и деформацию детали, а также сокращает вероятность вытягивания детали при обработке, при верной первичной настройке давления на гидростанции станка. Также такой патрон удобен в обращении при установке крупногабаритных и тяжелых заготовок. Технология токарной обработки с автоматическим перехватом имеет главную особенность - программируемость открытия/закрытия патрона. Противошпиндель может быть оснащен датчиком продольного давления. В таком случае появляется возможность запрограммировать станок на конкретное давление на противошпиндель при соприкосновении детали с кулачками патрона, что позволит еще больше сократить вероятность погрешности. Оси основного и вспомогательного шпинделей выставлены по обкаточным роликам при пуско-наладочных работах. Погрешность соосности не более 0.01 мм. Заготовку детали (см. рис. 1) получаем методом горячей штамповки, ее геометрические данные показаны на рис. 2.
Рис.2. - Геометрические данные заготовки детали, полученной методом горячей штамповки
Так как на ней присутствуют цилиндрические поверхности, подходящие для использования в патроне токарного станка, то они выступят в качестве базы обработки. Для начала закрепляют заготовку, зажав её в трехкулачковый патрон за диаметр 160 мм и уперев в торец. Проводится токарная обработка заготовок, включающая расточку внутренних и обточку наружных поверхностей. После первичной обработки получают цилиндрическую поверхность диаметром 300 мм и длиной 40 мм, что достаточно для закрепления в противошпинделе в соответствии с конструкторской документацией. Толщина стенки детали вынуждает использовать специальные кулачки на противошпинделе, имеющие большую площадь обхвата для распределения нагрузки.
Данная зажимная оснастка имеется на большинстве предприятий и обеспечивает отсутствие серьезных деформаций изготавливаемых тонкостенных деталей когда запускается процесс токарной обработки. Кулачки предварительно растачиваются в размер базы детали, по диаметру зажима – 300 мм и по глубине не менее 30 мм для упора в торец детали и достаточной площади зажима. Так как расточка кулачков осуществляется на том же станке, на котором и выполняются токарные работы по изготовлению детали, непосредственно перед началом работ, то в соосности между ними и выполненными размерами нет сомнений. Далее следует программное открытие кулачков патрона противошпинделя, которое задается командой системы G и М кодов системы Fanuc. Револьверная головка с инструментом отводится в дальнюю от противошпинделя точку, для предотвращения столкновения. Движение второстепенного шпинделя происходит на холостом ходу до приближения к детали, для сокращения времени операции. На приемлемом расстоянии в 10÷15 мм от торца детали противошпиндель меняет холостой ход на рабочий, который задается подачей мм/мин. Открытый патрон касается торца детали и останавливается при значении нагрузки на противошпиндель, предварительно заданного также программно. Записывает в качестве переменной #1 значение положения патрона. После проделанной операции, для предотвращения малейшего сдвига детали, вспомогательный шпиндель отходит от детали на 1 мм и на более низкой подаче начинает перемещение в переменную #1+0,02 мм. Следующий шаг - зажим патрона противошпинделя и разжим основного патрона. Отход вспомогательного шпинделя в нулевую точку станка. Таким образом, мы освобождаем область обработки второй стороны детали и сокращаем погрешности базирования, с помощью современных станков с ЧПУ.
Токарная обработка заготовок данным методом сокращает время на переустановку детали, позволяет снизить вероятность брака по допускам формы, заданных конструкторской документацией, уменьшить нагрузку на рабочего, повышает точность базировки.
