Оборудование

Автоматы продольного точения: принцип работы, кинематика, плюсы технологии для серийного производства

Время чтения: 16 мин.

Автомат продольного точения также называют Swiss Type, или станком швейцарского типа. Впервые станок подобного типа разработали и произвели в 1880 году инженеры швейцарского города Мутье. Технология появилась в связи с бурным развитием часовой промышленности в регионе – часовщикам требовалось оборудование, способное быстро создавать точные и мелко габаритные детали для часовых механизмов.

Работа автомата продольного точения предполагает изготовление высокоточных изделий малого размера из прутковой заготовки. Суть кинематики такого оборудования в том, что продольное движение передается заготовке – прутку, а не инструменту ( как в классических токарных), то есть заготовка надвигается на статично установленный резец. Развитие технологии привело к колоссальному подъему местного машиностроения.

Swiss-type-machine-Smart20-V8.jpg

Цех по производству мелких изделий на основе применения автоматов продольного точения 

Как устроен и работает автомат продольного точения

С момента изготовления первого автомата продольного точения основная компоновка и принцип работы оборудования практически не изменились, при этом у станков появилась масса дополнительных возможностей. Сегодня наибольшее распространение получили автоматы продольного точения с ЧПУ, которые, кроме основного шпинделя, имеют также контршпиндель, расположенный напротив, и несколько позиционируемых блоков приводного и режущего инструмента.

Инструментальная система автомата продольного точения

Благодаря тому, что движение подачи производит шпиндельная бабка, а суппорт с инструментом неподвижен, удается добиться необходимой жесткости обработки и высокой точности позиционирования инструментов на больших скоростях.

Основные узлы автомата продольного точения:

  • Несущая рама инструментальной системы главного шпинделя.
  • Подвижная бабка с основным (главным) шпинделем.
  • Люнетная цанга (направляющая втулка) для повышения жесткости и точности обработки.
  • Блок неподвижных суппортов с резцами.
  • Системы инструментальных блоков для установки приводного осевого и радиального инструмента.
  • Контршпиндель, расположенный напротив основного шпинделя.
  • Система подачи СОЖ: насос высокого давления и охладитель для масла.
  • Система ЧПУ для управления станком.

Кроме этих основных узлов станки обычно комплектуются пруткоподатчиком (барфидером) и детале уловителем (ловушкой) и приемником конвейером. Первый отвечает за автоматическую подачу прутковой заготовки в зону обработки, второй – за перехват и транспортировку деталей в лоток для готовых изделий.

Bloader 20 mm for vanmakina Turkey.png

Типовой барфидер для серийного производства малогабаритных изделий на примере Bloader 20мм (производство Тайвань)

Основной шпиндель и контршпиндель можно использовать для одномоментной обработки двух заготовок или совместной работы над одной деталью. Контршпиндель может перехватывать заготовку для обработки той ее части, которая закреплена в основном шпинделе. Этот механизм работы автомата продольного точения позволяет создавать детали любого уровня сложности на одном станке. Доступные технологические операции – точение, сверление, расточка, нарезание резьбы, фрезерование фасонных поверхностей, пазов и шлицев.


Пример двухканальной обработки на примере станка от Van Makina


Жесткость при обработке деталей с большим соотношением длины к диаметру достигается за счет поддержки прутка в люнетной цанге, которая находится очень близко к зоне резки.


zazhim prutka v lyunetnoj cange Van Makina MR38-V8.jpg

Станок может быть укомплектован дополнительными инструментальными блоками, например зубофрезеровальным, блоком полигонального точения, вихревого нарезания резьбы и другими. Это существенно расширяет функционал оборудования.

Благодаря синхронизированному вращению двух шпинделей и перехвату деталей на ходу без необходимости останавливать станок достигается максимально высокая производительность. Поэтому автоматы продольного точения – незаменимое оборудование для серийных и массовых производств.

Программирование автоматов продольного точения

Основной шпиндель и контршпиндель станка осуществляют синхронизированные вращательные движения С1 и С2. Инструментальные суппорты неподвижно закреплены и перемещаются по двум координатам относительно шпинделей станка – оси X1 и Y1.

На раме устанавливают системы инструментальных блоков для токарных, фрезерных и сверлильных операций. Главный шпиндель перемещается по оси Z1, контршпиндель – по двум осям Х2 и Z2, благодаря чему можно производить двухканальную обработку деталей. Y2 – это ось движение суппорта для работы на контршпинделе.

Кинематика станка

Кинематика автомата продольного точения

Станок имеет два канала управления:

  • Первый – отвечает за перемещения по осям Х1, Y1, С1 и Z1.
  • Второй – отвечает за перемещения по осям Х2, Y2, С2 и Z2.

Поэтому при программировании станка создаются две управляющие программы (УП), синхронизированные между собой. Первая управляет обработкой на главном шпинделе, вторая – на контршпинделе. При наличии пруткоподатчика и деталеприемника в УП также прописывается управление и этими узлами.

Детально о принципах программирования автоматов продольного точения в системе SprutCAM рассказано в этом видео.

Условия выбора автоматов продольного точения

Выбирать станок нужно по следующим параметрам:

  • Тип производства: серийное или массовое.
  • Габариты изделий – обычно до 42 мм.
  • Материал обработки – большинство станков позволяют работать с разными марками стали, включая легированные и нержавеющие, а также с цветными металлами и их сплавами, алюминием, латунью.
  • Наличие дополнительных опций в стандартной комплектации, таких как выталкиватель контршпинделя, стружколом, деталеприемник и лоток для готовых изделий с накопителем, барфидер для подачи прутка.
  • Требования к классу точности используемого прутка – прутки для автоматов продольного точения должны иметь высокий квалитет.
  • Количество инструментальных позиций и возможность оснащения дополнительными инструментальными блоками.

Требования к инструменту для автоматов продольного точения

Станки Швейцарского типа работают на высоких скоростях. Шпиндель может вращаться со скоростью 10 000 оборотов в минуту и более. В таких условиях режущий инструмент быстро изнашивается. Поэтому рекомендуется использовать резцы с высокостойким нанопокрытием, которое наносится методом физического осаждения (PVD).

Важное условие для обработки деталей малого размера – использование инструментов с максимальной остротой режущей кромки. Резцы должны иметь наименьший угол заточки, особенно при работе с труднообрабатываемыми материалами, такими как аустенитная нержавеющая сталь AISI 316 и жаропрочные сплавы, на основе Ni: васпаллой, инконель, хастеллой и др.

Для изготовления на автоматах продольного точения изделий из вязких материалов необходим правильный стружколом. Иначе сливная стружка может запутываться на инструмент и деталь, что может привести к снижению качества шероховатости обрабатываемой поверхности или снижения стойкости режущей кромки. В новейших станках есть функция HFO (High Frequency Oscillation), с помощью которой осуществляется дробление стружки за счет высокочастотного кратковременного изменения скорости подачи. Наглядно о самом процессе в коротком ролике

Цанги для автоматов продольного точения

Без этой оснастки работа АПТ невозможна и в станках используется несколько видов цанг:

  • подающая цанга основного шпинделя – для фиксации заготовки, может иметь круглую, шестиугольную, квадратную и другую форму;
  • цанга контршпинделя – может иметь гладкую или рифленую поверхность, удлиненный формат Long Nose;
  • люнетная цанга – устанавливается в основном шпинделе, для снижения износа армируется вставками из твердосплавных материалов, полимеров, может иметь разную форму;
  • цанги барфидера – необходимы для подачи прутка в зону резки.

Ввиду большого разнообразия компоновки и технологических возможностей автоматов продольного точения есть множество цанг с различной конфигурацией и конструктивом.

Виды цанг

Разновидности цанг для автоматов продольного точения

СОЖ для токарных автоматов

Для достижения тонкой обработки мелких деталей на высоких скоростях необходимо максимально устранить силы трения. Поэтому в качестве СОЖ в автоматах продольного точения применяют не водосмешиваемые, а масляные составы. Как правило, это чистые минеральные масла с различными присадками: противотуманными, противозадирными, бактерицидными и другими.

Плюсы очевидны:

  • высокие смазывающие свойства;
  • более производительный сход стружки, если сравнивать с водосмешиваемыми составами;
  • эффективное дробление стружки – для этого используют инструмент с внутренним, высокоточным подводом СОЖ;
  • повышенная износостойкость инструмента.

Но есть и несколько минусов:

  • низкая охлаждающая способность – проблему решают путем использования охладителя со ступенчатой фильтрацией;
  • высокая способность к испарению;
  • небезопасные условия применения;
  • повышенная стоимость утилизации.

Выгода от использования автоматов продольного точения

Благодаря широкому функционалу на одном станке можно производить полный цикл обработки даже самых сложных изделий. За счет этого сокращается время изготовления деталей и снижается их себестоимость.

Главные достоинства автоматов продольного точения:

  • высокая производительность;
  • гибкая инструментальная система с возможностью настройки под любое назначение, будь то деталь для медицинской, аэрокосмической, энергетической или автомобилестроительной сферы;
  • экономия времени на обработку;
  • простая переналадка.

Использование токарных автоматов позволяет увеличить эффективность производства при серийном и массовом выпуске деталей.

Где купить автоматы продольного точения

Компания ПРОМОЙЛ специализируется на продаже и сервисном обслуживании станков с ЧПУ. У нас вы можете приобрести автоматы продольного точения турецкого бренда VAN Makina, которые отличаются высокой надежностью и производительностью.

Бренд VAN Makina представлен на рынке с 2006 года. При создании токарных автоматов используются запатентованные решения собственного исследовательского центра компании и мировые инновации. Основные преимущества: комплектующие известных мировых брендов (HIWIN, NSK, MIHANITE и др.), направляющие скольжения «ласточкин хвост», функция HFO для дробления стружки, система ЧПУ Fanuc 0i TF Plus с информативным экраном собственной разработки компании.

ПРОМОЙЛ является официальным представителем компании VAN Makina на территории России. Мы поможем выбрать модель станка, оптимально подходящую под ваши условия производства, в кратчайшие сроки выполним поставку и пусконаладку. При необходимости ваш персонал сможет пройти обучение по работе на автоматах продольного точения в учебном центре нашей компании.

Получить консультацию и запросить ТКП вы можете по номеру 8-800-700-21-91 или электронной почте zakazat_stanok@promoil.com.

Антон Лохно
Автор статьи
Антон Лохно
Продакт менеджер

Связаться с автором
Комментировать