Как токарный станок с ЧПУ и наклонной станиной обеспечивает высокую точность токарной обработки в больших объемах?

Конструкция токарного станка с ЧПУ и наклонной станиной: структурные преимущества для обеспечения высокой точности.

Оптимизированное под действием гравитации распределение силы резания повышает жесткость.

Наклонные станины работают иначе, чем плоские, поскольку направляют силы резания прямо вниз, в основание станка, под действием силы тяжести. Согласно исследованиям Джуи и его коллег, проведенным в 2010 году, это делает всю конструкцию примерно на 18-22 процента жестче по сравнению с традиционными станками с плоскими станинами. Что действительно интересно, так это то, как такая треугольная конструкция снижает центр тяжести, что означает примерно на 40% меньшую вибрацию при работе на скоростях свыше 4500 об/мин. Для производителей эта повышенная стабильность означает возможность обработки деталей на 15-25% большей массы без ущерба для точности размеров, даже во время длительных производственных циклов, которые могут длиться часами.

Цельнолитая конструкция из материала Meehanite обеспечивает превосходное гашение вибраций.

Изготовленные из цельного чугуна станины Meehanite, как правило, поглощают эти раздражающие гармонические колебания примерно на 30 процентов лучше, чем конструкции, собранные на болтах. Когда между деталями нет соединений, вся эта потерянная энергия не задерживается и не вызывает резонанса, как это происходит в стандартных конструкциях. Результат? Станочники могут рассчитывать на получение идеально гладких поверхностей с шероховатостью Ra около 0,4 микрона при работе с твердыми закаленными сталями. Даже после нескольких часов непрерывной работы эти станки остаются в пределах безопасных значений вибрации, не превышая опасные уровни частоты.

Термостойкость, обеспечиваемая наклонной ориентацией, улучшает рассеивание тепла.

Угол наклона от 30 до 45 градусов помогает гораздо быстрее отводить тепло, поскольку позволяет стружке быстрее удаляться из зоны резки. Тесты показывают, что это может быть примерно вдвое быстрее по сравнению со станками, установленными горизонтально. Когда стружка не скапливается вокруг рабочей зоны, снижается вероятность перегрева. Кроме того, при равномерном потоке охлаждающей жидкости с обеих сторон станок остается достаточно холодным в течение длительных производственных циклов, поддерживая перепады температуры ниже 1,5 градусов Цельсия даже после работы в течение всего дня. Для производителей, работающих с деталями, требующими чрезвычайно точных размеров с точностью до плюс-минус 5 микрометров, такой контроль температуры имеет решающее значение для поддержания качества при массовом производстве.

Контроль вибраций и динамическая жесткость в высокоскоростном производстве

Динамическая жесткость в сравнении с плоскошлифовальными станками при нагрузке более 500 деталей в час.

Что касается токарных станков с ЧПУ, модели с наклонной станиной демонстрируют примерно на 40% лучшую динамическую жесткость по сравнению с моделями с плоской станиной при работе в больших объемах в течение длительного времени. И это не просто теория: наклонная конструкция использует силу тяжести для более равномерного распределения сил резания по всей поверхности станка. Это помогает предотвратить неприятные крутильные деформации, которые со временем могут серьезно ухудшить точность станков с плоской станиной. Говоря о показателях производительности, эти станки поддерживают уровень вибрации ниже 5 микрон даже при непрерывной обработке более 500 деталей в час. А что это значит на практике? Качество обработки поверхности остается стабильно в пределах плюс-минус 0,005 мм на протяжении длительных производственных циклов без существенного ухудшения.

Эффективное удаление стружки снижает тепловыделение и обеспечивает стабильность размеров.

Когда станина станка установлена под углом около 45 градусов, стружка удаляется сразу же из зоны резания. Это предотвращает её повторное удаление и снижает колебания температуры заготовки по сравнению с обычными горизонтальными токарными станками, обычно уменьшая эти перепады температуры примерно на 15 градусов Цельсия. Непрерывный поток стружки также помогает контролировать накопление тепла в определенных местах, что является одной из основных причин получения деталей неправильных размеров после обработки. Системы охлаждения также работают лучше, поскольку они не забиваются металлическими обрезками. В результате детали сохраняют точность в пределах 1,2 микрометра даже во время восьмичасовых производственных циклов, обеспечивая стабильно точное производство без остановок и корректировок, которые обычно требуются в других случаях.

Сохранение высокой точности при длительных циклах высокопроизводительной обработки.

Линейные направляющие и предварительно нагруженные шариковые винты обеспечивают повторяемость по оси ±1,2 мкм.

Линейные направляющие обеспечивают очень плавное перемещение с минимальным трением при быстром перемещении по рабочей зоне. В то же время, предварительно нагруженные шариковые винты компенсируют любой люфт в системе, поэтому все остается точно на своих местах. При совместной работе эти компоненты могут повторять положения с точностью до 1,2 микрона. Такая повторяемость очень важна в условиях массового производства, поскольку даже мельчайшие ошибки умножаются на десятки тысяч изготовленных изделий. Система сохраняет такой уровень точности даже при работе с твердыми материалами, такими как нержавеющая сталь или титан, со скоростью более 500 деталей в час. Специальные методы смазки и тщательная центровка помогают предотвратить влияние тепла на точность измерений. Производители отмечают снижение количества отходов примерно на 15% благодаря этой системе, что объясняет, почему многие компании в авиационной промышленности и производстве медицинского оборудования полагаются на эти системы. Эти отрасли нуждаются в компонентах, изготовленных по чрезвычайно жестким спецификациям, без необходимости постоянной регулировки оборудования между партиями.

Контроль теплового расширения шпинделя с компенсацией в реальном времени при работе в течение 16 часов.

Системы термокомпенсации отслеживают температуру шпинделя на протяжении длительных 16-часовых циклов обработки. Они работают, собирая данные с датчиков и обрабатывая их с помощью интеллектуальных алгоритмов, которые корректируют траектории движения инструмента по мере необходимости, чтобы компенсировать любое расширение, вызванное накоплением тепла. Без таких систем детали часто имеют погрешности размеров, превышающие 5 микрон, но с компенсацией производители остаются в пределах допуска всего в 1 микрон. Конструкция наклонной платформы способствует лучшему рассеиванию тепла, что делает весь процесс компенсации еще более надежным. В большинстве цехов около 95 процентов производственных партий соответствуют требуемым параметрам точности. Это означает значительно меньшее время ожидания охлаждения станков между партиями, поэтому заводы могут продолжать производство на полной скорости, не жертвуя стандартами качества.