Як токарний верстат з похилою станиною з ЧПК забезпечує точність високої об'ємної токарної обробки?

Конструкція токарного верстата з ЧПК з похилою станиною: структурні переваги для точності

Розподіл сили різання, оптимізований під дією сили тяжіння, підвищує жорсткість

Конструкції з похилою станиною працюють інакше, ніж плоскі станини, оскільки вони спрямовують сили різання прямо вниз на основу верстата під дією сили тяжіння. Згідно з дослідженням Джуї та його колег ще у 2010 році, це фактично робить всю конструкцію приблизно на 18-22 відсотки жорсткішою порівняно з традиційними верстатами з плоскою станиною. Що дійсно цікаво, так це те, як ця трикутна конфігурація знижує центр ваги, що означає приблизно на 40% менше вібрації при роботі на швидкостях понад 4500 об/хв. Для виробників ця підвищена стабільність означає можливість виконувати розрізи, які на 15-25% важчі, без шкоди для точності розмірів, навіть під час тривалих виробничих циклів, які можуть тривати годинами поспіль.

Цілісне лиття з міханіту забезпечує чудове гасіння вібрацій

Чавунні ліжка з міханіту, виготовлені як цілісні деталі, як правило, поглинають ці надокучливі гармонійні коливання приблизно на 30 відсотків краще порівняно з тим, що відбувається з болтовими конструкціями. Коли між деталями немає з'єднань, вся ця втрачена енергія не затримується та не створює резонансу, як це відбувається у стандартних конструкціях. Результат? Машиністи можуть розраховувати на отримання стабільно гладких поверхонь аж до Ra приблизно 0,4 мікрона під час роботи з міцними загартованими сталями. Навіть після годин безперервної роботи ці машини залишаються в межах безпечних вібрацій, не перевищуючи небезпечних рівнів частоти.

Термічна стабільність завдяки похилій орієнтації покращує розсіювання тепла

Кут нахилу від 30 до 45 градусів допомагає набагато швидше позбутися тепла, оскільки дозволяє стружці швидше видалятися із зони різання. Випробування показують, що це може бути приблизно вдвічі швидше порівняно з верстатами, встановленими горизонтально. Коли стружка не накопичується навколо робочої зони, менша ймовірність перегріву. Крім того, коли охолоджувальна рідина рівномірно тече з обох боків, верстат залишається достатньо прохолодним протягом тривалих виробничих циклів, утримуючи коливання температури нижче 1,5 градуса Цельсія навіть після цілого дня роботи. Для виробників, які працюють з деталями, яким потрібні надзвичайно точні розміри з точністю до плюс-мінус 5 мікрометрів, такий тип контролю температури має вирішальне значення для підтримки якості під час масового виробництва.

Контроль вібрації та динамічна жорсткість у високошвидкісному виробництві

Динамічна жорсткість у порівнянні з токарними верстатами з плоскою платформою при навантаженні понад 500 деталей/годину

Коли йдеться про токарні верстати з ЧПК, моделі з похилою станиною фактично демонструють приблизно на 40% кращу динамічну жорсткість порівняно з їхніми аналогами з плоскою станиною при роботі з великими обсягами протягом тривалого часу. Це не просто теорія: похила конструкція працює з силою тяжіння, щоб рівномірніше розподіляти сили різання по всьому верстату. Це допомагає запобігти тим надокучливим крутильним відхиленням, які з часом можуть серйозно вплинути на точність плоских станин. Говорячи про показники продуктивності, ці верстати утримують вібрацію на рівні менше 5 мікрон навіть при обробці понад 500 деталей на годину поспіль. А що це означає на практиці? Якість обробки поверхні залишається стабільно в межах плюс-мінус 0,005 мм протягом тривалих виробничих циклів без значної деградації.

Ефективне видалення стружки зменшує теплове накопичення та підтримує стабільність розмірів

Коли станина верстата встановлена на температуру близько 45 градусів, стружка одразу ж видаляється із зони різання. Це запобігає її повторному різанню та запобігає таким коливанням температури заготовки, як на звичайних горизонтальних токарних верстатах, зазвичай зменшуючи ці зміни температури приблизно на 15 градусів Цельсія. Безперервний потік стружки також допомагає контролювати накопичення тепла в певних місцях, що є однією з головних причин, чому деталі після обробки мають неправильні розміри. Системи охолодження також працюють краще, оскільки вони не засмічуються металевими відходами. В результаті деталі залишаються точними в межах 1,2 мікрометра навіть протягом повних восьмигодинних виробничих циклів, що забезпечує стабільно точне виробництво без усіх необхідних зупинок та налаштувань.

Збереження точності під час тривалих циклів великої кількості обробки

Лінійні напрямні та попередньо натягнуті кулькові гвинти забезпечують повторюваність осі ±1,2 мкм

Лінійні напрямні забезпечують справді плавний рух з мінімальним тертям під час швидкого переміщення по робочій зоні. Водночас ці попередньо натягнуті кулькові гвинти компенсують будь-який люфт у системі, тому все залишається саме там, де потрібно. Коли ці компоненти працюють разом, вони можуть повторювати положення з точністю до 1,2 мікрона одне від одного. Така повторюваність має велике значення в умовах масового виробництва, оскільки навіть незначні помилки множаться на десятки тисяч виготовлених виробів. Система підтримує цей рівень точності навіть під час роботи з міцними матеріалами, такими як нержавіюча сталь або титан, зі швидкістю понад 500 деталей на годину. Спеціальні методи змащування та ретельне вирівнювання допомагають запобігти спотворенню вимірювань через нагрівання. Завдяки цій установці виробники побачили, що їхні відходи скоротилися приблизно на 15%, що пояснює, чому багато компаній у сфері авіаційного виробництва та медичного обладнання покладаються на ці системи. Цим галузям потрібні компоненти, виготовлені за надзвичайно чіткими специфікаціями, без необхідності постійного налаштування машин між партіями.

Контроль теплового розширення шпинделя з компенсацією в режимі реального часу протягом 16-годинного циклу

Системи теплової компенсації відстежують температуру шпинделя протягом цих довгих 16-годинних циклів обробки. Вони працюють, збираючи дані датчиків та обробляючи їх за допомогою інтелектуальних алгоритмів, які за потреби коригують траєкторії інструменту, щоб компенсувати будь-яке розширення від накопичення тепла. Без таких систем деталі часто мають похибки розмірів, що перевищують 5 мікронів, але з компенсацією виробники залишаються в межах допуску лише 1 мікрон. Конструкція похилої станини допомагає краще розсіювати тепло, що робить весь процес компенсації ще надійнішим. Більшість цехів спостерігають, як близько 95 відсотків їхніх виробничих циклів відповідають необхідним характеристикам точності. Це означає набагато менше часу, витраченого на очікування охолодження верстатів між партіями, тому заводи можуть продовжувати виробництво на повній швидкості, не жертвуючи стандартами якості.