Исследование конструктивных особенностей деталей, относящихся к телам вращения, выявляет важную закономерность: свыше 80% таких изделий имеют сложную геометрию. Помимо базовых цилиндрических, конических и торцовых поверхностей, они часто содержат прямые и винтовые канавки, выступы, плоские грани, произвольно ориентированные в пространстве, а также окна и глубокие отверстия.
Эволюция станков: от токарных к многоцелевым
Для эффективной обработки таких сложных деталей в современных гибких производственных модулях (ГПМ) традиционные токарные станки с ЧПУ постепенно уступают место более универсальным многоцелевым токарным станкам. Ключевым элементом этих станков являются револьверные головки, которые могут быть оснащены не только стандартными статичными инструментами, но и инструментами с собственным независимым приводом. Эти приводные инструменты могут вращаться параллельно, перпендикулярно или под углом к оси заготовки. Преимущества таких головок включают высокую скорость смены инструмента, компактные размеры и гибкость в ориентации оси вращения относительно детали.
Реализация подобных комбинированных движений требует усложнения кинематической схемы станка и введения дополнительных управляемых осей.
Перспективные компоновки и инновационные решения
Помимо уже рассмотренных конфигураций, в промышленности набирают популярность и другие компоновки станков, значительно расширяющие их технологический потенциал. К ним относятся:
• Установка поперечного суппорта для резцов и осевого инструментария возле каждого токарного шпинделя, что дополняет возможности одной или двух револьверных головок.
• Использование конструкции с 4-6 шпинделями для заготовок вместо одного, с возможностью поворота шпиндельного барабана на фиксированный угол. Это решение делает оборудование с ЧПУ конкурентоспособным в условиях крупносерийного и массового производства, сокращая подготовительно-заключительное время в 4-5 раз по сравнению с классическими многошпиндельными токарными автоматами.
• Интеграция в станок твердотельного лазера. Это позволяет выполнять обработку с предварительным подогревом материала и эффективно обрабатывать поверхности со сложной формой.
• Замена одной из стандартных револьверных головок на инструментальный шпиндель с управляемым поворотом своей оси на произвольный угол. Такой шпиндель обычно работает в паре с вместительным инструментальным магазином, содержащим до 100 различных режущих инструментов.
• Оснащение револьверной головки червячной зуборезной фрезой. При синхронизированном движении по нескольким осям это дает возможность нарезать зубья непосредственно на детали, исключая отдельную операцию зубообработки на другом станке.
• Включение в состав многоцелевого токарного станка отдельного шлифовального шпинделя. Это позволяет совмещать операции точения и финишного шлифования в одной установке детали.
Итоговый результат всех этих инноваций — возможность выполнять комплексную обработку детали на одной рабочей машине (РМ). Это устраняет необходимость перемещения заготовки между разными станками, обеспечивает постоянное и точное базирование и, как следствие, позволяет сохранить и даже повысить общую точность изготовления.