Телефоны:
(831) 231-06-71  
(831) 416-42-25
Обрабатывающие центры
Вертикальные центры Горизонтальные центры 5-координатные центры

Вертикальные обрабатывающие центрыПод обрабатывающими центрами (ОЦ) понимаются многооперационные станки с числовым программным управлением (ЧПУ), которые могут проводить комплексную механическую обработку 3-хмерных заготовок при помощи различных инструментов. Обрабатывающие центры оснащаются инструментальными магазинами и устройствами для автоматической смены инструмента, что существенно повышает их производительность. На многооперационных станках производят черновую, получистовую и чистовую обработку заготовок, содержащих множество обрабатываемых поверхностей, а также выполняют разнообразные технологические переходы: фрезерование плоскостей, уступов, канавок, окон, колодцев; сверление, зенкерование, развёртывание, растачивание различных отверстий; специальное растачивание отверстий инструментом с тонким регулированием на размер и др.

Для осуществления всех этих операций обрабатывающему центру необходимо иметь большой запас металлорежущих инструментов. У станков с ЧПУ и автоматической сменой инструмента запас инструмента обычно находится в револьверных головках. Наиболее "простые" фрезерно-сверлильные станки предназначены для обработки деталей с использованием 5-12 инструментов. Более сложные многооперационные станки (обрабатывающие центры) имеют в своём составе инструментальные магазины с запасом в 15-30, а при необходимости в 50-100 и даже более инструментов.

Следующая особенность обрабатывающих центров заключается в наличии у некоторых из них рабочего стола или делительного приспособления с определённым угловым шагом деления. Поворот детали позволяет обработать её с нескольких сторон без переустановки.

Иногда обрабатывающие центры (многооперационные станки) оснащаются дополнительными столами (паллетами) и устройствами для автоматической смены заготовок. Смену заготовки на паллете-спутнике проводят во время работы станка (не останавливая обработку детали, которая в этот момент стоит на другой паллете), что помогает увеличить производительность.

Точность перемещений по осям в обрабатывающих центрах обеспечивается с помощью сервоприводов и управляющей системы ЧПУ. В добавок к этим «встроенным функциям» станков имеются дополнительные системы измерения/калибровки как инструмента, так и детали (например, фирмы Renishaw). Применение таких контактных и бесконтактных лазерных устройств экономит время, необходимое на установку детали и её привязку к системе координат станка. Подобные системы также дают возможность контролировать износ инструмента, взаимное положение детали и инструмента, геометрию обрабатываемой поверхности, что увеличивает точность, повторяемость и качество обработки.

По причине высокой стоимости обрабатывающих центов, их используют для обработки наиболее технологически сложных заготовок. В среднем, один обрабатывающий центр может заменить до трёх-пяти станков с ЧПУ или пять-десять универсальных станков.

В то время, как большинство обрабатывающих центров имеет 3-мерную систему перемещения инструмента относительно детали, для обработки изделий сложной формы зачастую требуется управление режущим инструментом или деталью (столом) ещё по одной или нескольким дополнительным координатам (осям). Для таких работ предназначены 4-, 5- и 6- координатные обрабатывающие центры. Многие 3-координатные станки по заказу могут быть изготовлены в 4- или 5-координатном исполнении.

Для всех видов станков с ЧПУ применяют единую систему обозначений координат, рекомендованную ISO (International Organisation for Standartisation – Международная организация по стандартизации).

Координатами обозначают:

  • положение оси вращения шпинделя (на станках с вращающимся инструментом) или оси вращения заготовки (на станках с вращающейся заготовкой), при этом направление вращения инструмента/заготовки координатой не обозначается
  • движение подачи инструмента или заготовки (прямолинейное или круговое).

6 осей у обрабатывающих центровВсе прямолинейные перемещения рассматривают в 3-мерной Декартовой системе координат X, Y, Z. Вращение вокруг каждой из «основных» осей обозначают буквами А, В, С (A - вращение вокруг X, B - вокруг Y, C - вокруг Z). По умолчанию во всех станках положение оси Z совпадает с осью вращения инструмента (или заготовки – на станках с вращающимися заготовками).

Кроме перемещения по основным осям X,Y,Z, возможны перемещения по параллельным, или «вторичным», осям (U,V,W) и третичным (P,Q,R) осям.

В отдельных случаях для того, чтобы на схеме расположения координат станка показать, каким образом осуществляется движение подачи – перемещением инструмента (совместно со шпиндельной бабкой, ползуном, стойкой станка и т.п.) или заготовки (совместно со столом станка) – принято следующее:

  • перемещение инструмента обозначают буквами X,Y,Z, и А,В,С
  • для перемещения заготовки используют те же буквы, но со штрихом - X’,Y’,Z’ и A’,B’,C’.

Например, перемещение инструмента вокруг оси Х при обходе криволинейного контура обозначают А, поворот заготовки при обработке в поворотном приспособлении - A’. Соответственно, для перемещений вокруг оси Y используются обозначения В и В’, вокруг оси Z – C и C’.

Компания IB-Group предлагает широкий выбор фрезерных обрабатывающих центров ряда производителей. При переходе по ссылкам "выбор станка из списка", в сводных таблицах каждого раздела перечислены основные характеристики поставляемых станков. Если какие-то опции и параметры не указаны в сводной таблице, - в подробном описании, открывающемся по клику на названии станка, размещены более полные данные по каждому обрабатывающему центру.

Вертикальные обрабатывающие центры
К списку оборудования
Вертикальные 3-координатные обрабатывающие центры

Ещё одно название этого вида многооперационных станков - вертикально-фрезерные обрабатывающие центры. Это наиболее распространенный тип обрабатывающих центров. Более высокая производительность неразрывно связана с высокой скоростью обработки и, как следствие, нагревом и зоны обработки детали, и самого инструмента. Для отвода тепла в вертикально-фрезерных обрабатывающих центрах охлаждающая жидкость поступает к месту обработки по внешним гибким каналам, либо подается в зону резания сквозь шпиндель. В последнем случае охлаждение группы шпиндель-инструмент-деталь является более эффективным, что позволяет увеличить скорость и точность обработки.

Вертикальные 3-координатные обрабатывающие центрыВ отличие от фрезерных станков, имеющих колонну с фиксированным на ней шпинделем, у вертикальных обрабатывающих центров не стол, а шпиндель ходит вертикально по направляющим колонны (ось Z), а направляющие стола (оси X и Y) опираются непосредственно на станину, стоящую на фундаменте. Такая конструкция вертикальных фрезерных обрабатывающих центров обеспечивает им более высокую жёсткость и точность обработки по сравнению с их предшественниками - фрезерными станками консольного типа. Это преимущество позволяет обрабатывать детали большей массы и размеров.

Автоматические сменщики инструмента в вертикальных обрабатывающих центрах, как правило, имеют до 24-30 позиций. Связано это с тем, что их конструкция представляет собой круглый барабан, по типу револьвера, ось вращения которого располагается вертикально или горизонтально, увеличение диаметра барабана сменщика ограничено глубиной станка. Применение сменщиков инструмента ленточного/гусеничного типа в горизонтальных обрабатывающих центрах (см. ниже по тексту) этого ограничения позволяет избежать.

Опционально вертикальные обрабатывающие центры могут дооснащаться поворотными или поворотно-наклоняемыми столами, применение которых превращает 3-координатные в 4-х или 5-координатные обрабатывающие центры. Однако, такое решение подходит для небольших деталей, поскольку поперечные размеры «накладного» стола заметно меньше, чем у штатного. При испольховании дополнительного стола (делительного приспособления) ход по вертикальной оси тоже уменьшается: примерно на расстояние между «накладной» плоскостью и плоскостью «родного» рабочего стола.

Купить Вертикальные обрабатывающие центры
Горизонтальные обрабатывающие центры
К списку оборудования

В некоторых случаях из-за конструктивно-прочностных особенностей деталей, особенностей их обработки, а также необходимости отвода охлаждающей жидкости и стружки из зоны резания, более целесообразным является применение горизонтальных обрабатывающих центров: для таких задач горизонтальное расположение шпинделя является более удобным, а иногда без него просто не обойтись.

Горизонтальные обрабатывающие центры

По сравнению с вертикальными, горизонтальные обрабатывающие центры имеют три базовых преимущества:

  • Первое – горизонтальное расположение шпинделя, благодаря чему стружка не скапливается в больших количествах в зоне обработки. Горизонтальные шпиндели выполняют по более жёсткой схеме, с системой противодействия вибрациям (например, пневматической).
  • Вторым преимуществом является двух-паллетное исполнение рабочего стола в сочетании с 4-й координатой: вращением в горизонтальной плоскости (ось «B») с шагом 1° или 0,001°. Наличие второй паллеты позволяет сэкономить время на снятии и установке заготовок, что особенно выгодно при массовом производстве, а поворот стола – обработать все боковые стороны детали.
  • Третье преимущество обусловлено горизонтальным расположением инструмента и возможности реализации сменщика инструмента в виде «гусеничной» конструкции. Если используется не 2 гусеничных колеса, а более, - «гусеница» может иметь сложную форму, что позволяет в малом объёме разместить большое количество инструмента: 40, 90 и даже 120 позиций.

Подобно вертикальным, горизонтальные обрабатывающие центры предназначены для комплексной обработки корпусных деталей из чёрных и цветных металлов, выполнения широкого спектра операций по фрезерованию, сверлению, зенкованию, развёртыванию, растачиванию отверстий по координатам и др.

Купить Горизонтальные обрабатывающие центры
5-координатные обрабатывающие центры
К списку оборудования
5-координатные обрабатывающие центры
Рис.1

Детали сложной формы требуют обработки, при которой инструмент должен одновременно описывать траекторию в трёх Декартовых измерениях в сочетании с наклоном инструмента и доворотом детали (т.е. ещё по двум «круговым» осям). Для этого у различных 5-координатных станков может быть использована пара A+B (Рис. 2) или B+C (Рис. 3) круговых осей, общая схема расположения осей приведена на Рис. 1. Такие задачи решаются с помощью пяти-координатных обрабатывающих центров.

Применение 5-координатных обрабатывающих фрезерных центров имеет ряд преимуществ перед описанными в предыдущих разделах «классическими» 3-осевыми обрабатывающими центрами с вертикальным или горизонтальным направлением оси вращения шпинделя. Появление двух дополнительных осей (наклона шпинделя влево-вправо) и вращения детали вокруг горизонтальной (на манер токарного станка) или вертикальной (на манер токарно-карусельного станка) осей даёт возможность обрабатывать детали сложных профилей за один установ, экономя время обработки при гарантированной точности. Ведь любое перезакрепление (установ) заготовки на рабочем столе требует времени, а также вносит дополнительную погрешность. Кроме того, 5 координат дают возможность обрабатывающим центрам создавать более сложные в математическом смысле газо- и гидро-динамические поверхности: лопасти и крыльчатки пропеллеров, роторов и т.п.

5-координатные обрабатывающие центры Вертикальные 3-координатные обрабатывающие центры
Рис.2Рис.2.1

В целом, 5-координатные фрезерные обрабатывающие центры обладают следующими преимуществами по сравнению с 3-координатными:

  • становится возможным изготавливать канавки и другие углубления более сложной конфигурации, гарантировать точность внутреннего профиля
  • появляется возможность использования более коротких фрез и обеспечивается более высокая точность обработки при высокой скорости резания
  • исключается погрешность базирования детали в приспособлении, что особенно важно для отверстий с произвольными углами, включая большие диаметры (в настоящее время с появлением износостойких материалов фрез большие отверстия стало эффективнее расфрезеровывать, чем растачивать на расточных станках)
  • отсутствие переустановок сокращает время обработки и исключает вероятность появления брака по вине оператора
  • 5-координатные обрабатывающие центрыВертикальные 3-координатные обрабатывающие центры
    Рис.3Рис.3.1
    снижается нагрузка на станок, износ инструмента, а также повышается качество обработки поверхности вследствие более рациональной, чем у 3-осевых обрабатывающих центров, ориентации оси вращения инструмента по отношению к поверхности детали и траектории движения фрезы.

Все эти преимущества проявляются в неразрывной связи с цифровой системой управления 5-координатными обрабатывающими центрами (ЧПУ) и с применением компьютерных программ, называемых CAM-системами, предназначенных для подготовки и предварительной проработки исполняемых программ. CAM-системы обеспечивают расчёт траектории движения инструмента, её оптимизацию для увеличения скорости обработки и снижения нагрузки на станок/деталь/инструмент. Предварительный расчёт траекторий движения позволяет исключить соударения между фрезой (шпинделем), деталью и элементами станка во время обработки, визуализировать процесс обработки на мониторе и с помощью компьютерного моделирования достигать специфических целей в обработке отдельных участков детали.

Купить 5-координатные обрабатывающие центры