Токарный автомат продольного точения

 Автомат продольного точения — это один из видов специализированного токарного оборудования, входящий в классификационную группу «Токарные автоматы и полуавтоматы».

Такое оборудование применяют при массовом производстве высокоточных малогабаритных деталей типа тел вращения. В каталогах производственного оборудования (особенно зарубежных) для этих автоматов используется другое название — «токарный станок швейцарского типа» (swiss-type lathe).

Это связано с тем, что токарные станки с продольным перемещением шпиндельной бабки и неподвижным суппортом были созданы в конце девятнадцатого века швейцарскими часовщиками. За сто с лишним лет основная компоновка и принцип работы таких станков совсем не изменились, но при этом они получили множеством дополнительных возможностей . В настоящее время одним из самых распространенных видов такого оборудования является токарный автомат продольного точения с ЧПУ, в состав которого помимо традиционных неподвижных суппортов обычно входят противошпиндель и несколько позиционируемых блоков приводного и режущего инструмента.

Устройство оборудования

Традиционно в токарных станках формообразующее движение — это вращение главного шпинделя, а движение подачи — перемещение суппорта в поперченном к оси вращения направлении. При такой схеме процесса резания неизбежен ряд конструктивных сложностей по обеспечению жесткости, виброустойчивости и точности позиционирования суппорта, особенно при обработке деталей повышенной точности на больших скоростях. Для разрешения этой проблемы швейцарские конструкторы нашли нестандартное и революционное по тем временам решение. Они создали ручной станок (а затем и токарный автомат), в котором суппорт с инструментом находится в неподвижном состоянии, а движение подачи осуществляется подвижной шпиндельной бабкой по направлению оси вращения (т.е. вращающаяся деталь надвигается на неподвижный резец).

Хотя по своим производственным характеристикам токарный автомат продольного точения с ЧПУ значительно отличается от первых станков этого типа, он имеет ту же традиционную компоновку и состав основных узлов и агрегатов:

• сплошная литая станина с направляющими для передней бабки;
• подвижная бабка с полым шпинделем и цанговым зажимом;
• люнетная втулка;
• блок неподвижных суппортов с резцами;
• приспособление для подачи прутковых заготовок через шпиндель.

Современный токарный автомат представляет собой многофункциональный обрабатывающий центр с числовым программным управлением. Помимо традиционных компонентов такое оборудования может включать в себя:

• противошпиндель;
• блок или револьверную головку с приводным инструментом;
• позиционируемые в разных плоскостях блоки резцов;
• магазин заготовок;
• ловитель деталей и конвейер для готовых деталей;
• систему подачи СОЖ;
• конвейер стружкоудаления.

На станках такого типа можно выполнять независимую обработку резцовым и приводным инструментом одновременно двух деталей, закрепленных в шпинделе и противошпинделе. Кроме того, точная синхронизация вращения шпинделей дает возможность передавать обрабатываемую заготовку из одного шпинделя в другой, что позволяет производить за одну установку обработку обоих торцов детали. А наличие револьверной головки и различных блоков резцового и приводного инструмента дает возможность выполнять на одной установке детали весь спектр необходимых технологических операций: от точения, сверления и нарезания резьбы до плоского и контурного фрезерования.

К специфическим особенностям токарных автоматов продольного точения можно отнести высокие требования к качеству заготовок.

Считается, что точность обрабатываемого прутка, профиля или проволоки должны быть на квалитет вышее, чем получаемая из них деталь. Другая особенность — необходимость использования для повышения точности обработки невращающихся люнетных втулок, которые склонны к износу и нагреву.

Применение автоматов продольного точения

Автоматы продольного точения применяют для серийного изготовления малогабаритных цилиндрических деталей повышенной точности из калиброванных прутков, фасонного профиля и проволоки. Их производительность может достигать нескольких десятков готовых деталей в минуту. Диапазоны геометрических размеров этих изделий обычно составляют: по диаметру — 1-60 мм, по длине — 5-300 мм, а качественные характеристики — шестой-восьмой квалитет по диаметру и не менее восьмого квалитета по длине. Типичные примеры такой продукции — валы, втулки, оси, ригели, цанги, полые цилиндры и прецизионные резьбовые изделия для точных механизмов.

Кроме операций точения обработка на современных токарных автоматах включает в себя следующие виды технологических операций:

• центрические и нецентрические сверление и нарезание резьбы;
• фрезеровка плоскостей (уступов, лысок, пазов);
• контурная фрезеровка торцов и образующих;
• фрезеровка шлицев на торце и боковых поверхностях;
• накатка рифления;
• гравирование.

При этом, если полуавтомат токарный при переналадке на другое изделие или другой вид обтачивания требует замены кулачков и цанг управляющего механизма и установки нового комплекта режущего инструмента, то современные станки продольного точения с ЧПУ могут выполнять все эти операции за одну установку детали. Они имеют до 10-12 управляемых осей позиционирования и подачи и оснащены несколькими блоками и головками с разнообразным приводным и режущим инструментом. Поэтому такие токарные автоматы способны обрабатывать по заданной программе практически любые виды деталей.

Основные области применения продукции, изготавливаемой на токарных автоматах продольного точения — это:

• приборостроение и часовая промышленность;
• производство радиотехнических и электротехнических изделий;
• автомобильная промышленность;
• производство медтехники;
• аэрокосмическая отрасль;
• оборонный комплекс.

Кроме этого, такие прецизионные изделия нашли широкое применение в стоматологии, челюстно-лицевой хирургии и ортопедических изделиях.

Классификация токарных автоматов

Токарные автоматы и полуавтоматы — это отдельная группа токарного оборудования, предназначенная для высокоскоростного массового выпуска малоразмерных деталей цилиндрической формы. Одной из их характерных особенностей является то, что в качестве заготовки на многих видах этого оборудования используется калиброванные пруток или проволока, подаваемая в зону обработки через полый шпиндель. Основные виды материалов, обрабатываемых на этих станках — это обычные и легированные сорта сталей, сплавы алюминия, латунь и другие сплавы меди.

Классификация токарных автоматов и полуавтоматов производится по следующим признакам:

• область применения (специализированные, универсальные);
• компоновка (вертикальные, горизонтальные;
• количество шпинделей;
• принцип подачи и фиксации заготовки;
• тип управления (механическое, электромеханическое, электронное с цифровым приводом);
• способ обработки;

Внутри классификационных групп используют дополнительные признаки, связанные с технологическими особенностями, назначением и видами обработки. Поэтому одношпиндельные токарные полуавтоматы, простейшие кулачковые токарные автоматы и обрабатывающие центры с продольным точением имеют идентичные названия, которые отличаются лишь указанием на вид управления и дополнительное оборудование. К примеру, полное название одной из групп современных автоматов продольного точения согласно этой классификации может звучать так: «универсальные горизонтальные одношпиндельные прутковые токарные автоматы продольного точения с ЧПУ, противошпинделем и револьверной головкой».

Дополнительный шпиндель станка продольного точения относят к дополнительному оборудованию, поэтому с учетом наличия револьверной головки его также можно назвать «одношпиндельный токарно-револьверный автомат продольного точения».

А токарный многошпиндельный автомат — это станок со шпиндельным блоком, состоящим из нескольких параллельных шпинделей, который смонтирован в передней бабке. Общее количество шпинделей в таком оборудовании — от двух до шести. Двухшпиндельные станки встречаются нечасто, а наибольшее распространение получил шестишпиндельный токарный автомат.

В таком токарном станке количество расположенных по кругу неподвижных суппортов с резцами соответствует числу одновременно вращающихся шпинделей. При повороте блока каждый шпиндель с зажатой в нем заготовкой перемещается в следующую позицию к очередному суппорту. На каждом суппорте установлены разные резцы, выполняющие точение определенной поверхности заготовки. Таким образом, за шесть фиксированных позиций поворота шпиндельного блока каждая из шести деталей подвергается обработке разными резцами шести суппортов.