Что такое швейцарский токарный станок?
Швейцарский токарный станок появился в Швейцарии в 1870-х годах и предназначался в первую очередь для производства деталей для часовой промышленности.
Благодаря высокой точности и малой погрешности швейцарские токарные станки в настоящее время широко используются во всем мире для различных целей.
Но что делает эти токарные станки особенными и чем они отличаются от обычных токарных станков?
В этой статье я подробно рассмотрел швейцарские токарные станки, такие как их конструкция, возможности и области применения.
В конце я также изложил различия между швейцарским токарным станком и обычным токарным станком, чтобы помочь вам сравнить их и выбрать тот, который подходит для ваc.
Что такое швейцарский токарный станок?
Швейцарские токарные станки — это высокоточные станки, идеально подходящие для обработки мелких и сложных деталей. В этих токарных станках скользящая передняя бабка продвигает сегмент заготовки в зону обработки через направляющую втулку, в то время как остальная часть заготовки прочно удерживается внутри патрона.
Швейцарские токарные станки — это токарные станки с ЧПУ, в которых режущий инструмент остается неподвижным, а высокоскоростная вращающаяся прутковая заготовка перемещается вперед и назад для выполнения операции обработки.
Это один из ключевых аспектов, которым швейцарские станки отличаются от обычных станков.
Швейцарские токарные станки используют сегментный подход к обработке, который обеспечивает надежный зажим длинных заготовок, тем самым предотвращая их отклонение при приложении большой силы резания.
Эти токарные станки также сокращают потери материала, позволяя использовать небольшие и тонкие прутки для обработки мелких деталей, которые иначе нельзя было бы обработать на традиционных токарных станках.
Швейцарские токарные станки обычно используются для обработки металлов и поэтому считаются типом токарных станков по металлу.
По сравнению с токарными станками по дереву, токарные станки по металлу характеризуются высоким крутящим моментом шпинделя и относительно меньшей скоростью (об/мин).
Тем не менее, токарные станки по дереву также можно использовать для обработки металлических заготовок, но наличие токарных станков по металлу различных типов, таких как центральный токарный станок, револьверный токарный станок, швейцарский токарный станок и т. д., дает им преимущество даже перед лучшими токарными станками по дереву.
Несмотря на сложную работу и высокую точность, швейцарские токарные станки также доступны по конкурентоспособным ценам, сравнимым с ценами на обычные токарные станки.
APSX-NANO — один из таких доступных швейцарских токарных станков, который можно использовать для обработки различных материалов, таких как алюминий, нержавеющая сталь, латунь, пластик и т. д.
Дизайн швейцарского токарного станка
Ключевыми компонентами швейцарского токарного станка являются направляющая втулка и скользящая передняя бабка.
Направляющая втулка закреплена в отливке передней бабки и изготовлена таким образом, что внутренняя поверхность прочно удерживает прутковую бабку.
Заготовка зажимается в цанге, расположенной за направляющей втулкой в скользящей передней бабке.
Она подается в зону обработки через направляющую втулку, где инструмент перемещается на необходимое расстояние от центра заготовки для процесса токарной обработки.
Инструменты работают очень близко к направляющей втулке, что предотвращает отклонение заготовки под действием силы резания.
Кроме того, передовые швейцарские токарные станки оснащены двумя шпинделями — основным и вспомогательным.
Главный шпиндель используется для первичной обработки детали, а затем передается на вспомогательный шпиндель в случае дополнительных операций обработки.
Однако главный и вспомогательный шпиндель должны быть идеально выставлены, чтобы предотвратить повреждение заготовки или станка.
Факторы, отличающие швейцарские токарные станки от обычных токарных станков
В таблице ниже я суммировал различия между швейцарским токарным станком и обычным токарным станком.
| Параметр | Швейцарский токарный станок | Обычный токарный станок |
|---|---|---|
| Смещение по оси Z | Положительный | Отрицательный |
| Порядок обработки | Сегментный подход | Одна операция за один раз выполняется на всей заготовке |
| Направляющая втулка | Есть | Отсутствует |
| Охлаждающая жидкость | Масло | Вода |
| Время цикла | Низкий | Высокая |
| Постобработка | Практически нет | Может понадобиться для сложных деталей |
Смещение по оси Z
В обычном токарном станке заготовка выдвигается из цангового патрона на определенную длину, а торец заготовки считается эталоном (0 на оси Z).
Инструмент перемещается от торца заготовки к цанговому патрону. Это считается движением по отрицательной оси Z.
Следовательно, вы должны использовать отрицательный знак («-«) для смещения оси Z при программировании для обычного токарного станка с ЧПУ.
При швейцарской обработке скользящая шпиндельная бабка продвигает заготовку в зону обработки через направляющую втулку.
Как и на обычном токарном станке, торец заготовки по-прежнему считается точкой отсчета (0 на оси Z).
Однако движение заготовки из патрона считается движением по положительной оси Z, в отличие от обычного токарного станка.
Это означает, что вы должны использовать положительный знак («+») для смещения оси Z во время программирования швейцарского токарного станка.
Сегментация
Как правило, на обычных токарных станках операции выполняются в последовательном порядке. Следующая операция выполняется только после завершения первой операции.
Это означает, что заготовку обтачивают, а затем меняют инструмент, чтобы сделать канавки там, где это необходимо.
Этот рабочий процесс является лучшим вариантом для обычного токарного станка, поскольку вся заготовка доступна для обработки в любое время.
В швейцарской обработке скользящий припуск делает невозможным отслеживание этого рабочего процесса, поскольку вся заготовка никогда не доступна сразу.
Из-за этого сегментированный подход к обработке имеет больше смысла на швейцарском токарном станке. Размер сегмента обычно составляет 0,75 дюйма, что является стандартной площадью поверхности направляющей втулки.
Например, при использовании токарного станка для токарной обработки и изготовления канавок на заготовке.
Швейцарский токарный станок сначала выполняет точение на сегменте 1, затем меняет инструмент и делает необходимые пазы на текущем сегменте.
Затем через направляющую втулку выталкивают следующий сегмент заготовки и соответственно меняют инструмент для выполнения токарно-нарезных операций в следующем сегменте.
Направляющая втулка
Направляющая втулка является одной из характерных деталей, отличающих швейцарские токарные станки от обычных токарных станков.
На обычных токарных станках заготовки устанавливаются в основную цангу, и это может вызвать отклонение прутка, если отношение длины к диаметру превышает 4:1.
Швейцарский токарный станок уменьшает вылет и прогиб почти до нуля, обрабатывая заготовку очень близко к направляющей втулке.
Направляющая втулка обеспечивает надежную опору заготовки, что позволяет выполнять глубокие пропилы за один проход, а не за несколько неглубоких проходов. Это повышает точность и снижает износ инструмента.
В зависимости от требуемого уровня точности направляющие втулки бывают трех типов: поворотные, неподвижные и высокоточные направляющие втулки.
Вращающиеся направляющие втулки вращаются вместе с заготовкой и лучше всего подходят для токарной обработки широких элементов.
По сравнению с двумя другими, вращающиеся направляющие втулки обеспечивают наименьшую точность и используются для приложений с допуском около ± 0,0005 дюйма или выше.
Неподвижные направляющие втулки остаются неподвижными, а внутри них вращается прутковая бабка.
Они должны быть отрегулированы таким образом, чтобы прутковый материал полностью соприкасался с втулкой и, в то же время, не должен быть слишком тугим, чтобы застопорить шпиндель.
Фиксированные направляющие втулки используются, когда требуется более высокая точность (более 0,0005″).
Высокоточные направляющие втулки, как следует из названия, используются для еще более жестких допусков. Обычно это требуется для обработки деталей, которые будут использоваться в медицинских устройствах.
Охлаждающая жидкость
В отличие от обычных токарных станков, в швейцарских токарных станках вместо воды используется смазочно- охлаждающая жидкость на масляной основе.
Назначение охлаждающей жидкости — отводить тепло от режущих кромок и предотвращать перегрев прутка, чтобы предотвратить изменение размеров.
Масло обеспечивает большее поглощение тепла, чем вода, что делает его идеальным для металлообработки, где требуется высокая точность размеров.
Он также обеспечивает более высокую смазывающую способность, чем вода, что помогает снизить износ инструмента и предотвратить ржавление деталей. Это увеличивает срок службы инструментов и снижает затраты на техническое обслуживание станка.
Время цикла
В случае швейцарской обработки движущаяся заготовка увеличивает количество рабочих осей, тем самым обеспечивая более высокую степень свободы.
Типичное количество осей для швейцарского токарного станка варьируется от 7 до 13, по сравнению с 2-5 осями для обычных токарных станков.
Швейцарский токарный станок может выполнять несколько операций, таких как сверление, прорезка пазов, фрезерование, торцевая обработка канавок и обратное сверление за один проход.
Возможность выполнять несколько операций обработки за одну настройку сокращает время цикла и повышает производительность токарных станков Swiss.
Постобработка
При использовании обычных токарных станков сложные детали, как правило, необходимо обрабатывать на разных станках, прежде чем получить конечный продукт.
Швейцарский токарный станок, с другой стороны, имеет около 30 инструментов, которые могут работать с материалом. Это устраняет необходимость обработки детали на других машинах.
Кроме того, швейцарские токарные станки обеспечивают более качественную обработку поверхности за один проход без необходимости дополнительных процессов чистовой обработки.
В результате детали, изготовленные на швейцарских токарных станках, имеют 100% готовности.
Подготовка материала для швейцарского токарного станка
Швейцарские станки лучше всего подходят для изготовления мелких деталей с жесткими допусками. Емкость стержня обычно колеблется от 0,08 дюйма (2 мм) до 1,5 дюйма (38 мм).
Швейцарские станки могут изготавливать детали размером от 0,0003 дюйма и многократно обтачивать детали диаметром до 0,003 дюйма.
Важным требованием к швейцарским токарным станкам является то, что прутковый материал должен иметь одинаковый диаметр по всей длине.
Пруток, подаваемый на токарно-винторезный станок, должен быть как можно более прямым. Тем не менее, он может работать с максимальным люфтом 0,001 дюйма на 12 дюймов длины.
Если на швейцарском токарном станке используется несогласованный прутковый материал, созданная деталь также будет несогласованной.
На обычный токарный станок можно подавать неравномерный прутковый материал, поскольку его можно центрировать и поворачивать до тех пор, пока он не станет однородным. Эта операция невозможна на швейцарском токарном станке.
Преимущества использования швейцарского токарного станка
Есть несколько преимуществ, которые могут предложить станки с ЧПУ, такие как Swiss Lathes, по сравнению с обычными токарными станками.
Швейцарские токарные станки изначально были предназначены для обработки мелких и детализированных деталей с очень жесткими допусками, таких как детали, используемые в часовой промышленности.
Направляющая втулка позволяет использовать прутковый материал с отношением длины к диаметру более 4:1 без отклонения пруткового материала, что в противном случае невозможно на обычных токарных станках.
Сегментированный подход к рабочему процессу и высокое качество поверхности исключают необходимость вторичной обработки.
Возможность установки нескольких режущих инструментов и более высокая степень свободы обеспечивают малое время цикла, что означает, что швейцарские токарные станки могут производить большее количество деталей с большей точностью, чем обычные токарные станки.
Сегментный подход швейцарских токарных станков, наряду с многоосевой системой резки и возможностью удержания нескольких режущих инструментов, предлагает различные преимущества по сравнению с обычными токарными станками.
Однако это увеличивает сложность процесса и, следовательно, требует наличия опытного станочника и оператора с ЧПУ для выполнения желаемого процесса на этих станках.
G-код для оптимального управления швейцарскими машинами, как правило, очень сложен, так как нужно помнить о многих нюансах.
Кроме того, программирование таких сложных задач может быть утомительным и требует глубокого понимания операции обработки.
Одной из таких задач является перенос детали с главного шпинделя на вспомогательный шпиндель.
Идеальная синхронизация во время передачи должна быть обеспечена, чтобы предотвратить повреждение машины или детали.
Обычные токарные станки идеально подходят для изготовления тяжелых деталей, тогда как швейцарские станки идеально подходят для небольших, но очень сложных деталей.
Заготовка, используемая на швейцарском токарном станке, должна быть одинаковой как по диаметру, так и по длине, в то время как обычные токарные станки дают некоторую свободу, когда речь идет о неровностях прутка.
Часто Задаваемые Вопросы (FAQ)
Чем швейцарские станки отличаются от обычных токарных станков?
Швейцарские токарные станки отличаются от обычных токарных станков принципом работы. В швейцарском токарном станке заготовка может вращаться и скользить вдоль оси Z, тогда как в обычном токарном станке инструмент перемещается, а заготовка остается неподвижной.
Каково применение швейцарского токарного станка?
Швейцарские токарные станки идеально подходят для обработки небольших деталей сложной геометрии, которые обычно используются в медицинских устройствах, деталях гидравлических клапанов, медицинских имплантатах, музыкальных инструментах, валах, часах и электронике.
Может ли швейцарский токарный станок работать без направляющей втулки?
Да, существуют гибридные швейцарские токарные станки, которые могут работать без направляющей втулки. Эти швейцарские токарные станки ведут себя как токарный станок с фиксированной передней бабкой, поскольку держатель втулки снимается, а цанга входит в отливку передней бабки. Этот способ работы более удобен, когда нужно изготовить серию деталей за короткий промежуток времени.
