Многошпиндельный токарный станок

Токарный станок — это инструмент для обработки, который включает в себя вращающуюся заготовку и режущий инструмент, перемещающийся по осям X и Z для удаления материала. Вращение заготовки обеспечивается шпинделем токарного станка. В этой статье мы подробно рассмотрим многошпиндельный токарный станок и выявим его преимущества по сравнению с одношпиндельными аналогами.

Что такое многошпиндельный токарный станок?

Многошпиндельный токарный станок, как следует из названия, обладает более чем одним шпинделем, что позволяет каждому шпинделю осуществлять независимое вращательное движение заготовки. Шпиндели обычно располагаются в круговом массиве, пронумерованные по порядку, и каждый выполняет различные операции токарной обработки.

Этот тип станков идеален для серийного производства сложных деталей, благодаря возможности установки различных скоростей вращения шпинделей без изменения программы, что сокращает время цикла обработки.

Многошпиндельные конфигурации чаще всего применяются в токарных станках с ЧПУ, таких как швейцарские токарные станки, где несколько режущих инструментов выполняют разнообразные операции: токарную обработку, расточку, сверление, нарезку резьбы и другие.

Они включают в себя основные компоненты токарных станков, но, в отличие от традиционных моделей, обычно имеют более сложную систему осей, такую как 6-осевая система.

Автоматические многошпиндельные станки могут иметь от 6 до 8 шпинделей, но с увеличением их числа растет сложность программирования.

Работа многошпиндельного станка

Многошпиндельный токарный станок включает шпиндельный барабан с несколькими шпинделями, каждый из которых оснащен специальным инструментальным постом для удерживания нескольких токарных режущих инструментов.

Процесс работы многошпиндельного станка включает несколько этапов, начиная с загрузки заготовок на шпиндели. После этого токарный станок выполняет обработку заготовок в соответствии с программой обработки.

Каждый шпиндель действует как центр обработки, где выполняются различные операции. Заготовка перемещается между разными положениями шпинделей, где происходят различные операции обработки.

Например, шестипозиционный многошпиндельный токарный станок может быть оснащен токарно-сверлильным инструментом, расточной оправкой, накатными и отрезными инструментами на разных шпинделях для выполнения различных операций обработки.

Первоначально заготовка подвергается торцеванию в положении шпинделя 1. Затем барабан шпинделя вращается, чтобы перенести заготовку в положение шпинделя 2, где она одновременно подвергается точению и сверлению.

Затем заготовка перемещается к шпинделю 3, где расточной инструмент увеличивает просверленное отверстие до нужного диаметра.

После завершения операции растачивания шпиндельный барабан перемещает заготовку к шпинделю 4, где нарезным инструментом нарезаются нужные канавки на поверхности заготовки.

Точно так же на шпинделе 5 заготовка подвергается операции накатки, а на шпинделе 6 отрезной инструмент разделяет заготовку на нужную длину.

Кроме того, многошпиндельный токарный станок способен выполнять несколько операций одновременно. Это позволяет одновременно торцевать одну заготовку на шпинделе 1, в то время как другая заготовка подвергается сверлению и точению на шпинделе 2. Таким образом, происходит параллельная обработка нескольких заготовок без необходимости останавливать операцию для смены инструмента.

Это значительно повышает производительность системы и обеспечивает высокое качество продукции с коротким временем цикла. Однако время, затрачиваемое на загрузку и выгрузку заготовок, почти равно времени, затрачиваемому на обработку. Тем не менее, многошпиндельные токарные станки эффективны для задач, которые в противном случае требовали бы значительного времени обработки на традиционных токарных станках.

Преимущества многошпиндельного станка

Многошпиндельный токарный станок предоставляет функциональность нескольких обрабатывающих центров на одной машине, что приносит различные преимущества по сравнению с традиционными токарными станками с одним шпинделем.

Повышенная производительность

Способность выполнять несколько операций на каждом шпинделе значительно повышает производительность системы. Многошпиндельный токарный станок может выполнить функции нескольких отдельных токарных станков за один проход.

Более того, возможность одновременной работы с несколькими заготовками еще больше увеличивает производительность и сокращает время цикла обработки.

Как правило, токарный станок с шестью шпинделями обеспечивает производительность в три раза выше, чем токарный станок с одним шпинделем, в то время как токарный станок с восьмью шпинделями обеспечивает производительность в пять раз выше.

Высокая точность

Многошпиндельный токарный станок позволяет вращать один барабан и позиционировать заготовку для выполнения различных операций обработки. Это значительно уменьшает необходимость частой загрузки и выгрузки заготовок между разными обрабатывающими центрами, что положительно сказывается на точности процесса обработки. Следовательно, возможность выполнения различных операций обработки за один установ обеспечивает высокую точность конечного продукта.

Компактный размер

Многошпиндельный токарный станок представляет собой несколько обрабатывающих центров в компактном исполнении. Он эквивалентен серии одношпиндельных токарных станков и, следовательно, требует меньше места по сравнению с аналогичными одношпиндельными токарными станками. Кроме того, использование многошпиндельного токарного станка сравнительно более энергоэффективно, чем использование нескольких одношпиндельных станков для выполнения аналогичной операции. Таким образом, многошпиндельные токарные станки идеально подходят для небольших мастерских с ограниченным количеством рабочих мест.

Ограничения многошпиндельного станка

Несмотря на высокую производительность и малое время цикла, многошпиндельные токарные станки имеют свои недостатки.

Высокая начальная стоимость

Многошпиндельные токарные станки — это технологически сложные машины, представляющие собой вращающийся шпиндельный барабан и несколько поперечных суппортов, направляющих режущий инструмент по осям X и Z на каждой позиции шпинделя. Кроме того, эти машины могут включать вращающийся инструмент, который перемещается по оси Y и выполняет фрезерные операции. Сложность конструкции приводит к высокой начальной стоимости, что делает их недоступными для многих предприятий.

Комплексная программа

С увеличением сложности машины возрастает и потребность в сложной программе. Для работы на многошпиндельных токарных станках требуется программный код, определяющий движение различных элементов станка для выполнения операций обработки. Это включает плавный переход между различными положениями шпинделя и управление несколькими режущими инструментами. Качество и точность работы также зависят от навыков оператора с ЧПУ и программиста, что требует дополнительных ресурсов на подготовку персонала.

Многошпиндельные токарные станки представляют собой эффективное решение для выполнения множества операций с одной заготовкой. Они значительно повышают производительность, сокращают время цикла и занимают меньше места благодаря своему компактному дизайну.

Однако для достижения оптимальных результатов требуются высококвалифицированные специалисты, способные эффективно программировать и оперировать этими сложными машинами.

Часто задаваемые вопросы (FAQ)

Швейцарский токарный станок многошпиндельный?

Нет, швейцарские токарные станки обычно одношпиндельные и предназначены для обработки малых заготовок. Однако иногда можно встретить специализированные модели с несколькими шпинделями для повышения производительности.

Могут ли многошпиндельные токарные станки выполнять сверление со смещением от центра?

Да, многошпиндельные токарные станки способны выполнять сверление с различными смещениями относительно центра заготовки, что делает их универсальными для различных задач обработки.

Кроме токарных станков, какие еще машины могут быть в многошпиндельной конфигурации?

Помимо токарных станков, многошпиндельные конфигурации широко применяются в сверлильных и фрезерных станках, что позволяет обрабатывать заготовки с высокой точностью и эффективностью.