Варианты установки заготовок для четвертой оси

Варианты установки заготовок для четвертой оси разнообразны и имеют свои плюсы и недостатки. Давайте рассмотрим основные из них.

Варианты установки заготовок. Крепежные плиты

Крепежная плита для четвертой оси равнозначны по своему предназначению крепежным плитам для обычного трехосевого станка. Есть много разных форм и размеров крепежных плит, доступных для 4-й оси. Вот один, который я показывал ранее на большой горизонтальной фрезерной установке:

Вот аналогичная версия от HAAS для вертикальной фрезерной установки:

Цели крепежных плит обычно заключаются в том, чтобы получить доступ к большему количеству деталей, большему количеству сторон, и сделать так, чтобы погрузка частей в машину и из машины происходила быстро. Обычно устанавливаете детали на крепежные пластины, когда станок работает, и как только она останавливается, вы меняете либо крепежные пластины, либо всю крепежную плиту, чтобы машина снова заработала.

Как крепежная плита увеличивает рабочую зону на ЧПУ с 4-й осью?

Крепежные плиты — обычное дело для горизонтальных обрабатывающих центров (ГОЦ), но на вертикальных(ВОЦ) их можно встретить гораздо реже. Возможно, это потому, что они просто встроены во многие ГОЦ на заводе, в то время как на ВОЦ вы должны настроить ее, используя 4-ю ось. Вопрос: в чем их ценность?

Есть правило, о том, что вы не получите максимальной отдачи от вашего станка с ЧПУ, пока не настроите работу так, чтобы каждый квадратный сантиметр доступной области стола использовался для изготовления деталей. Другими словами, изготавливайте как можно больше деталей для каждой установки. Например, если полагаться только на одни тиски для механической обработки, это может означать, что большая часть доступной площади стола будет потрачена впустую. Установите на стол двое тисков (вы получаете 2 детали на установку) или двое двойных тисков (чтобы получить 4 детали на каждую установку). Суть в том, сколько деталей станок может «проглотить» для каждого установа. Чем больше, тем лучше, потому что ваше время настройки, для всех частей, неизменно будет меньше для каждой части.

Имея это в виду, почему бы не подумать об этой крепежной плите на 4-й оси как об увеличении площади поверхности стола?

Теперь рассмотрим крепежную плиту, подобное изображенному выше. Это как иметь 4 стола меньшего размера. На самом деле ее составляет 100 мм, а длина — 350 мм, поэтому, посчитав все 4 стороны, вы получите 100 x 100 x 350 = 3 500 000 квадратных мм. Это на 22% больше площади стола данного станка.

Кроме того, мы можем обработать 3 грани на каждой детали. Обычно это занимает 3 установа, что отнимает намного больше времени. Довольно круто, да? В зависимости от того, сколько дополнительного времени на настройку требуется для этой схемы по сравнению с использованием стола, мы, вероятно, сделали нашу работу более прибыльной. Возможно, совсем немного.

Можем ли мы сделать лучше, чем это?

Предположим, у нас есть плита длиной 500 мм, соответствующее длине стола станка. Да, нам может понадобиться большая крепежная пластина, чтобы для 4-й оси и задней бабки было место на столе, но это выполнимо. Используя ту же математику, мы получим 100 x 100 x 500 стороны = 5 000 000 квадратных мм, или 5 квадратных метров. Вдумайтесь это размер кухни в хрущевке! Теперь у нас на 68% больше доступной площади. На 68% больше деталей каждый раз, когда мы нажимаем кнопку «старт».

Предположим, мы создали нашу собственную «Крепежную плиту» из куска чугуна толщиной 30мм. Теперь предположим, что высота от стола до центра, 4-й оси составляет 100 мм, получается мы сможем закрепить плиту шириной 200мм. Мы сделаем ее длиной 500 мм и используем две стороны. Наша общая площадь теперь составляет 200 мм x 500 м x 2 стороны = 200 000 квадратных мм. Это почти так же хорошо, как и в предыдущем примере.

Что, если у нас есть треугольная плита, которая просто вписывается в круг стола? Без проблем. Математика говорит, что каждая из трех граней треугольного надгробия будет иметь размер 180 мм, поэтому у нас получится 90 x 500 x 3 = 270000 квадратных мм.

Когда вы смотрите на это с этой точки зрения, нетрудно увидеть, как 4-я ось с крепежной плитой может увеличить доступную площадь для деталей в каждом установе и сделать доступными больше граней детали для обработки.

Варианты установки заготовок. 4-я ось + токарные патроны

Для круглых деталей и для многих вещей, которые вращаются вокруг, токарный инструмент — это то, что нужно. В конце концов, он оптимизирован для удержания заготовки вдоль вращающейся оси. Следовательно, очень часто на вашей 4-й оси устанавливаются токарные патроны:

Принципы применения того какой патрон использовать в токарном станке, работают для 4-х осей на фрезерных станках. Несколько лет назад я нашел диаграмму, которая мне пригодилась при токарных работах, и мы также можем сослаться на нее здесь:

Методика	Точность	Повторяемость	Удобство	Заметки
Самоцентрирующийся патрон с 3 кулачками	Низкий	Низкий	Высокая	Обычный, дешевый, простой. Низкая точность, низкая повторяемость, если вы снимаете заготовку и возвращаете ее обратно.
4-кулачковый патрон	Высокая	Высокая	Средняя	Индивидуальная регулировка губок может занять много времени, но в результате вы получите высокую точность. Может удерживать детали со смещением для поворота кулачков или эксцентриков. Вмещает ложу нестандартной формы, квадратную или прямоугольную форму.
6-кулачковый самоцентрирующийся патрон	Средняя	Средняя	Высокая	Лучше всего подходит для тонкостенных работ или захвата обработанных краев заготовки. Очевидно, хорошо для шестигранных заготовок.
Поворот лицевой панели	Зависит от настроек	Середина	Низкий	Отлично подходит для нестандартных форм. Включает зажимы, как установка для фрезерования. Могут потребоваться противовесы, чтобы сохранять равновесие.
Переход между центрами	Высокая	Высокая	Низкий	Высокая точность, позволяет возвращать деталь между центрами с очень высокой повторяемостью.
Постоянное лицевое вращение	Высокая	Высокая	Высокая	Современная альтернатива повороту между центрами. Вместо использования упоров токарного станка, которые неудобно настраивать, система постоянного торца использует гидравлическую или другую силу для захвата и приведения в движение конца шпинделя.
Цанговый патрон	Высокая	Высокая	Высокая	Быстрая, высокая точность, высокая воспроизводимость, хороший захват, маловероятно повредить заготовку, захват распространяется на большой площади. Дорогие патроны и цанги. Обрабатывает ограниченную длину. Заготовка должна быть круглой и почти точно соответствовать размеру цанги.
Расширяющиеся оправки	Высокая	Высокая	Высокая	Они работают изнутри наружу, а не снаружи внутрь, но в остальном очень похожи на цанги.

«Повторяемость» относится к легкости, с которой вы можете удалить деталь и поместить ее обратно в патрон в точно таком же положении, чтобы вы могли продолжить обработку. Это важный фактор, который следует учитывать, но обычно не так важен для работы с 4-й осью, как для токарной обработки. Например, при токарной обработке вам часто приходится менять сторону деталиили вам, возможно, придется взять существующую деталь и поместить ее в токарный станок, чтобы переделать. С 4-й осью вы часто будете просто вставлять кусок сырья, и в этом случае повторяемость не имеет значения. Отсюда повсеместное распространение относительно неповторимого 3-кулачкового патрона для работы на 4-й оси.

Переключение между центрами происходит довольно часто с 4-й осью просто потому, что вы должны убедиться, что вы поддерживаете любую часть со значительным вылетом в конце. Насколько важно? Меня учили, что 3 или 4 диаметра — это примерно столько, сколько вам нужно, чтобы повесить патрон на токарном станке, прежде чем вы начнете искать дополнительную опору.

Цанги действительно хороши для токарных работ (отсюда повсеместное распространение старых токарных станков Hardinge и их системы цанговых патронов 5C). Они получают высокие оценки практически по каждому аспекту. Неслучайно в оригинальной Haas 4th Axis был индексатор 5C:

Возможно, самым большим недостатком цанг 5C является то, что они подходят только для деталей относительно ограниченного диаметра.

Варианты установки заготовок. Тиски 4-й оси

Как насчет возможности вставить обычные фрезерные тиски в 4-ю ось? На самом деле как праило в четвертую ось устанавливаются не обычные тиски, а более универсальные, по сути, система крепления.

Они очень хороши, но вам нужно убедиться, что их имеет смысл использовать для вашей 4-й оси. В частности, доступ к детали будет ограничен доступом, который вы можете получить от тисков. Таким образом, вы хотели бы использовать тиски на своей 4-й оси в основном потому, что они очень просты, знакомы и позволяют получить доступ к 3 сторонам работы, а не только к верхней части в одном установе.

Обратите внимание, что на большом крепежной плите с на горизонтально ориентированном станке вы можете установить несколько тисков с 4 сторон плиты и даже больше, чем по одним с каждой стороны. Это создает большую емкость!

Заключение

Оснащение и ремонт — это всегда искусство, которому стоит хорошо научиться. Я всегда ищу умные сетапы и приспособления, и вам советую. 4-я ось открывает совершенно новые возможности для обработки и настройки.