Что такое швейцарский токарный станок?
В Швейцарии в 1870-х годах был создан уникальный токарный станок, разработанный специально для изготовления мелких деталей, востребованных в часовом производстве. Сегодня швейцарский токарный станок признан по всему миру за исключительную точность и минимальные погрешности, что делает его универсальным инструментом для разнообразных задач.
Однако, что же выделяет эти станки среди аналогов и в чем их основные различия по сравнению с традиционными токарными станками?
В этом материале я подробно разбираю конструктивные особенности швейцарских токарных станков, их возможности и ключевые области применения.
К тому же, в конце статьи рассмотрим различия между швейцарскими и обычными токарными станками, что поможет вам сделать осознанный выбор подходящего оборудования.
Что такое швейцарский токарный станок?
Швейцарские токарные станки — это устройства высокой точности, идеально подходящие для обработки сложных и миниатюрных деталей. В них используется механизм с подвижной передней бабкой, которая перемещает заготовку через направляющую втулку в зону обработки, при этом основная часть заготовки надежно фиксируется.
В отличие от классических станков, в швейцарских токарных устройствах инструмент остается неподвижным, а вращающаяся прутковая заготовка с высокой скоростью движется вперед и назад, выполняя обработку.
Этот механизм работы кардинально отличает швейцарские станки от традиционных моделей.
Они применяют сегментный способ обработки, который обеспечивает надежную фиксацию длинных заготовок и предотвращает их отклонение под нагрузкой.
Благодаря такому подходу, швейцарские токарные станки минимизируют отходы материалов, позволяя работать с мелкими и тонкими заготовками, что невозможно на обычных станках.
Изначально предназначенные для работы с металлами, швейцарские токарные станки стали основными инструментами в сфере точной металлообработки.
В сравнении с токарными станками по дереву, станки по металлу имеют более высокий крутящий момент, но меньшую скорость вращения шпинделя.
Хотя деревообрабатывающие станки могут использоваться для работы с металлами, специализированные станки, такие как револьверные, центральные и швейцарские, обладают значительными преимуществами в обработке металла.
Несмотря на сложность конструкции и высокую точность, многие модели швейцарских станков предлагаются по ценам, сопоставимым с обычными аналогами.
Одним из доступных вариантов является APSX-NANO, который подходит для обработки различных материалов, включая алюминий, нержавеющую сталь, латунь и пластики.
Конструкция швейцарского токарного станка
Основные элементы швейцарского токарного станка — направляющая втулка и подвижная передняя бабка.
Втулка крепится в отливке передней бабки и плотно удерживает прутковую заготовку внутри.
Заготовка фиксируется в цанге за направляющей втулкой и подается в зону обработки.
Инструмент совершает минимальные перемещения относительно центра заготовки, что обеспечивает высокую точность обработки.
Небольшое расстояние между инструментом и втулкой минимизирует отклонение заготовки при приложении нагрузки.
Современные модели оборудованы двумя шпинделями — основным и вспомогательным.
Основной шпиндель используется для первичной обработки, после чего деталь передается на вспомогательный для последующих операций.
Для успешной работы оба шпинделя должны быть точно синхронизированы, чтобы избежать деформации детали или повреждения оборудования.
Факторы, отличающие швейцарские токарные станки от обычных токарных станков
В таблице ниже представлены основные различия между швейцарским токарным станком и стандартным токарным станком.
| Параметр | Швейцарский токарный станок | Обычный токарный станок |
|---|---|---|
| Смещение по оси Z | Положительное | Отрицательное |
| Порядок обработки | Сегментированный подход | Обработка всей заготовки за один цикл |
| Наличие направляющей втулки | Есть | Отсутствует |
| Тип охлаждающей жидкости | Масло | Вода |
| Время цикла | Короткое | Длинное |
| Постобработка | Минимальная | Может потребоваться |
Смещение по оси Z
На обычных токарных станках заготовка выдвигается из цангового патрона на требуемую длину, и точка отсчета на оси Z устанавливается на торце заготовки. Инструмент перемещается от этой точки в сторону патрона, что считается движением по отрицательной оси Z.
При программировании для обычного токарного станка необходимо учитывать отрицательные значения смещения по оси Z.
На швейцарских токарных станках заготовка подается в зону обработки через направляющую втулку, и точка отсчета по оси Z также остается на торце заготовки.
Однако движение заготовки считается положительным смещением по оси Z, что требует использования положительных значений при программировании станка.
Сегментация
На стандартных токарных станках операции обычно выполняются последовательно: сначала одна операция, затем другая, по всей длине заготовки. Такой подход оптимален для случаев, когда вся заготовка сразу доступна для обработки.
В швейцарских токарных станках используется сегментированный метод обработки, где заготовка обрабатывается по частям. Подача заготовки через направляющую втулку позволяет производить операции по сегментам, обычно длиной около 0,75 дюйма.
Например, при обработке сегмента сначала выполняются токарные операции, затем инструмент меняется для выполнения канавок, после чего заготовка подается дальше, и процесс повторяется для следующего сегмента.
Направляющая втулка
Направляющая втулка – это ключевой элемент швейцарских токарных станков, который отличает их от стандартных токарных станков.
В стандартных токарных станках заготовка фиксируется в цанге, что может привести к деформации, если длина прутка слишком велика по сравнению с его диаметром.
Швейцарские токарные станки устраняют эту проблему, обеспечивая практически нулевое отклонение прутка за счет того, что обработка происходит в непосредственной близости от направляющей втулки.
Втулка удерживает заготовку в устойчивом положении, что позволяет выполнять глубокие пропилы за один проход, обеспечивая высокую точность и меньший износ инструмента.
Существует несколько типов направляющих втулок: вращающиеся, неподвижные и высокоточные, каждая из которых применяется в зависимости от требований к точности.
Вращающиеся втулки работают вместе с заготовкой, обеспечивая отличные результаты при обработке широких элементов, но с меньшей точностью по сравнению с другими видами втулок.
Неподвижные втулки остаются на месте, при этом пруток вращается внутри них. Они требуют тонкой регулировки для предотвращения излишнего давления на пруток.
Высокоточные втулки предназначены для выполнения работ с особо жесткими допусками, например, при производстве медицинских устройств.
Охлаждающая жидкость
Швейцарские станки используют смазочно-охлаждающую жидкость на основе масла, а не воды, как это делается на обычных станках.
Охлаждающая жидкость предназначена для отвода тепла от режущих кромок и предотвращения деформации заготовки из-за нагрева.
Масло более эффективно поглощает тепло и смазывает детали, что предотвращает износ инструмента и защищает от коррозии.
Время цикла
В швейцарских станках заготовка движется, что увеличивает количество осей обработки и улучшает производительность.
Швейцарские станки обычно оснащены 7-13 осями, тогда как обычные станки имеют лишь 2-5 осей.
Такая конструкция позволяет выполнять множество операций, таких как сверление, прорезка и фрезерование, за один проход, что значительно снижает время обработки.
Постобработка
Обычные станки требуют доработки сложных деталей на нескольких установках, тогда как швейцарские станки позволяют выполнить всю обработку за один цикл благодаря множеству инструментов.
Швейцарские токарные станки обеспечивают превосходное качество поверхности уже на этапе первичной обработки, исключая необходимость дополнительной чистовой обработки.
В итоге, детали, изготовленные на швейцарских станках, готовы к использованию без необходимости в дальнейшем вмешательстве.
В результате работы на швейцарских токарных станках, детали производятся с полной готовностью.
Материал для швейцарских токарных станков: подготовка
Швейцарские токарные станки идеально подходят для производства мелких деталей с минимальными допусками. Материалы прутков, как правило, варьируются от 2 мм до 38 мм в диаметре.
Эти станки способны обрабатывать детали с точностью до 0,0003 дюйма, а также многократно точить элементы диаметром до 0,003 дюйма.
Важно, чтобы прутковый материал имел стабильный диаметр по всей длине для работы на таких станках.
Пруток для швейцарских станков должен быть максимально ровным, хотя допустим люфт до 0,001 дюйма на каждые 12 дюймов длины.
Использование несовместимого материала приведет к аналогичной несогласованности готовых изделий.
В отличие от обычных токарных станков, где можно центрировать неравномерные прутки, швейцарские станки требуют высокой точности материалов.
Преимущества швейцарских токарных станков
Швейцарский токарный станок, предлагает целый ряд преимуществ по сравнению с традиционными токарными станками.
Изначально разработанные для обработки мелких деталей с высокой точностью, эти станки широко используются в часовой и других высокоточных отраслях.
Направляющая втулка позволяет обрабатывать прутки с отношением длины к диаметру более 4:1 без их отклонений, что невозможно на стандартных станках.
Высокое качество обработки и продуманный рабочий процесс устраняют необходимость в повторной обработке деталей.
Многоосевая система и возможность установки нескольких инструментов обеспечивают быструю обработку с высокой точностью, что делает швейцарские станки эффективными для массового производства.
Сложная технология и многофункциональная природа этих станков требует квалифицированных операторов для их эксплуатации.
Программирование G-кодов для таких станков сложное и требует внимания к множеству деталей, особенно при переносе деталей между шпинделями.
Обычные токарные станки лучше подходят для обработки крупных деталей, тогда как швейцарские идеальны для малых и сложных изделий.
Пруток для швейцарских станков должен быть точным как по длине, так и по диаметру, в отличие от обычных станков, которые допускают небольшие отклонения.
Часто задаваемые вопросы (FAQ)
Чем швейцарские станки отличаются от обычных?
Основное различие заключается в том, что в швейцарском токарном станке заготовка вращается и двигается вдоль оси, тогда как в обычных станках движется инструмент.
Где применяются швейцарские токарные станки?
Они идеально подходят для производства мелких деталей с высокой сложностью, которые используются в медицине, гидравлике, часах, электронике и других точных отраслях.
Можно ли использовать швейцарский станок без направляющей втулки?
Да, существуют гибридные модели, которые могут работать без втулки. Такие станки удобны для быстрой обработки серийных партий деталей.
