Варианты установки заготовок для четвертой оси
Методы установки заготовок на четвертую ось разнообразны и имеют свои плюсы и минусы. Рассмотрим основные варианты установки.
Варианты установки заготовок. Крепежные плиты
Крепежные плиты для четвертой оси аналогичны крепежным плитам для трехосевых станков. Они бывают разных форм и размеров, чтобы соответствовать различным требованиям. Например, вот крепежная плита, установленная на большой горизонтальной фрезерной установке:
Ниже показан аналогичный пример от HAAS, но уже для вертикальной фрезерной установки:
Основная цель крепежных плит — обеспечить доступ к большему количеству деталей и их сторонам, а также ускорить процесс загрузки и выгрузки заготовок. Обычно детали закрепляются на крепежных пластинах, пока станок работает, и сразу после остановки станка вы можете сменить пластины или всю плиту, чтобы продолжить работу.
Как крепежная плита увеличивает рабочую зону на ЧПУ с 4-й осью?
Крепежные плиты часто используются на горизонтальных обрабатывающих центрах (ГОЦ), но их можно встретить и на вертикальных обрабатывающих центрах (ВОЦ). Они увеличивают рабочую поверхность стола станка, позволяя обрабатывать больше деталей за одну установку.
Например, если у вас есть плита шириной 100 мм и длиной 350 мм, вы получите рабочую поверхность 100 x 100 x 350 = 3 500 000 квадратных мм, что на 22% больше стандартной площади стола данного станка.
Кроме того, крепежная плита позволяет обрабатывать три грани каждой детали за одну установку, что значительно сокращает время на перенастройку станка.
Можно еще улучшить эффективность, используя более длинные плиты. Например, плита длиной 500 мм предоставит вам 100 x 100 x 500 = 5 000 000 квадратных мм рабочей поверхности, что на 68% больше стандартной площади стола.
Также можно создать собственную крепежную плиту из чугуна толщиной 30 мм. При высоте от стола до центра 4-й оси 100 мм, вы сможете закрепить плиту шириной 200 мм и длиной 500 мм, что даст 200 x 500 x 2 стороны = 200 000 квадратных мм рабочей поверхности.
Если у вас есть треугольная плита, её грани будут иметь размер 180 мм, что даст 90 x 500 x 3 = 270000 квадратных мм рабочей поверхности.
Таким образом, использование 4-й оси с крепежной плитой может значительно увеличить рабочую площадь для обработки деталей и улучшить доступ к их граням.
Варианты установки заготовок. 4-я ось + токарные патроны
Для обработки круглых деталей оптимальным решением являются токарные патроны. Они специально разработаны для удержания заготовок вдоль вращающейся оси. Вот пример использования токарного патрона на 4-й оси:
Принципы использования токарных патронов аналогичны как для токарных станков, так и для 4-х осей на фрезерных станках. Несколько лет назад я нашел диаграмму, которая мне пригодилась при токарных работах, и мы также можем использовать её 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 заготовки нестандартной формы, квадратной или прямоугольной формы. |
| 6-кулачковый самоцентрирующийся патрон | Средняя | Средняя | Высокая | Лучше всего подходит для тонкостенных заготовок или захвата обработанных краев. 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 для сохранения баланса. |
| 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 повторяемость, 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 её обратно в патрон в точно таком же положении, чтобы 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 часто приходится менять сторону детали или переделывать её. С 4-й осью вы часто будете просто вставлять кусок сырья, и в этом случае повторяемость не имеет значения. Отсюда повсеместное использование относительно неповторимого 3-кулачкового патрона для работы на 4-й оси.
Переключение между центрами происходит довольно часто с 4-й осью просто потому, что нужно поддерживать любую часть со значительным вылетом в конце. Насколько это важно? Меня учили, что 3 или 4 диаметра — это примерно столько, сколько нужно, чтобы поддерживать патрон на токарном станке, прежде чем искать дополнительную опору.
Цанговые патроны действительно хороши для токарных работ (отсюда популярность старых токарных станков Hardinge и их системы цанговых патронов 5C). Они получают высокие оценки по всем аспектам. Неслучайно в оригинальной Haas 4-й оси 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 использования обычных фрезерных тисков на 4-й оси? Обычно на четвертую ось устанавливаются не обычные тиски, а более универсальные системы крепления.
Они очень удобны, но вам нужно убедиться, что они подходят для вашей 4-й оси. Доступ к детали будет ограничен тисками, поэтому их использование оправдано, если вы хотите получить доступ к трем сторонам заготовки за один установ.
На большой крепежной плите горизонтального станка можно установить несколько тисков с четырёх сторон плиты, что значительно увеличит ёмкость для заготовок.
Заключение
Оснащение и настройка — это всегда искусство, которое стоит освоить. Я всегда ищу умные способы настройки и крепления, и вам советую. Четвертая ось открывает новые возможности для обработки и увеличивает эффективность.
