Принцип работы автомата продольного точения

Программирование автоматов продольного точения

26 февраля 2016 года

Эта статья посвящена вопросу программирования станков швейцарского типа (Swiss type CNC machines).

В последние годы российских дилеров САМ систем все чаще озадачивают вопросом программирования станков токарной группы, которые принято называть автоматами продольного точения (АПТ). Специалисты компании КАМ СИСТЕМЫ также были вовлечены в этот процесс после поставки на одно из предприятий Петербурга семи осевого АПТ тайваньского производства. В этой статье мы бы хотели поделиться приобретенным опытом в освоении станка и внедрения SolidCAM.

Внедрение SolidCAM для автомата продольного точения

Большинство нетривиальных вопросов при программировании АПТ возникает именно из-за нестандартной, а иногда и непредсказуемой конструкции станков этой группы. Производители собирают АПТ из узлов с разнообразными степенями свободы как из конструктора, а программисты сталкиваются с совершенно не схожей логикой программирования. Возвращаясь к вопросу компоновки, отметим, что главной отличительной чертой АПТ является продольное перемещение заготовки (притом, что она вращается, как в обычном токарном станке). Вторая особенность, множество инструментальных суппортов (tool post), каждый из которых имеет определенную область применения. Например, отдельный суппорт для радиального приводного инструмента (от трех до пяти гнезд), который работает по осям X и Y и только в зоне главного шпинделя. Или отдельный блок с приводными и неприводными инструментальными гнездами, предназначенный для осевой работы на торце изделия, находящегося в противошпинделе (перемещается по оси Z и X). У более простых модификаций АПТ каждый такой узел имеет не более двух степеней свободы, но есть более сложные варианты, когда суппорт может еще и изменять свое угловое положение, причем не в индексном, а непрерывном режиме. Следующая особенность АПТ с двумя (и более) шпинделями – многоканальное управление, то есть каждый шпиндель и привязанные к нему суппорта программируются отдельной УП. При этом следует учитывать, что некоторые суппорта могут производить обработку как на главном, так и на противошпинделе.

АПТ, у которого один из инструментальных суппортов совмещен с противошпинделем

Такой подход к конструкции станка дает ощутимый выигрыш в производительности, УП хоть и связаны, но позволяют запускать одновременную обработку в шпинделях. Также к несомненным преимуществам АПТ относятся возможность изготовления длинных (более 4х диаметров) деталей малых диаметров (как правило, до 20мм); высокопроизводительное серийное изготовление; возможность совместить фрезерование, точение и обработку сразу всех установов на одном станке; большое количество инструментов.

В УП координаты для резцов наружного точения будут выводить как с «+», так и с «-»

С другой стороны владельцу АПТ надо готовиться к необходимости закупать только калиброванный прокат (h9), к увеличению времени наладки (как минимум, привязка такого количества инструментов с учетом всех нюансов технологии и конструкции), к закупке специального режущего инструмента, оснастки, масел и СОЖ и, конечно, к специфическим задачам программирования.

Исходя из вышеописанных особенностей конструктива, укрупнённо можно выделить две основные задачи программирования. Первая – многоканальное программирование, вторая – взаимодействие инструментальных суппортов с учетом всех условий и ограничений. Также следует учесть особые режимы работы станка, например точение (нарезание резьбы, отрезку) заготовки, когда она зажата сразу двумя шпинделями или перехват не круглой, а шестигранной заготовки противошпинделем.

Отображение на дисплее Fanuc 0i двух каналов

АПТ для которого мы производили внедрение SolidCAM можно отнести к среднему по сложности программирования. Он оснащен двумя шпинделями (С1/Z1 и C2/Z2) и тремя инструментальными суппортами: 1ый для точения (5 инструментальных гнезд, перемещается по оси Х), 2ой для фрезерования и сверления (X/Y, 4 инструмента) и 3ий суппорт двусторонний имеет 5 гнезд со стороны главного шпинделя и пять со стороны противошпинделя, из них 2 позиции не имеют привода (X). АПТ оснащен стойкой Fanuc 0i. Многие знакомы с программированием этой стойки на токарных станках, чтобы увидеть разницу, приведем несколько примеров.

Во-первых, номера инструментов для каждого суппорта строго определены, то есть каждое гнездо имеет свой неизменный номер. Во-вторых, при переходе с одного суппорта на другой следует учесть, что рабочая зона станка очень мала и узлы находятся крайне близко, поэтому следует предусмотреть определенные процедуры безопасных отводов/подводов инструментальных блоков. Например, после подрезки торца инструментом Т0101 (1ый блок) следует переход сверления инструментом Т2121 (3ый блок), тогда для безопасного выполнения следует втянуть пруток в шпиндель, сдвинуть 1ый инструментальный суппорт в безопасное положение, вызвав пятый инструмент (Т0505), поднять его в крайнее безопасное положение по Х и переключить управление осью Х на двусторонний суппорт (М100). При этом следует не забыть сбросить привязки Т0101 (через команды G50 и G0T0) и вызвать уже новые привязки для Т2121.

В этой УП видно, как назначать и отменять офсеты инструмента

Вообще для двустороннего суппорта (№3) примечательно, что под одним и тем же номером в нем находятся сразу два инструмента, когда Т2121 вызывается в УП для главного шпинделя, то как описывалось выше надо использовать М100, а когда Т2121 вызывают для противошпинделя, то его напрямую прописывают в УП для второго канала. Также, например, чтобы включить вращение привода на этом суппорте, необходимо прописывать соответствующую группу команд синхронно в обоих УП.

7ми осевой АПТ, для которого производились работы по внедрению

Таких нюансов великое множество, притом, что выше приводилось описание для довольно таки простых переходов (по меркам многофункциональных обрабатывающих центров). Описываемый АПТ располагает функционалом для осуществления полярной интерполяции (G112), для всех приводных позиций (то есть и на торце и на диаметре изделия). Для некоторых переходов система координат переворачивается, и оси меняют свое направление. Однако гибкий функционал системы SolidCAM позволяет не только учитывать все особенности АПТ, но и избавить пользователя от необходимости отслеживать правильность ввода номеров инструментов, соблюдения условий перехода с одного суппорта на другой, вывода УП в режиме точения в двух шпинделях одной заготовки (М70), включения и отслеживания различных режимов фрезерования и т.д. Все это происходит без привлечения специальных макросов, настроек, индивидуальных доработок системы «под пользователя».

Как это происходит в SolidCAM

Архитектура системы SolidCAM позволяет генерировать УП под определенный станок не только за счет постпроцессора (п/п). Когда речь идет об управлении АПТ нагромождения условий в п/п недостаточно для корректного вывода, т.к. например, информация о номерах инструмента как правило хранится в базе инструментов САМ системы, а ограничение на использование инструментов с определенными номерами для строго определенных операций приходится учитывать при создании рабочего проекта в САМ, хотя условия эти повторяются и ошибиться будет легко. В SolidCAM же помимо рабочего проекта и п/п для программирования используется файл VMID, в котором содержится информация о конструкции станка с привязкой к текущему проекту и постпроцессору.

Диалоговое окно для настройки VMID

Например, при создании перехода (например, точения) требуется выбрать инструмент из базы (или создать новый). В базе данных инструмент имеет свой собственный номер никак не связанный с номером инструментального гнезда, в которое он попадет при наладке станка. После выбора инструмента из базы в переходе требуется указать положение инструмента в суппорте (направление, вылет, инструментальное гнездо), для этого существует кнопка Сборка, она вызывает диалоговое окно с графическим отображением положения инструмента, здесь же можно ввести необходимые параметры и визуально их проконтролировать.

Сборка: определение положения инструмента в суппорте

У SolidCAM нет дополнительного программного модуля для АПТ. Поддержка всех доступных функций описанного (и похожих) АПТ обеспечивается модулем SolidCAM Advanced Mill-Turn Package. Модуль включает фрезерно-токарную обработку с расширенными опциями поддержки противошпинделя, синхронизации инструментальных магазинов и многоканальную обработку, включая визуализацию обработки с учетом движения элементов станка. Работы по внедрению включают в себя разработку 3D модели станка, конфигурацию VMID файла и постпроцессора.

Что с постпроцессором?

Сразу отметим, что никакого базового, стандартного или коробочного постпроцессора для таких станков нет. Следуя мировым тенденциям можно разделить АПТ на освоенные и не освоенные. Европейские и американские поставщики популярных САМ систем уже давно работают с АПТ на своем рынке, и найти постпроцессор от Tornos, Citizen или Star для российских пользователей не составляет особого труда.

Такие п/п действительно будут близки по выводу к требуемой УП, однако без редактирования и подгонки все равно не обойтись, хотя бы из-за специфики отечественного производства. Например, выставлять инструменты в резцедержке следует, сняв ее со станка, на специальном стенде, так, чтобы все резцы имели один и тот же вылет. При таком подходе вылет и положение резцов заранее известны, и программист учитывает их как константы в САМ системе. В наших реалиях крепление и выставление инструмента производятся непосредственно на станке, а привязка касанием на оборотах «до стружки». Наладчик записывает офсеты и в дальнейшем вводит их в УП. Стандартная система привязки, как при работе с револьверной головкой здесь не работает, если только она не является одним из суппортов.

Если же станок, как в нашем случае, бюджетный, и никаких отработанных зарубежными коллегами п/п нет, то требуется его полноценная проработка на месте. А для этого требуются компетентные специалисты, разбирающиеся не только в постпроцессировании, но и в тонкостях программирования АПТ.

Поставки и популярность АПТ в России уверенно растут. И при полноценном освоении это оборудование действительно открывает предприятиям широчайшие перспективы, как в технической, так и в коммерческой сфере.

SolidCAM и специалисты компании КАМ СИСТЕМЫ готовы решить вопрос программирования автоматов продольного точения на должном уровне.

Устройство и работа автоматов продольного точения

Автоматические токарные станки продольного точения предназначены для изготовления деталей малого диаметра с небольшой жёсткостью. Пруток в таких станках подаётся вперёд путём перемещения шпиндельной бабки, резцы могут двигаться лишь в поперечном направлении. Токарная металлообработка в автоматах продольного точения упрощается применением различных приспособлений и устройств, расширяющих их функциональность. Дополнительные приспособления обеспечивают центрование, нарезание резьб различных типов, фрезерование шлицев и пазов, сверление, развёртывание отверстий.

К достоинствам автоматических станков продольного точения можно отнести:

• низкий уровень шереховатости и высокую точность работы;
• выполнение галтелей и поднутрений с помощью специального и фасонного режущего инструмента;
• отверстия с резьбами (как внутренними, так и наружными) можно получать даже на перпендикулярной оси детали;
• возможность осуществлять рифление поверхностей накатыванием, нанесение тем же способом буквенно-цифровых обозначений;
• грани, выемки и шлицы на станках продольного точения можно вырезать фрезой как вдоль, так и поперёк оси детали.
• применением простых призматических резцов можно получать фасонные и конические поверхности;

Особенности работы автоматических станков продольного точения.

Токарная металлообработка в станках-автоматах продольного точения имеет свою специфику – заготовке придаётся вращательное и одновременно с ним поступательное движение. Резцы могут перемещаться лишь в радиальном направлении – основная рабочая нагрузка ложится на выдвижную шпиндельную бабку. В непосредственной близости от режущих кромок закреплённого на станине инструментария находится люнет, воспринимающий основные усилия, передаваемые резцом заготовке. Это технологическое решение позволило ликвидировать возникающие вибрации и прогибы детали, сказывающиеся на точности обработки.

За цикл работы и движение шпинделя отвечают специальные кулачки, монтируемые на кулачковый распределительный вал, имеющий регулировку числа оборотов. Число оборотов шпинделя меняется с помощью системы сменных шкивов, кулачкового вала – сменных шкивов и зубчатых колёс.

Способы изготовления различных элементов деталей.

При неподвижной бабке производятся операции по проточке фасок, канавок, подрезаются торцевые поверхности, проводится отрезка деталей воздействием на них фасонного резца. Цапфы, оси и уступы получают перемещением вперёд шпиндельной бабки при неподвижном резце. Фасонные и конические поверхности обрабатываются при совмещении операций – движение шпинделя накладывается на движение призматического резца.

С возвратно-поступательным движением шпиндельной бабки и резца производятся операции по расточке, центрированию и поднутрению. В некоторых случаях часть функций берёт на себя дополнительное оборудование.

Операции по сверлению отверстий производятся на дополнительных сверлильных приспособлениях, задающих свёрлам встречное вращение. Перемещение сверла относительно заготовки производится подачей основного шпинделя или подачей шпинделя приспособления.
Операции по накатыванию буквенно-знаковых обозначений, рифлёной поверхности выполняют с помощью специальных накатных роликов, крепящихся на державке (оправке).

Операции по фрезерованию втулок, пазов, шлицев и граней осуществляются с помощью специального приспособления, приводящегося с помощью промежуточного вала станка.

Операции по обтачиванию конических поверхностей также производится с помощью специальных приспособлений, монтируемых на направляющих станины станка.
Автоматы продольного (продольно-фасонного) точения могут снабжаться несколькими поперечными суппортами (до пяти). С применением дополнительных устройств токарные автоматические станки продольного точения легко справляются с резьбонарезными и сверлильными работами.

Широкое использование кулачковых систем в станках этого типа позволяет значительно повысить скорость и точность проведения технологических операций.

144000, г. Электросталь,

ул. Маяковского, д. 6А

Автоматы продольного точения

Особенности оборудования

• Жёсткая структура и мощный шпиндель обеспечивают высокую производительность при неизменном качестве.
• Увеличенная мощность приводного инструмента ускоряет обработку за счёт возможности большего съёма материала.
• Широкий выбор различного специального инструмента.
• Система охлаждения шпинделя обеспечивает температурную стабильность и позволяет выполнять прецизионные работы.
• Быстрорегулируемая система гидравлического зажима шпинделя

Диаметр прутка, мм

Максимальная длина обработки, мм

Мощность главного шпинделя, кВт

Мощность противошпинделя, кВт

Мощность приводного инструмента, кВт

Количество управляемых осей, шт

Станки в поворотной осью B

Диаметр прутка, мм

Максимальная длина обработки, мм

Мощность главного шпинделя, кВт

Мощность противошпинделя, кВт

Мощность приводного инструмента, кВт

Количество управляемых осей, шт.

Токарные автоматы продольного точения

Токарные автоматы продольного точения используются для серийного изготовления деталей небольших габаритов из различных металлов – от мягких (меди) до трудно обрабатываемых и твёрдых (легированных сталей). Токарные автоматы используются как в крупно-серийном и массовом производстве, так и в мало- и средне-серийном и при изготовлении оснастки и инструмента.

Выпускаются одношпиндельные и револьверные токарные автоматы продольного точения. В отличие от одношпиндельных револьверные автоматы могут выполнять сразу несколько операций одновременно по точению различных групп деталей, например: обработку торцевых поверхностей, обточку цилиндрических, конических и криволинейных поверхностей, прорезку канавок на наружных и внутренних поверхностях, сверление и развертывание отверстий и пр.

Характерные черты автоматов продольного точения

Прутковые автоматы имеют технически схожую конструкцию. Их главным рабочим органом является оснащенная люнетом суппортная стойка из кареток. Нижняя каретка призвана обеспечить перемещение суппортной стойки относительно фиксированной детали. Верхняя, в свою очередь, удерживает неподвижно рабочие резцы станка и отвечает за их быструю смену. Прикрепленный сбоку шпиндель также играет значимую роль. Перемещаясь в вертикальной плоскости, обеспечивает движение прикрепленного к нему рабочего органа автомата. Помимо этого, на шпиндель передается вращение основного двигателя.

Особенности прутковых автоматов с ЧПУ

Наиболее широко распространенными и востребованными на сегодняшний день являются прутковые автоматы с ЧПУ. В отличие от универсальных автоматов, они предлагают большую опциональность и удобство использования. Обеспечивают наиболее быструю и профессиональную обработку деталей, изготовленных из металлов самых разных сортов и прочности. Основным преимуществом автоматов продольного точения с ЧПУ является возможность регулировки режимов работы станка, а также разнообразный выбор рабочих инструментов. В связи с этим абсолютно каждый заказчик имеет возможность подобрать прутковый станок в полном соответствии со своими индивидуальными пожеланиями и требованиями.

© 2014-2019. ООО «Алгоритм точности». All Rights Reserved.

Классические прутковые автоматы продольного точения швейцарского типа (Swiss-type)

Токарно-прутковые автоматы швейцарского типа (расширенная версия)

Мультиосевые прутковые автоматы продольного точения (Swiss-type automatic lathes)

DIAMOND CSL 12-2Y/16-2Y

DIAMOND CSL 25 / 32 / 42

DIAMOND CSL 42-2Y

Пруткоподатчики (барфидеры) обязательная опция для прутковых автоматов.

Пруткоподатчики FEDEK LNS

Для крупносерийного, массового производства деталей из прутка используют прутковые автоматы продольного точения швейцарского типа с ЧПУ. Прутковые автоматы швейцарского типа – мультифункциональное оборудование высочайшего уровня. По сути, это модификация токарного оборудования и выполняют все классические операции по токарной обработке, фрезерованию, операции сверления и нанесения резьбы. Но они имеют существенное отличие-преимущество: прутковые автоматы продольного точения с ЧПУ могут обрабатывать заготовки, у которых длина в несколько раз больше диаметра. Кроме того, использование приводного инструмента, расширенное управление осями – Y-ось, С и В оси и прочие возможности резко расширяют функционал токарного пруткового автомата с ЧПУ.

В мире не так много производителей, которые изготавливают токарные станки с ЧПУ по типу прутковых автоматов продольного точения швейцарского типа (Swiss Type CNC Lathe). При этом, компания PoLyGim входит в пятерку мировых лидеров по объему производства данной группы обрабатывающих центров. Токарные прутковые автоматы швейцарского типа компании PoLyGim производятся по передовым технологиям с высокотехническими характеристиками ничем не уступающим японским аналогам. Дополнительным преимуществом является то, что ценовая политика PoLyGim делает доступными токарные прутковые автоматы продольного точения даже для малых предприятий.

Свое «швейцарское» название прутковые автоматы продольного точения PoLyGim получили благодаря историческому моменту активного развития в Швейцарии производства часов и возникновения спроса на изготовление сложных маленьких деталей с высокой точностью. Детали зачастую имели маленький диаметр и большую длину (в несколько раз превышающую диаметр прутка). Единственным решением для быстрой и точной обработки было организовать продольную подачу прутка относительно инструмента – это и есть основной принцип работы прутковых автоматов продольного точения PoLyGim. Внедрение прецизионного цангового люнета резко повысило точность, скорость обработки и полностью устранило биение прутка.

Компания PoLyGim является узконаправленным производителем, сосредоточившимся на изготовлении только прутковых автоматов продольного точения швейцарского типа с ЧПУ и малых токарных станков с ЧПУ. Это позволяет использовать весь потенциал технических специалистов и департамента разработок на внедрение самых передовых и актуальных решений в данной отрасли. Полноценный модельный ряд прутковых автоматов, широкий спектр дополнительных опций и нестандартных решений позволяет решить любые задачи, о чем свидетельствует огромная популярность станков с ЧПУ компании PoLyGim Machinery во всем мире.

PoLyGim предлагает следующие серии токарных прутковых автоматов:

Классические прутковые автоматы продольного точения швейцарского типа. Даже в минимальной комплектации гарантируют высочайшую точность и качество работ. Самая популярная серия и экономически выгодная комплектация. Большое количество инструментов и контршпиндель доступны как дополнительные опции для пруткового автомата.

• Серия DIAMOND II/III.

Расширенная версия токарных прутковых автоматов продольного точения швейцарского типа. Усиленная серия для производства более сложных деталей, созданная для наивысшей производительности. Тут внедрены такие технические особенности как: ход противошпинделя по продольной и поперечной оси, поперечные приводные и не приводные инструменты, фронтальные и обратные приводные инструменты, неподвижные инструменты, автоматический пруткоподатчик (барфидер) прутка от 1 до 42 мм и пр. Быстрая смена вида обработки и обрабатываемой детали благодаря большому числу комплекта инструментов в автомате продольного точения.

• Серия DIAMOND CSL.

Мультиосевые прутковые автоматы продольного точения швейцарского типа. Применяются для массового производства деталей высокой сложности из прутка до 42 мм. Эти прутковые автоматы даже в минимальной комплектации оснащены подвижной шпиндельной бабкой, цанговым лютеном, контршпинделем, приводным инструментом, автоматическим пруткоподатчиком (барфидером). В зависимости от комплектации прутковый автомат продольного точения при помощи двухканальной системы ЧПУ может управлять 10-тью осями. Например, прутковый автомат швейцарского типа DIAMOND CSL 42-2Y имеет револьверную голову с поворотными на 360 градусов блоками (ось В) и ходом по трем осям X, Y и Z для работы с главным шпинделем и контршпинделем.

Все серии пруткового автомата продольного точения обязательно комплектуются автоматическим пруткоподатчиком (барфидером).

Для более детальной консультации по функциям и возможной комплектации пруткового автомата продольного точения свяжитесь с нами по телефонам: +38 (057) 764-30-60.