Высокоскоростной плоский сверлильный станок PSD2020

Я провел много времени (по крайней мере, довольно долго), стоя рядом с маршрутизатором CNC, производя детали для прототипов и моделей для конференций по обзору проектов и отраслевых конференций. Я не работаю на переднем крае технологии механической обработки, но у меня есть почти десятилетний опыт работы с такими станками и я следил за многими очень интересными разработками в этой технологии.

Когда я объяснил одному из посетителей, как машины « знают», где находятся детали, я вдруг подумал, что многие люди не знакомы с машинами, которые действительно строят мир вокруг них, в том числе с таким количеством деталей для часов.

Перечитав мои предыдущие статьи о 3D - печати, типах машин и том, что они хороши (и не очень хороши), я думаю, что любителям часов лучше узнать больше о механической обработке и токарной обработке, поэтому они делают часы. Современные.

Хотя я не буду подробно останавливаться на некоторых деталях, которые я описал в своих статьях на 3D - принтере, я хотел бы разбить фрезерные станки и токарные центры, потому что многоосная обработка стала краеугольным камнем современного производства.

Благодаря нашему соучредителю Яну Скеллерну, читатели Quill & Pad быстро поняли, что такое 350 процессоров и 90 000 Вт станков с ЧПУ. Эта статья расширяет тему и фокусируется на технических деталях, о которых я люблю говорить. Итак, давайте начнем с того, что такое многоосная обработка и почему она так важна.

Для всех практических целей многоосная обработка подходит для большинства фрезерных станков. "Многоосный" буквально означает "несколько осей". Самые простые машины имеют по крайней мере три оси (или два, но мы это поймем) и обычно не предназначены исключительно для одной операции.

Эти типы машин появляются на производственных линиях, где детали (или сырье) доставляются на конвейер или помещаются роботами, и на них выполняется только один процесс. Это может быть бурение или выкапывание поверхности на определенную глубину, но не может быть пробурено снова.

На заднем плане - станки с ЧПУ, а на переднем плане - автоматические токарные станки на заводе Roman Gautier Manufacturing.

В этом случае, как часть более крупного производственного процесса, он обеспечивает ограниченную функциональность. Мы не говорим об этих машинах.

Многошпиндельный станок начинается с основного фрезерного станка и основного токарного станка и расширяется оттуда. Фрезерные станки, в том числе ручные и CNC (компьютерное ЧПУ), имеют по крайней мере три направления резки: X, Y и Z.

X и Y (в большинстве случаев) описывают направление движения кронштейна с одной стороны на другую, вперед и назад; Во время фрезерования детали и тиски прочно закреплены на фундаменте. Ось Z - вертикальное движение шпинделя вверх и вниз при удержании инструмента, долота, нарезного инструмента или другого специального инструмента (или даже иглы).

Автоматический токарный станок в Университете Вашингтона в Дрездене, похоже, готов к некоторым соревнованиям по спуску (или к следующему фильму « Звездные войны»).

Основной токарный станок технически очень похож на фрезерный, но имеет одно существенное отличие: расположение деталей. На фрезерном станке, когда инструмент вращается в шпинделе, детали зажимаются на месте. На токарном станке детали, подлежащие фрезерованию, вращаются в шпинделе, в то время как нож скользит влево и вправо на скользкой раме и перекрестно скользит для контакта с деталью.

Название оси изменилось, но реальность очень похожа. Есть еще три возможных оси движения (технически), но используются только оси Z и X, а ось Y обычно считается статической на базовом токарном станке. Размышления могут помочь вам лучше запомнить, почему каждая ось отмечена таким образом.

На основных токарных и фрезерных станках ось Z всегда параллельна оси вращения, будь то фиксация шпинделя инструмента на фрезерном станке или фиксация деталей на токарном станке. X и Y всегда перпендикулярны друг другу и перпендикулярны оси Z.

Рабочий конец автоматического токарного станка Nomos Glashütte, где вращаются токарные детали, здесь стабилизируется инструмент.

На токарном станке ситуация немного иная. Скользящая рама (положение установки режущего инструмента) работает вдоль оси Z (как вы видите, ось Z перемещается слева и справа на токарном станке) параллельно вращению шпинделя. Горизонтальный ползунок (регулируемый каркас, расположенный в верхней части основного каркаса) перемещается по оси X, перемещаясь спереди и сзади заготовки, перпендикулярно оси Z. Затем ось Y поднимает или опускает нож с кронштейна.

Ось закреплена на базовом токарном станке, так как нож должен быть посередине и прочно закреплен на центральной линии вращающейся детали. Таким образом, основной токарный станок фактически считается двухосным.

Вот где вещи становятся очень интересными, и многоосная обработка становится немного волшебной. На фрезерных станках можно создать четвертую ось вращения, которая обычно параллельна оси X.

Если используется только четвертая ось, это может быть достигнуто путем добавления ротора, выровненного по оси X и перпендикулярного оси Y. Это называется "ось А".

Этот вращающийся стол управляется вместе с другими вращающимися осями, что позволяет разделить детали (повернуть их в определенной степени, чтобы получить равный градус), а затем обработать их с помощью стандартной трехосной программы. В качестве альтернативы, он вращается в режиме реального времени во время обработки (так называемая непрерывная четвертая ось), позволяя фрезеровать внеосевые детали и характеристики или сложные трехмерные круги.

Станки с ЧПУ в Дрезденском университете фрезеруют фундамент, прочно закрепляя детали на роторе.

Это также может быть достигнуто с помощью ушного вала, который представляет собой U - образный стол, поддерживаемый на обоих концах, на котором могут быть установлены горизонтальные тиски. Он может вращаться вокруг оси А, как ротор, но поддерживает детали по - разному.

На токарном станке ситуация сложнее. Чтобы установить четвертую ось на токарном станке (и эту раздражающую третью ось), вам нужен заряженный инструмент. Так называемый « ведомый нож» относится ко второму шпинделю, вращающемуся со вторым режущим инструментом.

Четырехосный токарный станок добавляет вторую ось X к оси Y, которая обычно называется X2 (нет, это на самом деле не четвертая ось), что позволяет ведомому инструменту перемещаться и удаляться в деталях и подниматься выше и ниже центральной линии. Звучит хорошо, но на самом деле он мало отличается от обычного токарного станка, потому что вам нужно контролировать точное положение вращения заготовки, чтобы правильно использовать его. Технически это положение четвертой оси, которая называется осью C.

Ось С позволяет токарному станку непрерывно дробить или вращаться (например, ось А на четырехосном станке), перемещаясь при этом с помощью движущегося инструмента и создавая геометрические формы, которые ранее не могли быть обработаны на базовом станке, такие как канавки (горизонтальные или параллельные оси вращения), плоские, поперечные отверстия и другие интересные характеристики.

Теперь, в буквальном смысле, я осмелюсь сказать, что технически этот токарный станок имеет пять спортивных осей, но при условии, что электрические инструменты установлены на опорах, отделенных от инструментов оси Z и оси X. Если нет, то ось X2 на самом деле является отрицательной по отношению к исходной оси X, потому что, когда один перемещается, другой удаляется. Есть пример двух машин, так что на самом деле это больше о функциях программиста, чем о функциях машины.

Учитывая обе эти конфигурации, лучший способ рассмотреть 4 - осевой токарный станок с осями Y и C - рассмотреть стандартный 2 - осевой токарный станок с дополнительными функциями 4 - осевого прокатного стана на одной и той же машине.

Марко Ланг (Marco Lang), технический директор Tempus Arte, представил новейший станок с ЧПУ UWD, который фактически состоит из двух станков с ЧПУ (5 осей слева и 3 оси справа), окруженных центральным универсальным диспетчером инструментов.

Многие (непромышленные) считают, что пятая ось является вершиной многоосной технологии обработки. Мы обсудим, почему это не так, но почему это действительно то, что вы хотите, если вы не создаете очень конкретные части очень сложной и, возможно, странной геометрии. Но я шел впереди эпохи.

Пятая ось фрезерного станка представляет собой вращение второй вертикальной оси (Y оси). Обычно это достигается с помощью двухосного вращающегося стола. Как и предыдущий четырехосный стол, это U - образный стол, но в центре стола находится вращающийся стол, который позволяет деталям вращаться вокруг оси a, а теперь вращаться вокруг оси B.

Это позволяет машине обрабатывать пять из шести сторон типичной детали в одной настройке, что значительно сокращает время установки (важно) и сохраняет точность позиционирования, поскольку оператору не нужно вручную перемещать детали для обработки каждой отдельной детали. С одной стороны.

Само собой разумеется, что эта способность радикально изменила обрабатывающую промышленность, поскольку она облегчает обработку внеосевых функций на любой оси. Немногие детали не могут быть изготовлены с этой настройкой, и при необходимости пятиосный обрабатывающий центр может сэкономить много времени на установку для операций вниз по течению.

Как я уже говорил, на токарном станке начинают работать пятиосные спецификации. Если электрический инструмент управляется отдельно от статического, станок имеет пятую ось вдоль оси X2. Этот станок действительно имеет больше вариантов, чем настоящий 4 - осевой токарный станок, но опять же речь идет о программировании деталей и возможности делать две вещи одновременно. Это действительно не так хорошо, как 5 - осевой фрезерный станок, и вы скоро поймете, почему.

Рамка, соединяющая UWD с этим станком с ЧПУ, включает в себя различные лезвия и инструменты для бурения и фрезерования, которые могут быть автоматически заменены по мере необходимости.

За пятой осью. Подождите минутку. Да, я говорю вне пятого вала! Когда мы говорим о шестой оси, мы имеем в виду ось Z на фрезерном станке и ось Y на токарном станке, которые могут вращаться перпендикулярно этой оси. Таким образом, шпиндель фрезерного станка может вращаться влево и вправо, как рабочий инструмент токарного станка.

Эта ось на фрезерных станках называется осью С, а на токарных станках - осью А, хотя в этот момент некоторые программисты и производители на самом деле не согласятся с этим названием (по крайней мере, я заметил, что, хотя можно использовать « общепринятое» определение).

Рамка подключена к станку с ЧПУ и включает в себя различные буровые и фрезерные лезвия, а также инструменты для автоматической замены по мере необходимости.

Независимо от названия, эта шестая ось вращения является местом, где токарный станок в конечном итоге догоняет геометрические возможности фрезерных станков, потому что теперь он может делать отверстия и характеристики под любым углом любой оси, как пятиосный фрезерный станок.

Шестосевой маршрутизатор не обязательно более мощный, хотя теперь он может быть запрограммирован специально для точной точки, где он хочет, чтобы нож соприкасался с деталью, и наоборот.

Это не кажется чем - то большим, но это становится очень важным из - за сложной формы полости и поддержания срока службы инструмента, чистоты поверхности, правильной подачи и скорости.

Внимание любителей обработки: подача и скорость относятся к скорости вращения инструмента, скорости движения по поверхности материала (в дюймах в минуту на фрезерном станке или в футах в минуту на токарном станке) и объему материала (глубина или количество оборотов). Удаление через каждый режущий зуб (дюйм / мм на фрезерный станок или дюйм / мм на токарный станок).

После шестой оси все сходит с ума, потому что машина добавляет больше инструментов для одновременного перемещения и больше зажимных решений для нескольких настроек одновременно. Машина может иметь 7, 8, 9, 10, 11 или 12 движущихся осей, возможно, больше, позволяя одновременно обрабатывать несколько позиций и несколько деталей (иногда называемых обратной обработкой). Эти машины вышли из категории фрезерных или токарных станков и стали центрами обработки.

Это мир швейцарских винтовых машин, в которых несколько инструментов с фиксированной точкой и несколько движущихся инструментов взаимодействуют с деталями одновременно. Эти многоосные обрабатывающие центры могут иметь несколько токарных шпинделей и могут автоматически перемещать детали из одного шпинделя в другой для выполнения дополнительных операций под другими углами, которые ранее не были доступны при токарной обработке другой шпинделем.

Услышав обо всех этих машинах и увидев несколько невероятных демонстраций, я думаю, что практичность многоосной обработки очевидна, но если вы все еще не понимаете, позвольте мне оглянуться назад. Эти машины позволяют нам обрабатывать все, что можно обработать в физическом мире. Для любого компонента, почти любого, что вы можете себе представить, есть машина, которая может справиться с ним так или иначе.

Это означает, что самые сложные корпуса могут быть обработаны менее чем за минуту на выпрямительных машинах (что, конечно, преувеличено, но, учитывая многие другие факторы, эти машины могут создавать очень сложные детали за считанные минуты). Дополнительные сведения см. в примечаниях). Это означает, что с достаточно точным центром обработки и достаточным количеством осей даже балансировочные компоненты со всеми функциями могут быть автоматически изготовлены на одной машине.

Теперь мы знаем, что мы не хотим, чтобы все компоненты были одинаковыми материалами, но это возможно. Мы знаем, что Rolex использует высокоспециализированные многоосные машины для изготовления почти каждого компонента, чтобы обеспечить точность и воспроизведение.

На самом деле, многоосная обработка в основном направлена на экономию времени производства, поскольку почти каждая деталь, изготовленная на этих ультрасовременных машинах, может (возможно, в какой - то момент) быть изготовлена опытными механиками на « простой » трехосной обработке. Машина использует свои знания, много математики, часами (или днями) терпения и ручной настройки времени. Эти машины делают всю эту работу для нас.

Эти стволы Gartlin от Nomos Glashütte изготовлены из латуни и других сплавов из внутренних стержней, которые подаются в автоматические токарные станки и преобразуются в детали.

Учитывая вашу профессию, это может считаться хорошим или плохим. Как механик, как амбициозный производитель часов и дизайнер, я понимаю реальность обоих. Возможность использовать эти машины может ускорить жизненный цикл разработки продукта, но это не может заменить квалифицированные знания и опыт. Они идут рука об руку.