Кожух на шпиндель фрезерного станка от сож. Металлообработка без применения смазочно-охлаждающих жикостей (СОЖ)

Преимущества обработки металлов без применения смазочно-охлаждающей жидкости (СОЖ) или сухая обработка звучат подкупающе: экономия производственных затрат на СОЖ и ее очистку, повышение производительности. Однако недостаточно просто закрыть кран подачи СОЖ. Для осуществления сухой обработки станок должен быть функционально доработан.

При обычном резании СОЖ выполняет следующие основные функции: охлаждение, смазку, отвод стружки и удаление загрязнений. При исключении использования СОЖ эти функции должны компенсироваться станком и инструментом.

Компенсация смазки

Смазочное действие СОЖ распространяется по двум направлениям. С одной стороны, осуществляется смазка поверхности трения между деталью и инструментом, а с другой - смазка подвижных элементов и уплотнений в рабочей зоне. Рабочая зона станка, расположенные здесь подвижные элементы и удаление стружки должны быть рассчитаны на работу с сухой стружкой. Однако при резании не во всех случаях возможен отказ от смазки, например, при сверлении по целому алюминиевых сплавов. При этом виде обработки необходима подача смазки в минимальных дозируемых количествах в виде масляного тумана, который подается под давлением на режущие кромки и в стружечные канавки сверла. Такая смазка эффективно уменьшает тепловыделение при резании и налипание материала на инструмент, которое ведет к снижению его работоспособности. При дозированной подаче смазки ее асход составляет 5..100 мл/мин, поэтому стружка слабо смочена маслом и может удаляться, как сухая. Содержание масла в стружке, направляемой на переплавку, при правильной настройке системы не превышает допустимого значения - 0,3%.

Дозированная подача смазки вызывает увеличение загрязнений детали, приспособления и станка в целом и может привести к снижению надежности процесса обработки. Для улучшения смазки режущих кромок сверла станки, используемые для сухой обработки, должны быть оснащены системой внутреннего подвода масляного тумана через отверстие в шпинделе. Далее аэрозоль подается через канал в патроне и инструменте непосредственно к его режущим кромкам. Главным требованием к системам дозированной подачи СОЖ является быстрая и точно регулируемая подготовка масляного тумана. От этого зависит не только защита инструмента, но и чистота в рабочей зоне.

Компенсация охлаждения

Отказ от охлаждающего влияния СОЖ также должен компенсироваться конструктивными изменениями в станке.

В процессе резания механическая работа почти полностью превращается в тепло. В зависимости от параметров резания и используемого инструмента 75:95% тепловой энергии остается в стружке, снимаемой с детали. При сухой обработке она выполняет функцию отвода образующегося тепла из рабочей зоны. Поэтому важно минимизировать влияние этого транспорта тепла на точность обработки. Неравномерное температурное поле в рабочей зоне станка и точечная передача тепловой энергии на деталь, приспособление и станок в целом оказывают влияние на точность.

Следует исключать возможность накапливания стружки на приспособлении и деталях станка. Отсюда понятно, что обработка сверху является неблагоприятным вариантом. Чтобы по возможности ограничить вредное влияние тепловой энергии, станок должен проектироваться таким образом, чтобы тепловые деформации отдельных узлов и деталей станка не влияли на положение инструмента относительно детали.

Компенсация смывающего действия СОЖ

Поскольку СОЖ не используется, то при обработке таких материалов, как чугуны или легкие металлы, образуется пыль и мельчайшая стружка, которые уже не связываются жидкостью. Уплотнения и защитные устройства необходимо дополнительно защищать от абразивного воздействия.

Так как направление траектории разлета стружки не однозначно, то следует использовать действие силы тяжести. Для этого необходимо обеспечить беспрепятственное падение стружки на отводящий транспортер, располагаемый в нижней части рабочего пространства. Любая горизонтальная плоскость становится накопителем стружки и может оказать влияние на надежность обработки.

Другим средством удаления стружки являются системы вакуумного отсоса. Главным требованием здесь будет размещение отсасывающего сопла как можно ближе к рабочей зоне, чтобы повысить надежность улавливания стружки. Можно рекомендовать системы, в которых сопло крепится на шпинделе или инструменте, а также

в которых сопло устанавливается с программируемым поворотом в следящем режиме. В отдельных случаях, например, при фрезеровании плоскостей торцевой фрезой, отсасывающий эффект можно усилить за счет использования колоколообразного ограждения фрезы. Без него для улавливания разлетающейся с большой скоростью стружки потребуется мощный воздушный поток.

Отсасывающая система должна, в первую очередь, удалять пыль и излишки масляного тумана, а удаление крупной стружки - задача стружечного транспортера. Отсос мельчайших частиц очень важен, поскольку, смешиваясь с аэрозолью, они образуют прочный грязевой слой. Воздух из системы отсоса возвращается в окружающую среду и должен быть тщательно очищен от продуктов отсоса.

Аспекты безопасности при сухой обработке

При сухой обработке необходимо учитывать возможность взрыва пыли в рабочем пространстве. Поэтому пылеотсасывающее сопло должно быть размещено так, чтобы исключить появления зон с критической концентрацией пыли.

Опасность воспламенения масляной аэрозоли, как показали исследования, проведенные в Институте станкостроения и технологического оборудования Карлсруэского университета, крайне маловероятна. При работе отсасывающих систем и цеховых кондиционеров этой опасностью можно пренебречь. Все эти утверждения могут отпугнуть мелкие производства и изготовителей отдельных деталей. Многие представляют переход от обработки с применением СОЖ к сухой обработке значительно проще.

Путь к многоцелевому станку, работающему по сухой технологии

Станкостроительной фирмой, которая точно знает, куда идти, является Hüller Hille. От этого поставщика комплектных систем требуется обеспечивать в автоматически работающих установках высокое качество обработки. Такие же требования должны предъявляться и ко всем станкам, работающим по сухой технологии. В качестве примера на рис.1 показан производственный модуль технологической системы, предназначенной для обработки кронштейна колеса автомобиля. На каждом из двух станков, входящих в модуль, при 3-х сменной работе обрабатываются с дозированной подачей СОЖ1400 пар кронштейнов. Обрабатываемый материал - алюминий.

Подвод дозированной смазки при резании легких сплавов

Если при обработке серых чугунов в широком диапазоне можно реализовать полностью сухую обработку, то при сверлении, развертывании и резьбонарезании по алюминиевым и магниевым сплавам для обеспечения надежности процесса необходима дозированная подача СОЖ. В противном случае из-за забивки стружечных канавок существует угроза частых поломок инструмента и образование нароста, препятствующего получению качественной обработки.

Главным аспектом является подвод смазывающей среды. При дозированной подаче СОЖ - это воздушно-масляная смесь (аэрозоль).

Используемые в настоящее время системы по виду подвода аэрозоли делятся на наружные и внутренние. Если при наружном подводе аэрозоль или отдельные капли масла можно подводить непосредственно к режущим кромкам инструмента, то при внутреннем дозированная подача масла производится через шпиндель и канал в инструменте к зоне резания. Здесь также существуют 2 технических решения: 1-канальный и 2-канальный подвод. При 2-канальном подводе воздух и масло подаются в шпиндель раздельно и смешиваются непосредственно перед подачей к инструменту. Это позволяет быстро доставить смесь к рабочей зоне и сократить путь аэрозоли внутри быстровращающихся деталей, снизив тем самым опасность ее расслоения.

На рис. 2 показано техническое решение, используемое фирмой Huller Hille, для раздельной подачи компонентов аэрозоли через вращающийся распределитель к шпинделю. Масло попадает в дозирующее устройство, которое продавливает его в корпус, изготовленный методом порошковой металлургии. Корпус является накопителем для масла и смесителем его с подводимым воздухом. Аэрозоль образуется непосредственно перед входом в канал инструмента. Так создается минимальный путь до режущей кромки, где возможно проявление эффекта расслоения. Устройство позволяет точно регулировать содержание масла в аэрозоли и благодаря этому точнее подстраиваться под условия работы различных инструментов.

Кроме этого, устройство позволяет быстро включать и выключать дозированную подачу СОЖ. В зависимости от конструкции канала в инструменте, время срабатывания может составлять 0,1 с. Это позволяет выключать подачу масла во время процесса позиционирования, что способствует снижению расхода масла и загрязненности станка.

Как следствие, при опытной обработке головки цилиндров среднее потребление масла составило 25 мл/ч, тогда как при обработке со свободным поливом расход достигает 300:400 л/мин.

В настоящее время для исключения мертвых зон проводятся тестовые испытания системы дозированной подачи СОЖ, направленные на повышение однородности аэрозоли, снижение содержания масла и оптимизацию конструкции подвода аэрозоли через хвостовик типа <полый конус>. Решение этих проблем позволит уменьшить потребление масла и загрязненность станка. Исследуется возможность адаптивного управления струей смазки в зависимости от заданного и измеренного значений объемного потока. Это позволит поддерживать постоянными условия смазки при изменении температуры, вязкости, внутренней геометрии инструмента.

Оптимизация рабочей зоны станка

Кроме шпинделя, созданного в соответствии с требованиями дозированной подами смазки через внутреннюю полость, фирма Huller Hille выпустила многоцелевой станок, предназначенный для обработки деталей по сухой технологии. Базой для надежного удаления стружки явилось конструктивное оформление рабочей зоны. Так исключены всевозможные кромки и плоскости, на которых может скапливаться стружка. Увеличены размеры окон для свободного прохода падающей стружки, которые ограничиваются крутыми стенками (угол наклона более 55 0). Неокрашенные стальные листы ограждений сводят до минимума прилипание стружки и образования подпалин.

Важное значение для беспрепятственного падения стружки имеет установка приспособления с деталью на вертикальной стенке (рис.3). На станке для смены спутников с деталями используется поворотный вокруг горизонтальной оси внутренний манипулятор. В позиции смены деталь принимает привычное вертикальное положение и может быть заменена вручную или автоматически внешним манипулятором, соединяющим станок с транспортной системой.

При отводе стружки из рабочей зоны используется пылеотсасывающая система. Как предписывается в странах ЕЭС, отсасывающее сопло располагается под сеткой стружечного транспортера. Оно забирает пылевые частицы, остатки аэрозоли и мелкую стружку. Крупная стружка задерживается сеткой транспортера и им удаляется. Такое решение позволяет снизить мощность пылеотсасывающей системы.

Несмотря на оптимальный вариант крепления детали, в некоторых случаях стружка не удаляется свободным падением, например, при обработке корпусных деталей, имеющих внутренние полости, где она может скапливаться. Для таких случаев станок оснащается круглым столом с высокой частотой вращения - 500 мин -1 по сравнению с 50 мин -1 на обычных станках. При быстром вращении стружка выбрасывается из полостей детали, особенно если при смене она время от времени устанавливается в горизонтальное положение.

Важным аспектом является загрязнение станка. Мелкая стружка, смоченная маслом, покрывает довольно толстым слоем узлы станка в рабочей зоне. Если из-за высокой кинетической энергии разлетающуюся крупную стружку сложно удалить отсосом, то мелкая, являющаяся основным компонентом загрязнений, удаляется легко. Поэтому использование пылеотсоса является главным компонентом борьбы с загрязнением.

Актуальным предметом исследований является поиск универсально используемых решений пылеотсоса для различных типов инструментов или возможностей использования магазина и манипулятора системы автоматической смены инструмента для автоматической смены отсасывающих устройств.

Термический эффект

Термические проблемы касаются как устройств для крепления деталей, и процесса обработки, так и станка в целом. Станок должен иметь термосимметричную конструкцию. 3-х координатные узлы, которыми комплектуется станки гаммы Specht, удовлетворяют этим условиям. Поворотный в вертикальной плоскости внутренний манипулятор для спутника с деталью смонтирован на двух опорах в стойке рамного типа, что также обеспечивает термосимметричность конструкции. Таким образом, обеспечивается равномерность тепловых деформаций станка перпендикулярно поверхности детали. В верхней части стойка связана с 3-х координатным узлом. Совместно со связкой в нижней части станины конструкция исключает опрокидывание. Возникает чистое поступательное смещение, которое может быть учтено введением компенсации.

Термосимметричность, однако, не предотвращает появления ошибки вдоль оси Z, в честности удлинения шпинделя и узлов станка. В целом обрабатывающие операции, при которых требуется точное позиционирование по оси Z, встречаются не так часто. Тем не менее, Hüller Hille предлагает дополнительные возможности активной компенсации погрешности по этой оси. Так, станок Specht 500T оснащен лазерной системой контроля поломки инструмента. Положение контрольных марок на шпинделе и на приспособлении регистрируется лазерным лучом, посредством которого определяется изменение положений и вводится поправка.

Построение процесса обработки определяет точность

По прежнему построение процесса является решающим для достижения точности. Последовательность операций при сухой обработке в сравнении с мокрой существенно изменена. В большинстве случаев прямой перенос последовательности операций с мокрой обработки на сухую не желателен. С другой стороны, используемая при сухой технологии последовательность не вредна и при мокрой технологии. Поэтому концепции сухой обработки могут быть приняты в любых случаях.

Вертикальные обрабатывающие центры. Серия JV-LV

Основные преимущества

• Эффективная передача мощности позволяет увеличить глубину резания и точность нарезания резьбы.
• Более высокая режущая способность при наличии подшипников шпинделя большого диаметра.
• Меньшая длина инструмента и выдвижной шпиндель обеспечивают более быстрый подвод и улучшенную точность обработки.
• Передние двойные двери используются для удобства оператора, а также улучшают эстетический вид станка.

Жесткая и устойчивая конструкция станка.

• Компьютерно-оптимизированная чугунная конструкция (FG 260) обеспечивает устойчивый съем материала и обработку с малым уровнем вибрации.
• Конструкция механизма подачи, обеспечивает дополнительную жесткость, что позволяет улучшить точность обработки.
• Более высокие значения скоростей быстрой подачи минимизируют время холостого хода.
• Доступно исполнение с устройством автоматической смены инструмента (АСИ).
• Легкость в эксплуатации и техническом обслуживании станков серии JV позволяет значительно повысить эффективность производства.

Фрезерная головка.

Каждая гильза шпинделя устанавливается в среде с регулируемой температурой.

Наличие подшипников с оптимальным предварительным натягом позволяет обеспечивать заданную точность в течение длительного периода эксплуатации.

Система сквозной подачи СОЖ через шпиндель (по дополнительному заказу).

Обеспечивает сквозную подачу СОЖ через шпиндель непосредственно на режущую кромку инструмента, что позволяет добиться отличного качества обработки поверхности. Рекомендуется использовать систему фильтрации СОЖ, чтобы избежать попадания стружки и грязи в СОЖ во время ее прохождения через шпиндель, держатели инструмента и режущие инструменты. Есть возможность выбора между магнитным фильтром барабанного типа для удаления стружки из черного металла и патронным фильтром для удаления стружки из черного и цветного металла.

Система охлаждения шпинделя.

Подача СОЖ осуществляется по окружности шпинделя. Сопла подачи СОЖ устанавливаются для направления потока точно на режущую кромку, что гарантирует быстрый отвод выделяемого тепла, а также отсутствие шероховатостей на поверхности готовой детали.

Устройство автоматической смены инструмента с двухзахватной рукой.

Использование простого и надежного механизма двухзахватной руки с кулачковым приводом обеспечивает точную и быструю смену инструмента.

Во время автоматической смены инструмента выполняется произвольный выбор кратчайшей траектории.

• Стандартная комплектация: магазин на 20 инструментов
• По дополнительному заказу: магазин на 24/30 инструментов
• Конус BT-40.

Полностью защищенные направляющие.

Направляющие и ШВП полностью защищены кожухами, предотвращающими попадание стружки и СОЖ. Наличие такой защиты облегчает проведение технического обслуживания и поддерживает заданную точность в течение длительного периода непрерывной эксплуатации.

Высокоточный механизм подачи.

Направляющие станка имеют надежную конструкцию, высокие показатели скорости перемещения и точности. На станках серии JV используются высокоточные линейные направляющие и ШВП большого диаметра с предварительным натягом для выполнения поперечной подачи по оси. Установочная и опорная поверхности линейных направляющих обработаны с максимально высокой точностью, что обеспечивает лучшую посадку направляющих и минимальные отклонения по всем осям. Большое расстояние между направляющими гарантирует оптимальное распределение усилия резания. ШВП предварительно натянуты для максимальной точности и напрямую соединены с двигателями подачи переменного тока с регулируемой частотой вращения.

Система обратной связи с высоким разрешением и лазерная калибровка оси поперечной подачи обеспечивают максимальную точность позиционирования и интерполяционного резания и проходят строгие технические проверки.

Облегченная система удаления стружки при помощи СОЖ.

Станок серии JV поставляется с насосом подачи СОЖ под высоким давлением. Подача СОЖ осуществляется через сопла в различные точки с целью удаления стружки. Стружка перемещается в заднюю часть станка, где располагается отдельный контейнер для сбора стружки. Наличие такой системы облегчает процесс чистки и технического обслуживания станка. Также возможна прямая интеграция с центральной системой удаления стружки предприятия.

Поворотное устройство автоматической смены паллет.

Для достижения высокой производительности и сокращения времени простоя шпинделя станок оснащен устройством автоматической смены паллет, время смены паллет составляет 8 секунд. Устройство автоматической смены паллет совместимо с 4-ой осью или опорным гидравлическим зажимом. Гидравлическая система, предусмотренная для функционирования устройства автоматической смены паллет, совместима с большинством гидравлических зажимных приспособлений, обеспечиваемых заказчиком. Неразъемная муфта используется для прочной фиксации. Система автоматической смены паллет оснащена минимальным количеством механических деталей, что облегчает проведение технического обслуживания.

Технические характеристики

Параметры	Ед. изм.
Величина хода
Ход по оси Х	мм
Ход по оси Y	мм
Ход по оси Z	мм
	мм
	м/мин
	м/мин
Рабочяя подача	м/мин
Шпиндель
	кВт
Конус шпинделя
Частота вращения шпинделя	об/мин
Рабочий стол
Размер стола	мм
	кг
	шт/мм
Ширина Т-образных пазов	мм
Количество инструментов	шт
	мм
	мм
	кг
Время смены инструмента	сек
ЧПУ
Система ЧПУ
Общие сведения
Габариты (ДхШ)	мм
Масса станка	кг

JV 55	JV Kraft	JV 100
575	800	1050
410	440	540
460	490	600
140-600	140-600	125-725
36	36	36
24	24	24
10	10	20
7,5/11	7,5/11	11/15
BT40	BT40	BT40
6000	6000	5000
900x430	1050x450	1200X560
400	600	800
4/100	4/100	5/100
18	18	18
20	20	20
80	80	80
250	250	250
7	7	7
3	3	3
Fanuc/Siemens	Fanuc/Siemens	Fanuc/Siemens
2300x2850	3351x3600	3100x2800
4300	4700	5500

Параметры	Ед. изм.
Величина хода
Ход по оси Х	мм
Ход по оси Y	мм
Ход по оси Z	мм
Тип направляющих
	м/мин
Рабочяя подача	м/мин
Шпиндель
Мощность двигателя шпинделя	кВт
Конус шпинделя
Частота вращения шпинделя	об/мин
Сменные паллеты
Размер паллет	мм
Кол-во паллет
	кг
Количество/шаг Т-образных пазов	шт/мм
Ширина Т-образных пазов	мм
Время смены паллет	сек
Центральное отверстие паллеты	мм
Магазин инструментов с устройством АСИ
Количество инструментов	шт
Максимальный диаметр инструмента	мм
Максимальная длина инструмента	мм
Максимальная масса инструмента	кг
Время смены инструмента	сек
ЧПУ
Система ЧПУ
Общие сведения
Габариты (ДхШ)	мм
Масса станка	кг

JVM 60
640
460
600
качения
30
10
7,5/11
BT40
8000
700х500
2
350
2 х 5/100
18
8
80
20
80
250
7
3
Fanuc
2300x3320
7200

Параметры	Ед. изм.
Величина хода
Ход по оси Х	мм
Ход по оси Y	мм
Ход по оси Z	мм
Рассстояние от торца шпинделя до стола	мм
Быстрое перемещение по оси X/Y	м/мин
Быстрое перемещение по оси Z	м/мин
Рабочяя подача	м/мин
Шпиндель
Мощность двигателя шпинделя	кВт
Конус шпинделя
Частота вращения шпинделя	об/мин
Рабочий стол
Размер стола	мм
Максимальная нагрузочная способность	кг
Количество/шаг Т-образных пазов	шт/мм
Магазин инструментов с устройством АСИ
Количество инструментов	шт
Максимальный диаметр инструмента	мм
Максимальная длина инструмента	мм
Максимальная масса инструмента	кг
Время смены инструмента	сек
ЧПУ
Система ЧПУ
Общие сведения
Габариты (ДхШ)	мм
Масса станка	кг

LV 45	LV 65	LV 80	LDM 80
450	650	800	800
350	510	510	510
350	510	510	510
200-550	110-620	110-620	110-620
36	36	36	36
24	30	30	30
10	20	20	20
3,7/5,5	11/15	11/15	20/11
BT40	BT40	BT40	BT40
8000	6000	6000	10000
600x350	900x500	1050x500	1050x500
200	600	600	600
3x125	4x100	4x100	4x100
16	20	20	20
80	80	80	80
160	350	350	350
8	7	7	7
6,5	2,5	2,5	2,5
Fanuc/Siemens	Fanuc/Siemens	Fanuc	Siemens
1780x2720	2660x2770	2600x2770	2600x2770
2000	5200	5200	5200

Горизонтальные обрабатывающие центры. Серия LH

Основные преимущества

• Шпиндель со встроенным двигателем
• Система сквозной подачи СОЖ через шпиндель
• Поворотный стол со встроенным моментным двигателем

Станина и колонна

• Конструкция из чугуна с шаровидным графитом гарантирует оптимальную жесткость и устойчивость.
• При создании компонентов станка использовался анализ методом конечных элементов, обеспечивающий оптимальную производительность станка.

Шпиндель со встроенным двигателем

• Максимальная частота вращения высокоскоростного и высокомоментного шпинделя со встроенным двигателем составляет 15000 об/мин.
• Доступен широкий диапазон максимальной мощности при частоте вращения 800-1000 об/мин.
• Система сквозной подачи СОЖ через шпиндель под высоким давлением (до 50 Бар) входит в стандартную комплектацию станка, ее наличие обеспечивает эффективную обработку заготовок, долгий срок службы инструментов и термоустойчивость заготовки.

Приводы подачи

• Роликовые направляющие подвергаются меньшей упругой деформации в случае больших нагрузок и гарантируют превосходное вибропоглощение.
• Наличие кожухов ШВП защищает от попадания стружки.
• К приводам подачи по осям относится ШВП, которая приводится в движение при помощи двигателя подачи, подсоединенного напрямую.
• Обратная связь для позиционирования по оси осуществляется посредством абсолютного энкодера.

Поворотный стол

• Компактный поворотный стол со встроенным высокомоментным двигателем с крутящим моментом до 878 Н·м.
• Паллета позиционируется и фиксируется на столе посредством надежной системы гидравлических зажимных конусов.
• При наличии зажимных конусов во время смены паллет происходит интенсивная подача струи воздуха, предотвращающая скапливание стружки в конусе.
• Высокоточный осевой и радиальный роликовый подшипник используется для точного позиционирования и обеспечения жестокости.
• Фиксация стола осуществляется при помощи дисковой пружины, расфиксация – посредством гидравлической системы.
• Нулевой зазор достигается благодаря наличию встроенного моментного двигателя.

Устройство автоматической смены паллет

• Станок оснащен поворотным устройством автоматической смены паллет челночного типа, обладающим высокой степенью надежности.
• Управление устройством автоматической смены паллет осуществляется посредством электрического пропорционального распределительного клапана, который используется для плавного и бесшумного подъема и опускания паллеты.
• К станции загрузки обеспечивается легкий доступ, она хорошо видна через закрытую защитную дверь.

Устройство автоматичесуой смены инструмента (АСИ)

• Станок оснащен цепным магазином инструментов, что обеспечивает быструю и надежную смену инструментов.
• В стандартную комплектацию станка входит перегородка устройства АСИ, предназначенная для предотвращения попадания стружки в магазин.
• Для выбора инструментов используется метод фиксированного адреса, при котором происходит выбор кратчайшей траектории.

Особенности АСИ:

• Стандартная комплектация: 40 инструментов
• По дополнительному заказу: 60 инструментов
• Время от инструмента до инструмента: 2 сек
• Время от стружки до стружки: 4 сек

Встроенный гидравлический узел

• Встроенный гидравлический поворотный узел (по дополнительному заказу) располагается в зоне обработки и используется для зажима соответствующих приспособлений.
• Таким образом, поворотный узел вращается вместе с паллетой, облегчая процесс зажима на стороне обеих паллет.

Система подачи СОЖ

• Благодаря сквозной подаче СОЖ через шпиндель осуществляется эффективная обработка заготовки, а так же увеличивается срок службы инструмента.
• Функция подачи СОЖ по окружности шпинделя является стандартной (до 50 Бар).
• По дополнительному заказу станок может быть оснащен стружкоуборочным конвейером скребкового типа с системой фильтрации через барабанный фильтр или системой магнитной фильтрации с бумажным фильтром и маслоотделителем.

Технические характеристики

8

Параметры	Ед. изм.
Величина хода
Ход по оси Х	мм
Ход по оси Y	мм
Ход по оси Z	мм
Расстояние от центра шпинделя до паллеты	мм
Расстояние от торца шпинделя до центра паллеты	мм
Макс. длина заготовки	мм
Макс. диаметр заготовки	мм
Быстрое перемещение по оси X/Y/Z	м/мин
Рабочяя подача	м/мин
Шпиндель
Мощность двигателя шпинделя	кВт
Конус шпинделя
Частота вращения шпинделя	об/мин
Сменные паллеты
Размер паллет	мм
Кол-во паллет
Угол индексирования паллеты	°
Максимальная нагрузочная способность на 1 паллету	кг
Время смены паллет	сек
Магазин инструментов с устройством АСИ
Количество инструментов	шт
Максимальный диаметр инструмента	мм
Максимальная длина инструмента	мм
Максимальная масса инструмента
40	40
95	95
350	350
8	8
2	2
Siemens	Siemens
5610х3385	5610х3385
12000	12000

Металлообрабатывающее производство только тогда может считаться эффективным, когда сведено к минимуму количество неприятных сюрпризов, появляющихся в процессе изготовления деталей.

Эффективное производство не может позволить себе увеличение времени цикла изготовления детали, получение исправимого или неисправимого брака. Чаще всего это происходит из-за неправильного закрепления заготовки, неправильного использования инструмента, нагрева заготовки в процессе обработки и т.д. Кроме того, нужно обратить внимание на причины, связанные с выходом из строя шпинделей станков.
На производстве, особенно занимающемся изготовлением деталей высокой точности, при заказе оборудования должны позаботиться об установке максимально подходящих шпинделей. В процессе эксплуатации станка важно, чтобы шпиндель не перегревался, чтобы не было столкновений с заготовками и станочными приспособлениями, а СОЖ и металлическая стружка не просачивались через уплотнения и не повреждали компоненты шпинделя.

ПРИ НАГРЕВЕ ТВЕРДЫЕ ТЕЛА РАСШИРЯЮТСЯ
От выделяющегося в процессе обработки тепла могут расширяться не только заготовки, но и сам шпиндель. Происходит это обычно при высокоскоростной обработке и обработке, требующей высокой мощности в течение длительного периода времени. Если расширение шпинделя достаточно велико, он может выдвинуться относительно своего нормального положения, а это, в свою очередь, привести к выходу размеров детали за пределы поля допуска.
При линейном расширении колесико для измерения времени может сместиться относительно датчиков станка настолько сильно, что станок не будет знать точное положение шпинделя, а значит, и инструмента. В результате вполне вероятна остановка станка, это особенно неприятно при его работе в автоматическом цикле. Другая возможная проблема - потеря привязки положения инструмента к положению руки манипулятора для смены инструмента. Рука манипулятора работает в унисон с тягой шпинделя для закрепления инструмента. Если их движения не будут согласованы, то манипулятор может врезаться в инструмент, а манипулятор, инструмент, а также и шпиндель получить повреждения.
Линейным расширением шпинделя можно управлять несколькими методами. Первый метод заключается в подводе к нему охлаждения. Рабочим телом является смесь воды с гликолем. Оно проходит через рубашку охлаждения, его температура поддерживается с помощью станции охлаждения. Второй метод - конструирование шпинделя таким образом, что при нагреве он расширяется не вперед, а назад. Следовательно, точность размера детали не пострадает.

СОЖ ДОЛЖНА БЫТЬ В РАБОЧЕЙ ЗОНЕ
Шпиндель может быть также поврежден смазочно-охлаждающей жидкостью, проникающей через уплотнения и достигающей подшипников. Проникновение СОЖ в шпиндель - одна из основных причин его поломки. В данном случае у шпинделя два основных врага - системы подачи СОЖ высокого давления и системы подачи СОЖ с большим количеством сопл. Следует точно регулировать сопла для того, чтобы минимальное количество СОЖ попадало в шпиндель станка. В любом случае СОЖ будет попадать на шпиндель, поэтому могут понадобиться дополнительные экраны, механические или лабиринтные уплотнения. Эти уплотнения не должны мешать автоматической смене инструмента. Другим способом, помогающим предохранить шпиндель от попадания СОЖ, является применение системы прочистки шпинделя воздухом. Она включается при смене инструмента, увеличении или уменьшении частоты вращения шпинделя. При изменении частоты вращения шпинделя воздушные потоки и теплота, выделяющаяся от него, заставляют туман из СОЖ проникать в шпиндель. Система прочистки воздухом удаляет СОЖ и тем самым защищает шпиндель от повреждения. Использование системы прочистки воздухом не является необходимым для всех случаев обработки, однако дешевле будет установить ее в качестве опции и сэкономить на ремонте шпинделя. При шлифовании система прочистки воздухом защищает шпиндель и от мелкодисперсной металлический пыли.

КАК ИЗБЕЖАТЬ СТОЛКНОВЕНИЙ
Поломка шпинделя в результате столкновения - достаточно частое явление. Столкновения происходят из-за различных причин. Например, оператор может случайно ввести неверное значение, забыв поставить разделитель, и нажать кнопку. Даже если он сразу же осознает ошибку, времени может не хватить для того, чтобы остановить станок. Одним из способов решения такого рода проблем является использование программного обеспечения для моделирования обработки. Графический интерфейс позволяет по шагам отследить весь процесс и увидеть точки возможного столкновения с заготовкой, приспособлением или самим станком.
Часто приходится вести обработку достаточно близко к станочной оснастке. Например, при фрезеровании или сверлении - близко к тискам. В результате повышается жесткость, а, следовательно, и точность изготовления. Таким же способом борются с вибрациями. Близость инструмента к станочной оснастке при моделировании может обернуться столкновением в реальности. В данном случае, после моделирования программисты обязательно должны предупредить операторов о возможных местах столкновений, и тогда последние будут готовы к прохождению опасных участков при отладке программы на минимальной скорости.
На шпиндель негативное воздействие могут оказывать вибрации, возникающие при недостаточной жесткости системы станок - приспособление - инструмент - деталь. Для некоторых областей применения могут понадобиться антивибрационный инструмент и оснастка, обеспечивающая высокую жесткость крепления инструмента.

Особенности шпиндельных узлов. Важной особенностью многоцелевых станков с ЧПУ является применение в их конструкции мотор-шпинделей. Они обеспечивают высокую точность вращения, большие числа оборотов (до 60000 об/мин и более), имеют малые габариты и собственный вес. Обязательным условием является наличие систем охлаждения. Применяются системы внешней и внутренней подачи СОЖ. Внешняя система базируется на использовании сопел, устанавливаемых в нужном направлении для охлаждения режущего инструмента и смывания стружки с обрабатываемых поверхностей. Внутренняя система обеспечивает подачу СОЖ непосредственно через шпиндель. Давление охлаждающих жидкостей может достигать значительных величин.

Один из примеров внешнего вида такого шпинделя показан на рис. 79. А на рис. 80 показан разрез аналогичного устройства. Следует обратить внимание на наличие датчиков вибраций и температурных датчиков на подшипниках, а также датчика наличия инструмента и датчика положения.

Рис. 79. Внешний вид шпинделя для скоростной обработки деталей

Рис. 80. Структурная схема устройства шпинделя (продольный разрез)

Такое количество источников информации о процессе обработки делает его безотказным и безопасным на высоких режимах резания, позволяет получать необходимую точность размеров обрабатываемых деталей.

На рис. 81 представлены графики параметров работы шпиндельных узлов многоцелевых станков. Цифрой 1 обозначена кривая зависимости развиваемой мощности от числа оборотов шпинделя, а цифрой 2 – кривая зависимости развиваемого крутящего момента также от числа оборотов шпинделя.

Характер изменения указанных параметров хорошо просматривается по форме кривых и пояснений не требует.

Для шпинделя модели MTS-28.63 характерны большие значения параметров мощности и момента, чем для шпинделя модели ETS-21.32, что совпадает с данными табл. 10. Число оборотов у него значительно меньше.

Следовательно, модель MTS-28.63 целесообразно применять для более тяжелых условий обработки, в т. ч. для черновых операций.

Рис. 81. Графики параметров (мощности и крутящего момента) работы шпиндельных узлов: а – шпиндель модели ETS-21.32; б – шпиндель модели MTS-28.63

Табл. 10. Модели шпиндельных узлов станков и их технические данные

Табл. 11. Основные характеристики некоторых шпиндельных узлов обрабатывающих центров

Шпиндельные узлы, как основные узлы станков и наиболее ответственные за качество обработки, снабжаются дополнительными системами. Среди них система внутреннего охлаждения, система подачи СОЖ к инструменту через шпиндель, система охлаждения деталей поливом под давлением через специальные трубки-сопла. Имеются датчики величины вибрации, а также датчики температуры подшипниковых узлов, наличия инструмента и др. (рис. 82).

Учитывая сложные высокоскоростные условия обработки, решаются вопросы быстрой замены подшипниковых узлов и повышения долговечности подшипников за счет использования керамических тел качения.

а

б

Рис. 82. Схема размещения датчиков: а – наличия вибрации; б – температуры нагрева подшипников

Системы охлаждения станков. Большое внимание разработчики станков с ЧПУ уделяют проблеме охлаждения. Объектом внимания служат шпиндельные узлы, частота вращения которых достигает десятков тысяч оборотов в минуту. От эффективного охлаждения конструктивных элементов станка зависит точность обработки и долговечность работы самих узлов.

Еще более важно эффективно охлаждать обрабатываемую деталь и инструмент, находящиеся в зоне резания. Этим определяется точность получаемых размеров и стойкость режущего инструмента. В настоящее время находят применение различные схемы подачи СОТС в зону резания (рис. 83). Например, подача под давлением через шпиндель и каналы, выполненные в инструменте. В этом случае деталь охлаждается непосредственно по обрабатываемой поверхности (в отверстии). Улучшаются условия резания из-за вымывания стружки. Такими каналами для внутреннего подвода могут снабжаться твердосплавные сверла диаметром от 1 мм.