Виды станков для металлообработки

В условиях производства применяются разные металлообрабатывающие станки. Они используются для изготовления и обработки металлических заготовок. Существуют универсальные и специализированные модели. Чтобы разбираться в оборудовании для обработки металла, нужно знать разновидности и принцип работы металлообрабатывающих аппаратов.

Металлообрабатывающий станок

Механическая обработка

Метод механической обработки основан на резании или срезании фрагментов с поверхности металла, для придания ему нужных форм и размеров. Механическая обработка условно делится на резку (вытачивание) и абразивную зачистку. Резка – совокупность процессов, в ходе осуществления которых заготовка доводится до заданной геометрии путем удаления излишков материала при помощи различных видов инструментов. Данные процессы могут включать:

фрезерование – формование поверхностей с помощью фрезерного станка;
сверление – изготовление отверстий в металле с помощью специальных сверл;
резку – разделение материала на куски необходимых размеров;
токарная обработка – ротационная обработка с использованием токарных инструментов.
Абразивная обработка – шлифование и полировка поверхности металла при помощи устройств, работающих с абразивными лентами или шлифовальными кругами.

Виды металлообрабатывающего оборудования

Металлообрабатывающее оборудование классифицируют в соответствии с видом операций, которые оно выполняет с металлическими заготовками. Различают следующие типы оборудования:

фрезерное;
токарное;
сверлильное;
устройства для нарезания резьбы;
гильотинное;
шлифовальное;
листогибочное.

Наиболее распространенным видом современного металлообрабатывающего оборудования являются токарные станки. Эти устройства вращают металлическую заготовку вокруг шпинделя. По мере вращения инструменты и режущие кромки формируют или режут металл, придавая ему нужную форму. Токарные станки выпускаются в различных вариантах, от небольших настольных устройств, до больших стационарных моделей. Некоторые из них могут управляться вручную, некоторые – работать под управлением ЧПУ. Токарные станки выполняют большое количество операций, таких, как: расточка и обточка цилиндрических и фасонных поверхностей, нарезка резьбы, обработка торцов, сверление отверстий и так далее. Токарные станки можно назвать универсальными, что и объясняет их востребованность.

Фрезерные станки – устройства, обрабатывающее поверхность материала при помощи фрезы, вращающейся вокруг оси шпинделя (как сверло) и рабочего стола, который может перемещаться в нескольких направлениях. По способу управления различают ручные станки и машины под управлением ЧПУ. Последние могут выполнять огромное количество сложных операций, таких как прорезание пазов, строгание, сверление, нарезание резьбы, фрезеровка и так далее.

Металлорежущие станки используются для резки мягких и твердых металлов в одном линейном направлении. По способу управления данное оборудование разделяется на автоматическое, ручное и полуавтоматическое.

Станки для гибки и формовки – оборудование, позволяющее изгибать металлы для придания им нужной формы.

Металлообрабатывающее оборудование для сверления, растачивания, зенкерования и рассверливания металлических деталей. К такому оборудованию относят многошпиндельные или центровальные станки.

Шлифовальные установки – устройства, предназначенные для придания поверхностям металлических изделий гладкости и блеска. Могут шлифовать детали как снаружи, так и внутри.

Что такое станок?

Начнем с азов. Среди других промышленных агрегатов главным отличием станков является наличие станины, на верхней поверхности которой, собственно, и устанавливается главный рабочий «орган». Металлообрабатывающим элементом может являться небольшой абразивный круг, алмазная коронка и даже сверло – все зависит от того, какую операцию необходимо выполнить. Зачастую общий вид металлообрабатывающего станка представлен массивной конструкцией с электродвигателем, платформой подачи, разнообразными фиксаторами, рабочей оснасткой и прочими элементами. Стоит заметить, что станки для дома (бытовые) и домашних мастерских выглядят намного скромнее, нежели промышленные агрегаты, используемые на предприятиях. Да и в последнее время станки уже выпускают не только стационарные. Сегодня можно встретить и мобильные настольные станки по металлу, а также мини-станки по металлу. Причем даже сами производители не всегда четко могут определить грань между малогабаритным компактным станком и ручным электроинструментом.

Одним из наиболее ярких представителей категории мобильных металлообрабатывающих агрегатов является настольный токарный станок по металлу. Конечно, купить настольные станки по металлу легче, так как их стоимость на порядок меньше, чем на стационарные аналоги, но при этом их компактность и отсутствие определенных органов обработки и управления не дает возможности поставить их в один ряд с крупногабаритным оборудованием.

Токарные станки

Наверное, это одна из популярнейших категорий металлообрабатывающих станков. Токарный станок по металлу способен выполнять практически весь спектр операций, связанных с обточкой деталей. На таком станке можно корректировать формы металлических заготовок, которые имеют свои тела вращения, а также осуществлять проточку пазов, резку и в некоторых случаях даже сверление. Подытожив, можно сделать вывод, что токарные станки служат для обработки заготовок в форме тел вращения. При этом в процессе обточки заготовки она приобретает цилиндрическую или коническую форму. На данный момент существуют различные виды токарных станков, применяемых в разнообразных областях промышленности. К примеру, в деревообрабатывающей промышленности используются крупногабаритные токарные станки для создания пиломатериала округлой формы, а для личного использования применяются токарные мини-станки по металлу, которые компактно размещаются в частном доме или гараже.

Распиловочные станки

К этой категории станков относятся агрегаты, способные распилить заготовку на несколько частей. К таким режущим агрегатам относится ленточнопильный станок по металлу, а также циркулярный отрезной станок по металлу. Циркулярные устройства осуществляют только поперечный распил заготовок, делается это обычно в поточном режиме. Такие модели станков активно используются в домашнем хозяйстве, так как их операционные возможности являются весьма востребованными. Ленточнопильные станки могут выполнять продольный распил заготовки. К примеру, однопильный ленточный станок может разрезать заготовку вдоль на две одинаковые части, а двупильный агрегат сможет «поделить» заготовку в двух уровнях, таким образом, разрезав ее на три части.

Фрезерные станки

Агрегаты такого типа ориентированы на создание профилей определенного вида. Зачастую фрезеровка используется для обработки плоских заготовок путем снятия кромок на заданную высоту. Такие станки применяются как для обработки дерева, так и для работы по металлу. В деревянном производстве с помощью одного фрезера выпускают полноценные строительные материалы – шипы, вагонку, плинтусы и т.д.

Станки для сверления отверстий

Не менее востребованы в домашних мастерских, а также на производстве специальные сверлильные машины. С их помощью с легкостью можно создать сквозное или глухое отверстие. Данные станки, в отличие от обычных электродрелей, обеспечивают более точное сверление. Кроме того, сверлильные станки гораздо мощнее, что позволяет проделывать с их помощью отверстия большого диаметра. Самыми распространенными считаются вертикально-сверлильные станки с верхним расположением шпинделя. В отдельную категорию стоит выделить сверлильно-долбежные станки, которые, помимо сверлильных операций, могут выполнять и некоторые фрезерные действия. Но так как это все-таки сверлильный станок, то фрезеровка на нем получается не совсем традиционной, а несколько узконаправленной.

Станки для обработки поверхностей

Достаточно широкий ассортимент станочных агрегатов представлен в сегменте оборудования для поверхностной обработки заготовок и деталей. Обобщенно такие операции позиционируются как шлифовочные, но, стоит заметить, что это лишь часть функций, которые могут выполнять такие агрегаты. Тип обработки, который будет выполнять какая-то конкретная машина, зависит только от ее конструкционного исполнения.

Выбор оборудования

Выбирая металлообрабатывающее оборудование следует обратить внимание на несколько основных характеристик:

Функционал – на современном рынке представлены станки, выполняющие определенные работы, а также целые системы, которые объединяют в себе несколько типов металлообрабатывающего оборудования.
Степень автоматизации – для небольших предприятий можно выбирать оборудование с ручным или полуавтоматическим управлением. Для производственных предприятий целесообразнее приобретать высокоэффективное автоматическое оборудование, требующие минимального вмешательства оператора.
Производитель – стремясь сэкономить, и приобретая самое дешевое металлообрабатывающее оборудование, в основном китайского производства, многие сталкиваются с проблемой частого ремонта и сложного обслуживания устройств. В результате, сэкономив средства на покупке, тратят их на восстановление работоспособности машин, а также теряют доход во время простоя. Чтобы металлообрабатывающие устройства действительно приносили доход, и не выходили из строя в течение длительного срока эксплуатации, их необходимо приобретать у надежного производителя, изделия которого проверены временем и имеют положительные отзывы от клиентов. Поставщик оборудования должен быть официальным представителем того или иного производителя, в противном случае, вы не можете быть уверенны, что получите качественное и долговечное оборудование.
Гарантийные обязательства – выбирая машины для работы с металлами, обращайте внимание на то, какие условия обслуживания по гарантии (и после ее истечения) обещает производитель, а также на возможность модернизации оборудования при необходимости.

Оборудование для работы с металлами от Warcom

Итальянская компания Warcom предлагает широкий выбор оборудования для обработки металлов. В нашем ассортименте представлены листогибочные прессы, станки плазменной и лазерной резки, гильотины и другое оборудование, использующиеся в металлообрабатывающей сфере. Вы можете выбрать бюджетные модели или станки для крупных предприятий с большим количеством функций. Также есть возможность приобретения подержанных устройств, прошедших предпродажную проверку, гарантирующую их качество и работоспособность.

Группа СТАН

Производственное объединение, в состав которого входит 7 заводов, является самым крупным предприятием, которое занимается станкостроительством:

«Станкостроение», предприятие, расположенное в городе Стерлитамак;
«Станкотех», предприятие, расположенное в городе Коломна;
«Рязанский Станкозавод», предприятие, расположенное в городе Рязань;
«Шлифовальные Станки», предприятие, расположенное в Москве;
«Савёловский станкостроительный завод» — расположен в городе Кимры;
«Донпрессмаш», предприятие расположенное в Азове Ростовской области.

Более чем 50% производства станков занято группой данных производственных предприятий. Спектр предлагаемой потребителю продукции достаточно широк: тяжелые станки сменяются обрабатывающими центрами.

Классификация металлорежущих станков – все об оборудовании для обработки металла

Металлорежущие станки, выпускаемые отечественными производителями, подразделяются на несколько категорий, которые характеризует соответствующая классификация. Определить, к какой категории относится то или иное оборудование, можно по его маркировке, которая о многом говорит тем, кто в ней разбирается. Однако к какой бы категории ни относилось металлорежущее устройство, суть обработки на нем сводится к тому, что режущий инструмент и деталь совершают формообразующие движения, а именно они и определяют конфигурацию и размеры готового изделия.

Наиболее распространенные типы металлорежущих станков: 1-6 — токарные, 7-10 — сверлильные, 11-14 — фрезерные, 15-17 — строгальные, 18-19 — протяжные, 20-24 — шлифовальные.

F.O.R.T

Достаточно большая компания, в составе которой числится не одно предприятие. «Саста» — завод, который входит в данный холдинг, выполняет полноценный цикл работ по производству металлорежущих станков: начиная с проекта и заканчивая сборкой. У завода имеется каждый из 6 переделов, наличие которых необходимо, согласно Постановлению Правительства Российской Федерации.

«Приборостроительный завод» — ещё один участник данной группы, работа которого вот уже 7 лет направлена на производство станков. На заводе, аналогично предыдущему, организован полный цикл работ.

Виды металлорежущего оборудования

Металлорежущие станки в зависимости от назначения подразделяются на девять основных групп. К ним относятся следующие устройства:

токарные — все разновидности станков токарной группы (в маркировке обозначаются цифрой «1»);
сверлильные и расточные — станки для выполнения сверлильных операций и расточки (группа «2»);
шлифовальные, полировальные, доводочные — металлорежущие станки для выполнения доводочных, шлифовальных, заточных и полировальных технологических операций (группа «3»);
комбинированные — металлорежущие устройства специального назначения (группа «4»);
резьбо- и зубообрабатывающие — станки для обработки элементов резьбовых и зубчатых соединений (группа «5»);
фрезерные — станки для выполнения фрезерных работ (группа «6»);
долбежные, строгальные и протяжные — металлорежущие станки различных модификаций соответственно для строгания, долбежки и протяжки (группа «7»);
разрезные — оборудование для выполнения отрезных работ, в том числе пилы (группа «8»);
разные — примеры таких металлорежущих агрегатов — бесцентрово-обдирочные, пилонасекательные и другие (группа «9»).

Маркировка станков

Классификация оборудования, предназначенного для обработки заготовок из металла, предполагает, что, увидев его маркировку, любой специалист сразу сможет сказать, какой металлорежущий станок перед ним находится. Такая маркировка содержит в себе буквенные и цифровые символы, которые обозначают отдельные характеристики устройства.

Первая цифра — это группа, к которой принадлежит металлорежущий станок, вторая — разновидность устройства, его тип, третья (а в некоторых случаях и четвертая) — основной типоразмер агрегата.

Расшифровка маркировки металлорежущих станков

После цифр, перечисленных в маркировке модели, могут стоять буквы, по которым определяется, обладает ли модель металлорежущего станка особыми характеристиками. К таким характеристикам устройства может относиться уровень его точности или указание на модификацию. Часто в обозначении станка букву можно встретить уже после первой цифры: это свидетельствует о том, что перед вами модернизированная модель, в типовую конструкцию которой были внесены какие-либо изменения.

В качестве примера, можно расшифровать маркировку станка 6М13П. Цифры в данном обозначении свидетельствуют о том, что перед нами фрезерный станок («6») первого типа («1»), который относится к 3-му типоразмеру («3») и позволяет выполнять обработку с повышенной точностью (буква «П»). Литера «М», присутствующая в маркировке данного устройства, свидетельствует о том, что оно прошло модернизацию.

Конструкция

В основном все устройства состоят из:

крепкой станины;
рабочей зоны;
зажимов или иных приспособлений для удержания заготовки;
двигателя и ремней, передающих вращение;
инструмента для резания (шлифования).

Интересен вопрос, какие лакокрасочные покрытия наносят на металлообрабатывающее оборудование. Особенность ЛКП в том, чтобы оно могло переносить повышенное трение, а также высокие температуры.

В статье мы рассказали о станках для обработки металла, а в качестве завершения темы посмотрим видеоролик:

Уровни автоматизации

Виды токарных станков, а также устройства любого другого назначения, которые используются в условиях массового и крупносерийного производства, называют агрегатными. Такое название они получили по причине того, что их комплектуют из однотипных узлов (агрегатов): станин, рабочих головок, столов, шпиндельных узлов и других механизмов. Совершенно другие принципы используются при создании станков, которые необходимы для мелкосерийного и единичного производства. Конструкция таких устройств, отличающихся высокой универсальностью, может быть совершенно уникальной.

Токарный станок с ЧПУ

Классификация токарных станков (а также оборудования любых других категорий) по уровню автоматизации подразумевает их разделение на следующие виды:

ручные модели, все операции на которых осуществляются в ручном режиме;
полуавтоматические, в которых часть технологических операций (установка заготовки, запуск устройства, снятие готовой детали) выполняется в ручном режиме (все остальные операции, относящиеся к вспомогательным, проходят в автоматическом режиме);
автоматические, для работы которых необходимо только задать параметры обработки, все остальные операции они выполняют самостоятельно, в соответствии с заданной программой;
металлорежущие агрегаты с ЧПУ (всеми процессами на таких станках управляет специальная программа, которая содержит закодированную систему числовых значений);
металлорежущее оборудование, относящееся к категории гибких автоматизированных модулей.

Наиболее яркими представителями металлорежущих станков являются устройства с ЧПУ, работой которых управляет специальная компьютерная программа. Такой программой, которую в память станка вводит его оператор, определяются практически все параметры работы агрегата: частота вращения шпинделя, скорость обработки и др.

Системой ЧПУ могут оснащаться даже самые компактные настольные станки

Все виды металлообрабатывающих станков, оснащенные системой ЧПУ, содержат в своей конструкции следующие типовые элементы.

Пульт (или консоль) оператора, посредством которого в память станка водится компьютерная программа, управляющая его работой. Кроме того, с помощью такого пульта можно выполнять и ручное управление всеми параметрами работы агрегата.
Контроллер — важный элемент системы ЧПУ, с помощью которого не только формируются управляющие команды, передаваемые на рабочие элементы оборудования, и контролируется правильность их выполнения, но также производятся все необходимые расчеты. В зависимости от степени сложности модели агрегата в качестве контроллера для его оснащения может быть использован как мощный компрессор, так и обычный микропроцессор.
Экран или дисплей, выступающие в роли управляющей и контрольной панели для оператора. Такой элемент позволяет в режиме реального времени наблюдать за работой металлорежущего станка, контролировать процесс обработки, а при необходимости оперативно менять параметры и настройки.

Принцип работы металлообрабатывающих станков, оснащенных системой ЧПУ, несложен. Предварительно пишется программа, учитывающая все требования к обработке конкретной заготовки, затем оператор вводит ее в контроллер станка, используя специальный программатор. Команды, заложенные в такую программу, подаются на рабочие элементы оборудования, а после их выполнения станок автоматически отключается.

Использование металлорежущих станков, оснащенных числовым программным управлением, позволяет выполнять обработку с высокой точностью и производительностью, что и является причиной их активного использования для оснащения промышленных предприятий, выпускающих изделия крупными сериями. Такие агрегаты благодаря высокому уровню своей автоматизации отлично встраиваются в крупные автоматизированные линии.

Передовые методы металлообработки

Промышленное оборудование постоянно совершенствуется. Какие функции улучшаются:

Производительность. Это важный фактор, которые влияет на окупаемость оборудования и прибыль, которую можно получить при работе на станке. Производительность возрастает после увеличения скорости работы механизмов.
Точность. Чтобы сократить количество брака, изготовители оборудования работают над точностью рабочих механизмов.
Долговечность и износоустойчивость.

Самой частой операцией, при которой применяются станки для металлообработки, является резка.

Газовая резка металла

Оборудование для газовой резки применяется давно. Оно полностью автоматизировано и требует минимум усилий для управления. Система ЧПУ позволяет выполнять ровные резы металлических заготовок, что было проблемно при наличии человеческого фактора.

Плюсы газовой резки:

высокая скорость и производительность;
дешёвое оборудование.

Минусы:

термоусадка металла после выполнения работ;
возможные погрешности в точности.

Газовое оборудование устанавливается на больших предприятиях и в частных мастерских.

Газовая резка металла

Плазменные для резки

Принцип работы плазменных аппаратов заключается в том, что разрезание заготовки или листа происходит с помощью струи плазмы. Такие металлообрабатывающие станки обладают высокой точностью реза и производительностью.

Лазерная обработка

Лазерные станки для обработки металла популярны в частных мастерских и на производстве. Лазерная головка передвигается по направляющим и разрезает заготовки на размеченные части. Лазерным лучом можно выполнять гравировку. Такие станки обладают высокой точностью. С их помощью обрабатывают однородные металлы и мягкие сплавы.

Шлифовальные

Шлифовальные станки предназначены для финишной обработки металлических поверхностей. В зависимости от необходимой толщины съёма, выбирается фракция абразивных кругов или наждачных лент. На одной машине может закрепляться больше одного абразивного круга или ленты.

Токарные

К токарной группе относятся конструкции, которые используются для создания деталей сложной формы. Рабочей частью выступает вращающийся шпиндель, в который закрепляется заготовка. Чтобы обработать заготовку, необходимо закрепить определённые резцы в суппорте и подвести к ним детали. Острые грани срезают слой металла под действием вращения. Могут использоваться для сверления, нарезания резьбы внутри и снаружи заготовок, зенкерования, расточки отверстий.

Сверлильные

Сверлильные станки — это устройства с неподвижной станиной, на которой в вертикальном положении закрепляется один или несколько шпинделей. На них можно выполнять сверление, зенкеровку, нарезание внутренней резьбы. С помощью метчиков можно растачивать отверстия в заготовках.

Сверлильный станок

Гидроабразивные и электроэрозионные

Это оборудование, используемое для разрезания металлических листов любой толщины. Принцип работы заключается в том, что металл разрезается с помощью тонкой водяной струи, которая воздействует на него под большим давлением. Недостаток этого метода — низкая скорость. Однако она компенсируется высокой точностью реза.

Портальные машины газовой резки металла

Оборудование предназначено для производства. Связано это с возможностью расположить на рабочей поверхности большие металлические листы. Их размеры могут достигать 3×12 метров. Плюсы и минусы у таких станков точно такие же, как у обычной газовой резки.

Конструкция станков

Все станки, относящиеся к категории металлообрабатывающих, имеют много общих черт в своей конструкции. По сути, устройство и технические характеристики таких агрегатов должны обеспечивать правильность выполнения технологических движений двух типов:

движение подачи, которое совершает приспособление для резки или сама заготовка;
движение, посредством которого осуществляется резка.

Для выполнения этих движений, а также для обеспечения стабильности функционирования всех остальных элементов оборудования для металлообработки его конструкция включает в себя следующие рабочие органы:

систему управления, отвечающую за запуск и остановку станка, осуществление контроля за всеми параметрами его работы;
узел, с помощью которого движение от электродвигателя преобразовывается и передается исполнительному механизму;
непосредственно сам привод, который может быть электрическим, механическим, пневматическими или гидравлическим.

Важным элементом конструкции являются также узлы металлорежущего оборудования, на которых устанавливается и закрепляется режущий инструмент. Именно при помощи таких узлов реализуется основная функция устройства — обработка деталей, изготовленных из металла.

Маркировка металлорежущих станков

В обозначении каждого металлорежущего агрегата присутствуют цифры и буквы:

первый цифровой код обозначает группу, к которой относится данное устройство;
второй характеризует разновидность, тип;
третий (иногда и четвертый) указывает на его основной типоразмер;
буква (обычно это литера «М»), расположенная сразу после первой цифры (если она присутствует), означает, что типовая конструкция была модернизирована;
после цифр могут следовать буквенные обозначения, характеризующие степень точности, обеспечиваемую данным устройством, а также определяющие завод-изготовитель.

Таблицы групп и типов металлорежущих агрегатов

Классификация станков по типам.

Станки одного и того же типа могут отличаться компоновкой (например, фрезерные универсальные, горизонтальные, вертикальные), кинематикой, т.е. совокупностью звеньев, передающих движение, конструкцией, системой управления, размерами, точностью обработки и др.

Стандартами установлены основные размеры, характеризующие станки каждого типа. Для токарных и круглошлифовальных станков это наибольший диаметр обрабатываемой заготовки, для фрезерных станков — длина и ширина стола, на который устанавливаются заготовки или приспособления, для поперечно-строгальных станков — наибольший ход ползуна с резцом.

Группа однотипных станков, имеющих сходную компоновку, кинематику и конструкцию, но разные основные размеры, составляет размерный ряд. Так, по стандарту, для зубофрезерных станков общего назначения предусмотрено 12 типоразмеров с диаметром устанавливаемого изделия от 80 мм до 12,5 м.

Конструкция станка каждого типоразмера, спроектированная для заданных условий обработки, называется моделью. Каждой модели присваивается свой шифр — номер, состоящий из нескольких цифр и букв. Первая цифра означает группу станка, вторая — его тип, третья цифра или третья и четвертая цифры отражают основной размер станка. Например, модель 16К20 означает: токарно-винторезный станок с наибольшим диаметром обрабатываемой заготовки 400 мм. Буква между второй и третьей цифрами означает определенную модернизацию основной базовой модели станка.

Категории металлорежущих станков

Токарные

В маркировке обозначаются цифрой 1. Это оборудование чаще всего применяется для обработки цилиндрических, конических, фасонных поверхностей. Разделяется по степени точности, которую оно может обеспечить на: особую (C), высокую (В), особо высокую (А), нормальную (Н), повышенную (П). Станки этой группы, как правило, имеют основные составные части: станину, фартук, шпиндельную бабку, суппорт, коробку передач, электрооборудование. По ассортименту выполняемых операций различают станки:

Револьверные. Служат для изготовления единичных заготовок, располагаемых на станке сразу несколькими поверхностями. Настройка таких установок — мероприятие сложное. Его упрощает наличие револьверной головки, на которой имеется несколько гнезд, служащих для размещения режущих элементов.
Карусельные. Востребованы для работы с заготовками малой длины, но значительного диаметра — маховиками, зубчатыми колесами. Служат для точения, растачивания, обработки торцов. Могут оснащаться дополнительными приспособлениями, значительно расширяющими функциональность агрегатов.
Винторезные. Самая распространенная группа станков. Модели 16К20, 16К50, 16Б16А встречаются практически на каждом машиностроительном предприятии. Такие агрегаты выполняют практически полный перечень основных токарных операций.
Токарные многошпиндельные автоматы. Сложное, многофункциональное, высокопроизводительное оборудование, обеспечивающее высокую точность при работе с полуфабрикатами из трубного, квадратного, шестигранного холоднокатаного проката. Применяется для нарезания и накатывания резьбы, растачивания, чернового и фасонного обтачивания.
Токарные автоматы для продольного точения. Востребованы в крупном производстве для работы с прутами различного поперечного сечения.

Сверлильные и расточные

В маркировке обозначаются цифрой 2. Это широкая группа, включающая оборудование для изготовления сквозных и глухих отверстий, их чистовой обработки (зенкерования, развертывания), нарезания внутренних резьб. Сверлильные станки:

Вертикально-сверлильные — наиболее распространенные модели. Разделяют на настольные и расположенные на колонне.
Радиально-сверлильные. На предприятиях тяжелого машиностроения используют агрегаты, транспортируемые по рельсам вдоль заготовок или устанавливаемые непосредственно на крупногабаритные изделия или конструкции.
Многошпиндельные. Представляют собой комплекс нескольких одношпиндельных станков, находящихся на одном столе и станине. Такое оборудование обеспечивает высокую производительность процесса, включающего несколько операций, повторяемых в определенной последовательности. Например, сверление, зенкерование, развертывание.

Другие разновидности сверлильных станков:

Сверлильно-фрезерные. Востребованы для наклонного торцевого и горизонтального фрезерования, шлифования сверлами, развертками, метчиками.
Расточные — горизонтально-расточные (наиболее распространенные), координатно-расточные, алмазно-расточные.
Спецагрегаты для изготовления крупносерийных и массовых партий. Их основа — универсальные сверлильные станки, оснащенные многошпиндельными головками и средствами автоматизации.

Шлифовальные, полировальные, доводочные

В маркировке обозначаются цифрой 3. Это агрегаты, способные выполнять узкоспециализированные функции или комплекс операций по получению заданной степени чистоты цилиндрических, конических, профильных, плоских поверхностей, в том числе внутренних (цилиндрических и конических). Производители предлагают как компактные устройства, используемые в домашних или небольших ремонтных мастерских, так и для крупных предприятий при массовом изготовлении деталей, изделий, конструкций. Для подготовки образцов для металлографических исследований предназначены настольные шлифовально-полировальные системы, позволяющие получать поверхность очень высокого качества.

Комбинированные (специального назначения)

В маркировке обозначаются цифрой 4. К этой группе относятся станки электроэрозионные, электрохимические, электроискровые, электромеханические, ультразвуковые и другие.

Для изготовления резьб и зубчатых элементов

В маркировке обозначаются цифрой 5. Для нарезания резьб существует много способов и разновидностей оборудования. Провести эту операцию можно на токарно-винторезном станке с помощью резца, на сверлильном агрегате с использованием метчика, на фрезерном станке. Однако для высокопроизводительных процессов применяют специализированные устройства, с помощью которых можно изготавливать резьбы всех стандартов — метрическую и дюймовую на трубах, цилиндрическую, коническую, трапециевидную.

Резьбонакатные. По конструкции напоминают вертикально-сверлильные агрегаты. Накатку резьб (внутренних и наружных) производят на заготовках конусообразной и цилиндрической форм, трубах. При накатывании резьбу получают не способом снятия стружки, а методом пластического деформирования. Такая технология применяется в крупносерийном и массовом производстве.
Резьбофрезерные. Это наиболее высокопроизводительные станки. Дисковой фрезой изготавливают резьбы значительных длины и шага, гребенчатой — короткие, мелкие резьбы.
Резьбошлифовальные. На них устанавливают одно- или многониточные круги с абразивом.

Станки для изготовления зубчатого профиля:

Зубострогальные — для цилиндрических и конических колес.
Зубофрезерные горизонтальные, вертикальные и другие — позволяют изготовить зубчатый эвольвентный профиль. Сложные поверхности получают по технологии обкатки. Агрегаты с ЧПУ обеспечивают высокую точность операций и производительность.
Зубошлифовальные. Служат для получения точных геометрических размеров и высоких классов чистоты поверхности зубчатых колес, валов, реек. В зависимости от поставленной задачи и модели, оборудование оснащают шлифовальными кругами различных типов: червячными, профильными, плоскими, коническими, тарельчатыми.

Фрезерные

В маркировке обозначаются цифрой 6. Агрегаты этого типа выполняют обработку заготовок, закрепленных на столе. При этом для режущего инструмента характерно вращательное движение, а для заготовки — возвратно-поступательное. Группа консольно-фрезерных станков включает модели:

Горизонтально-фрезерные с неповоротным столом. Эти агрегаты были наиболее популярны на заводах, построенных и оборудованных в годы Советского Союза. Имеют простую конструкцию, позволяющую фрезеровать одну поверхность без смены резца или переустановки детали.
Горизонтально-фрезерные с поворотным столом. На таком агрегате можно обрабатывать одновременно несколько поверхностей.
Вертикально-фрезерные. Конструктивно схожи с вертикально-сверлильными. Могут применяться для сверления, растачивания, зенкерования.
Широкоуниверсальные. От вертикально-фрезерных отличаются дополнительной шпиндельной головкой. Выполняют операции: фрезерные, сверловочные, расточные.

Основные узлы и механизмы металлорежущих станков

Рассмотрим основные узлы и механизмы металлорежущих станков на примере токарного станка. Общий вид токарного станка показан на рисунке 7.

Рисунок 7 – Общий вид станка

Основные узлы станка показаны на рисунке 8.

Рисунок 8 – Основные узлы станка

Станина станка чаще всего изготавливается из чугуна, является основой для навесного оборудования, показана на рисунке 9.

Рисунок 9 – Станина станка

Требуемое взаимное расположение узлов станка и возможность относительного перемещения инструмента и заготовки обеспечивают направляющие (рисунок 10).

Рисунок 10 – Регулировочные элементы с продольным (а) и поперечным (б) клином, с поджимной (в) и накладной пригоняемой (г) планкой

По назначению и конструктивному исполнению направляющие можно классифицировать по следующим признакам:

по виду движения: направляющие главного движения (например, стол-станина продольно-строгального станка); направляющие движения подачи; направляющие перестановки сопряжённых и вспомогательных деталей и узлов, неподвижных в процессе обработки;
по траектории движения: направляющие прямолинейного и кругового движения;
по направлению траектории перемещения узла в пространстве: горизонтальные, вертикальные и наклонные;
по геометрической форме: призматические, плоские, цилиндрические, конические (только для кругового движения) и их сочетания.

Наибольшее распространение в станках получили направляющие скольжения и качения. Направляющие скольжения (рисунок 11) обычно изготовляют из серого чугуна. Чугун используется в тех случаях, когда направляющие выполняются как одно целое со станиной или подвижным узлом.

Рисунок 11 – Основные формы поперечных сечений направляющих скольжения: а – плоская; б – призматическая; в – в форме ласточкина хвоста; г – цилиндрическая

По виду трения скольжения различают следующие направляющие:

гидростатические – направляющие главного движения и подачи; в этих направляющих смазочный слой создаётся подачей масла под высоким давлением в специальные карманы необходимых размеров;
со смешанной смазкой – большинство направляющих движения подачи;
с граничной смазкой – направляющие подачи, работающие при очень малых скоростях скольжения;
с воздушной смазкой – аэростатические.

В станках широко применяют направляющие качения с использованием в них шариков и роликов как промежуточных тел качения. Достоинством направляющих качения является малое трение, независящее от скорости движения. Направляющие качения обеспечивают высокую точность перемещений, равномерность медленных движений, они более долговечны, чем направляющие скольжения. Подобно направляющим скольжения направляющие качения могут быть замкнутыми и незамкнутыми.

Передняя бабка, чаще всего называется шпиндельная бабка (рисунок 12), так как основным узлом ее является шпиндель (рисунок 13). В шпинделе фиксируются патроны, различные оправки в которые устанавливаются и закрепляются обрабатываемые детали. Кроме того, здесь же расположены коробка скоростей, шкив и подшипники.

Рисунок 12 – Передняя бабка

Шпиндель – это вал металлорежущего станка передающий вращение закреплённому в нём инструменту или обрабатываемой заготовке.

Конструктивная форма шпинделя зависит от способа крепления на нём зажимных приспособления или инструмента, посадок элементов привода и типов применяемых опор. Шпиндели изготавливают пустотелыми для прохода прутка, а так же для уменьшения его массы.

В качестве опор шпинделей станков применяют подшипники качения и скольжения. Так как от шпинделей требуется высокая точность, то подшипники качения должны быть высоких классов точности. В передней опоре применяют более точные подшипники, чем в задней. Шпиндели и подшипники должны быть надежно защищены от загрязнения и высекания смазочного материала, с этой целью используют различные уплотнения.

Рисунок 13 – Шпиндель

Задняя бабка состоит из нижней плиты и держателя пиноли. В заднюю бабку может устанавливаться инструмент или приспособление (рисунок 14). Чаще всего заднюю бабку используют при обработке длинных деталей, поджимая конусом торец детали. Направляющие, по которым перемещается задняя бабка должны быть чистыми и смазанными.

Рисунок 14 – Задняя бабка

Суппорт – узел станка, в который устанавливается режущий инструмент и который позволяет перемещать его в продольном, поперечном и наклонном направлении. Каретка обеспечивает продольное движение по салазкам, верхняя часть суппорта обеспечивает поперечное движение. В верхней части суппорта устанавливаются резцедержатели (рисунок 15).

Рисунок 15 – Суппорт станка

Фартук. Для обеспечения продольного и поперечного движения суппорта разработаны передачи, расположенные в фартуке (рисунок 16). С помощью этих передач осуществляется преобразование вращательного движения ходового винта в поступательное движение суппорта.

Рисунок 16 – Фартук станка: 1 – маховик ручной подачи, 2 – ходовой валик, 3 – кнопка включения механической подачи от ходового валика, 4 – зубчатое колесо, 5 – реечная шестерня, 6 – зубчатое колесо, 7 – зубчатая рейка, 8 – зубчатое колесо, 9 – червяк, 10 – разьемная гайка, 11 – ходовой винт, 12 – рукоятка включения механической подачи от ходового винта при нарезании резьбы, 13 – рукоятка включения механической подачи

Все узлы и механизмы оборудования должны содержаться в исправном состоянии, то есть все трущиеся детали должны быть чистыми и смазаны соотвествующей смазкой. Это задача службы эксплуатации оборудования, но и обслуживающий персонал также должен следить за состоянием оборудования, например следить за своевременной заменой фильтров, смазочно-охлаждающей жидкости, и даже в зависимости от наработанных моточасов следить за своемременной заменой масла в гидросистеме станка.

Виды оборудования с ЧПУ

Оборудование, которое работает после настройки числового программного управления, разделяется по разным факторам на отдельные группы:

Варианты подачи рабочих элементов.
Расположение шпинделей.
Движение портала по направляющим.

По компоновке установки можно разделить на несколько основных групп:

Токарные станки.
Вертикальные агрегаты.
Продольные конструкции.
Фрезерные станки.
Консольные конструкции.
Широкоуниверсальные — многопрофильные машины.

К отдельным группам можно отнести отрезные модели, которые могут быть газовыми, дуговыми, плазменными, лазерными, гидроабразивными.

Во время работы установки с ЧПУ, механизмы передвигаются в автоматическом режиме. Движения считываются датчиками, которые могут функционировать по двум принципам:

Замкнутая система. Рабочий процесс контролируется несколькими датчиками, механизмы двигаются за счет специального привода.
Разомкнутая система. На оборудовании устанавливаются шаговые двигатели, которые точно управляют движениями ключевых элементов конструкции.

В строительном магазине можно купить настольный фрезерный станок с ЧПУ или заказать крупногабаритное оборудование для предприятия.

Топ-10 лучших производителей

TOYODA (Япония)

Компания Toyoda была создана в 1941 году в Японии как независимая дочерняя компания, которая отделена от станкостроительного подразделения Toyota Motor Corporation. Изначально организация производила цилиндрические шлифовальные машины. По мере своего развития, с 1968 года, производитель начал разрабатывать и производить высокоточные и высокопроизводительные обрабатывающие центры для серийного выпуска средне- и крупногабаритных деталей. Также компания специализируется на производстве средств промышленной автоматизации, выпуске деталей для автомобильного рулевого управления и построении автоматизированных производственных линий.

Справка! Компания TOYODA является основным поставщиком оборудования для автомобилестроительной корпорации TOYOTA. Также обрабатывающие центры, произведенные TOYODA, закупаются другими производителями для создания заводских и клиентских двигателей болидов типа «Формула-1».

SMTCL (Китай)

Станкостроительная компания SMTCL является самым крупным производителем станков с ЧПУ в Китае (более 100 тыс. единиц оборудования в год).

Компания начала свою деятельность с 1964 года. В 2022 году самый крупный государственный концерн Китая имеет в своем арсенале 15 станкостроительных заводов и НИИ, которые занимаются разработкой и выпуском высокотехнологичного оборудования.

Компания SMTCL выпускает более 300 наименований универсальных станков и станков с ЧПУ. В качестве управляющих систем на станках в основном используются системы NC-100, NC-200, NC-300 (поставляются из России) и комплектующие, которые произведены ведущими мировыми компаниями (Siemens, Bullbardi, NSK, Duplomatic, Mitsubishi, Renishaw и т. д.). Закупка качественных деталей позволяет выпускать качественное и надежное оборудование по приемлемой цене, которая на треть или вполовину ниже, чем у европейских и японских компаний.

Экспорт произведенных станков компания SMTCL осуществляет более чем в 80 странах мира, среди которых Германия, Великобритания, Италия, Россия, США, Канада, Япония, Турция, Южная Корея и ЮАР.

HAAS (США)

Компания Haas Automation начала свою деятельность в 1983 г. Она является крупнейшим станкостроительным предприятием в США, которое выпускает широкую номенклатуру устройств:

токарные станки с ЧПУ;
полностью программируемые поворотные столы и индексаторы;
обрабатывающие центры с ЧПУ (вертикальные и горизонтальные);
большие пятиосевые и специализированные станки.

Компания Haas для выпуска высокотехнологичного оборудования использует 2/3 станков собственного производства от всего количества оборудования. Такой подход позволяет производить надежные и качественные аппараты со сниженной стоимостью.

Справка! Калифорнийская компания Haas вошла в историю станкостроения благодаря изобретению первого полностью автоматического программируемого индексатора цангового патрона. Такое устройство позволило позиционировать детали таким образом, чтобы их обработка производилась с максимально высокой точностью.

ANCA (Австралия)

Австралийский производитель ANCA Pty Ltd проектирует и производит шлифовальные станки с числовым программным управлением с 1974 года. Штаб-квартира компании и главный производственный завод расположены в Мельбурне, еще два завода базируются в Таиланде и Тайване.

ANCA проектирует, а также производит несколько типов оборудования и инструментов с числовым программным управлением:

шлифовальные и фрезерные станки ЧПУ ;
инструментальные и режущие станки;
заточные станки;
станки для изготовления метчиков;
медицинские и зубоврачебные сверла;
инструменты и резцы.

Дочерняя компания производителя ANCA Motion разрабатывает компьютерные системы управления для нужд ANCA Pty Ltd, а также поставляет их другим австралийским, китайским и тайваньским производителям.

HEDELIUS (Германия)

Немецкая компания HEDELIUS была основана в г. Бюнде в 1967 году. Изначально производитель специализировался на разработке и изготовлении деревообрабатывающих станков. Спустя 9 лет основатели компании стали производить обрабатывающие центры для металлообрабатывающей промышленности и различные виды станков на заказ. С 90-х годов XX века предприятие производит первые экземпляры обрабатывающих центров. А в начале 2000 годов производитель начинает выпуск новых моделей трех-, четырех- и пятиосевых обрабатывающих центров, которые имеют комбинированное исполнение и работают в маятниковом режиме.

Справка! Известность компании HEDELIUS принесло изобретение станков нового типа: обрабатывающие центры полупортальной конструкции с подвижной стойкой. Такое оборудование использовалось для изготовления отдельных деталей и малых серий элементов при помощи прецизионной обработки резанием.

В производстве станков HEDELIUS использует современные программы для конструкторских работ и расчетов, которые позволяют постоянно оптимизировать выпускаемое оборудование. Всеми работами по производству и выпуску высокотехнологичной продукции занимается опытно-конструкторский отдел, в котором работают квалифицированные инженеры, техники и разработчики программного обеспечения.

Biglia (Италия)

Итальянская компания Biglia специализируется на разработке и производстве высокопроизводительных токарных обрабатывающих центров. Свою деятельность она осуществляет с 1958 года. Производитель выпускает следующие виды токарного оборудования с ЧПУ:

обрабатывающие центры;
центры для обработки прутковой заготовки;
токарно-фрезерные центры;
вертикальные станки.

Качество продукции компании Biglia подтверждается мировыми сертификатами соответствия: ISO 9001 и CE Mark. Системы ЧПУ и приводов для производства токарных аппаратов поставляет японская компания Fanuc. Все остальные детали производятся итальянской компанией самостоятельно. Произведенное металлорежущее оборудование успешно эксплуатируется на производствах во многих странах Европы благодаря сочетанию в нем высокого качества, функциональности, долговечности приемлемой стоимости.

AVIA (Польша)

Прецизионные станки AVIA производятся с 1902 года на одном из старейших производств этой отрасли в Варшаве. Предприятие AVIA является одним из лидирующих производителей металлообрабатывающего оборудования в Польше с 70-х годов XX века.

Номенклатура оборудования, которое производит AVIA, представлена широким ассортиментом устройств с числовым программным управлением:

вертикальные фрезерные обрабатывающие центры;
универсальные фрезерные станки;
токарные станки с наклонной станиной.

Фрезерное и токарное оборудование AVIA конструируется с учетом повышенных требований к жесткости при работе с тяжелыми режимами резки. Для этого литая станина и структура обрабатывающих центров выполняется из материалов повышенной прочности. Также оба элемента проходят обязательную термообработку с целью сохранения термостабильности при длительной работе.

Станки AVIA разрабатываются высококвалифицированными инженерами в собственном проектном бюро и выпускаются в соответствии с системой контроля качества ISO 9001. Каждая готовая единица оборудования подвергается многочисленным проверкам перед отправкой к заказчику. Наиболее популярно металлообрабатывающее оборудование польского производства в Германии и странах Западной Европы.

TORNOS (Швейцария)

Швейцарская компания TORNOS начала свою деятельность в 1880 году в г. Муатье. Производитель вошел в историю металлообработки как один из первых создателей токарных автоматов кулачкового типа, которые обладают высокой гибкостью применения и точностью обработки.

Модельный ряд компании Tornos состоит из следующих типов оборудования:

обрабатывающие центры для механической обработки деталей размером до 100 ⨯ 100 ⨯ 100 мм, которая требует исключительной точности;
автоматы продольного точения с ЧПУ с подвижной передней бабкой для деталей диаметром до 38 мм;
многошпиндельные автоматы продольного точения с ЧПУ для деталей диаметром до 32 мм.

Исходя из модельного ряда, швейцарская компания специализируется на разработке и производстве станков, которые используются для изготовления деталей исключительной точности и высокого качества.

Свою продукцию Tornos поставляет в различные отрасли промышленности: электротехническую, автомобильную, машиностроительную, медицинскую и зубопротезную.

CIDAN (Швеция)

Компания CIDAN была основана в 1907 году в г. Гетене (Швеция). Дочерние компании шведского производителя базируются в Дании и США. Они занимаются технологическими разработками, обслуживанием и продажей запасных частей на местных рынках.

CIDAN занимается производством электромеханических гибочных прессов с поворотной балкой, электромеханических гильотинных ножниц, компактных модульных линий для продольно-поперечной резки тонколистовой и рулонной стали. Такие типы машин востребованы на любом заготовительном производстве.

Преимуществами шведской компании среди предприятий-конкурентов на рынке является собственный инженерно-технологический и дизайнерский отдел. Они позволяют предприятию разрабатывать, внедрять и патентовать уникальные инновационные решения.

Оборудование компании CIDAN сконструировано по принципам высокой экологичности и экономичности материалов в использовании:

для работы на станке не требуется несколько операторов, что позволит уменьшить трудозатраты и облегчить труда работника;
значительно сэкономить на техническом обслуживании элементов гидравлики позволит отсутствие гидросистемы;
затраты на электроэнергию снижаются, так как машины CIDAN используют электроэнергию только во время фактической работы;
не требуется использовать масло для смазки и заменять его, так как станки работают на базе серво-электрического привода.

Конструктивные особенности

Металлообрабатывающие устройства с ЧПУ состоят из нескольких ключевых элементов, которые настраиваются через программу, работают в автоматическом режиме. Основные узлы станков с автоматизированным управлением:

Литая станина, которая является основанием, гасящим вибрации, возникающие во время рабочего процесса. На ней устанавливаются остальные детали.
Направляющие скольжения, предназначенные для перемещения рабочей части агрегата.
Система ЧПУ, шаговые двигатели, дисплей, панель управления.
Электродвигатель со шпинделем как главный механизм станка.

Шпиндели бывают двух типов. Первый вариант — электрический двигатель с ротором. Это основной элемент настольного фрезерного станка, токарников, сверлильных машин. Второй вариант — механизм, соединяемый с приводом с помощью ременной передачи, муфты.

Требования к системам управления

Качество обработки металла на станках с ЧПУ зависит от некоторых нюансов системы управления. Чтобы рабочие элементы перемещались быстро, конструкция должна снабжаться контроллерами цифрового типа. Если у модели есть пульт ПЭВМ, ею можно управлять дистанционно. Благодаря этому не нужно вмешательство со стороны оператора во время рабочего процесса.

Агрегаты с программным управлением работают на операционной системе Windows NT. Она позволяет контролировать работу оборудования в реальном времени через Интернет. Ступенчатые микропроцессоры эффективно управляют инструментальной системой. Они передают на управляющий компьютер информацию о состоянии оснастки, могут автоматически заменять инвентарь.

Об отличии устройств с ручным управлением от устройств с ЧПУ

К сильным сторонам станков с ЧПУ относятся:

Минимизация усилий со стороны оператора. Он не должен вручную выставлять заготовки, подгонять размеры, менять оснастку, управлять рабочими частями. Оператору требуется настроить программу под выполнение определенного технологического процесса, задать алгоритм действия.
Точность выполнения операций выше чем у ручных установок.
Высокая производительность, минимум брака при правильно настроенной программе.
Скорость подачи резцов, фрез, сверл выше чем у ручных моделей.
Автоматизация процесса подачи заготовок, смены расходников.

Однако модели с ЧПУ стоят гораздо дороже. Для их настройки, управления оператор должен иметь практический опыт работы с программами. Возникающие ошибки требуют умения их исправления, чтобы восстановить рабочий процесс.