Автоматизація та варіанти завантаження двовісних ЧПК-токарних верстатів

Основні можливості автоматизації Двовальний токарний верстат з ЧПУ

Синхронне та незалежне керування шпинделями для безперервної обробки

Двошпиндельні ЧПК-токарні верстати працюють у двох основних режимах — синхронному та незалежному, — що забезпечує безперервність виробництва. У синхронному режимі два шпинделя верстата працюють узгоджено, виконуючи кілька операцій одночасно на одній деталі: наприклад, торцювання одного кінця деталі та свердлення іншого кінця в той самий час. Згідно з останніми галузевими даними за 2023 рік, це дозволяє скоротити тривалість циклу приблизно на 35–40 % для складних форм, таких як гідравлічні фітинги. У незалежному режимі кожен шпиндель виконує окреме завдання одночасно: наприклад, шпиндель А обробляє корпус клапана, тоді як шпиндель Б завершує обробку фланця. Можливість перемикання між цими режимами надає виробничим дільницям гнучкості — як при масовому випуску тисяч однакових деталей, так і при роботі зі змішаними партіями. Сучасні системи керування забезпечують точність обертів у межах приблизно 0,1 % і автоматично корегують параметри крутного моменту під час входження інструменту в різання, що запобігає небажаним вібраціям і зберігає стабільність геометричних розмірів деталей протягом усього процесу механічної обробки. Це має важливе значення, оскільки навіть незначні відхилення можуть призвести до браку деталей і втрати матеріалів.

Автоматизована передача заготовок: мінімізація простою між операціями

Те, що робить токарні верстати з подвійним шпинделем настільки цінними для автоматизованого виробництва, — це вбудована система передачі заготовок, яка скорочує простої на 90 %. Коли шпиндель А завершує основні операції, роботизовані захоплювальні пристрої або поворотні передавальні важелі переміщують деталь на шпиндель В усього за 2,5 секунди. Це значно швидше, ніж при ручному переміщенні робітниками, що, як правило, триває близько 30 секунд або більше. Така швидкість дозволяє виробникам безперервно виконувати остаточні операції, такі як нарізання різьби або створення канавок, не чекаючи, поки деталі охолонуть. У виробничих потужностях, де обробляють багато різних типів деталей, роботи з візуальним керуванням автоматично коригують точки захоплення під різні компоненти, забезпечуючи точність позиціонування менше 0,01 мм протягом усього процесу. Усунення необхідності ручного переміщення деталей між шпинделями одночасно виконує дві функції: запобігає простою обладнання та зменшує кількість помилок під час обробки приблизно на 87 %, про що йдеться в дослідженні, опублікованому минулого року в журналі «Industrial Automation Journal».

Оптимальні системи завантаження для двовісних токарних верстатів з ЧПК

Подавачі прутків для високопродуктивного виробництва з довгих прутків

Подавачі прутків автоматично обробляють матеріал для безперервного виготовлення круглих деталей, зазвичай штовхаючи довгі металеві прутки у шпиндель, щоб верстати могли працювати без постійного нагляду оператора. Згідно з даними журналу Modern Machine Shop за 2023 рік, такі системи скорочують простої приблизно на 30 % порівняно з ручним завантаженням. Крім того, вони чудово поєднуються з верстатами, що мають два шпинделі, дозволяючи обробляти обидві сторони деталі послідовно. Існують й інші переваги. Спосіб управління матеріалами зменшує кількість відходів під час переходу між прутками різного діаметра. А оскільки при виготовленні кожної окремої деталі виключається людський фактор, тривалість циклу залишається практично незмінною протягом усього виробничого процесу.

Роботизовані та порталі (ганті) завантажувачі для складних деталей з багатогранною геометрією

При обробці складних деталей із кількома елементами роботизовані манипулятори та портальні завантажувачі беруть на себе завдання там, де традиційні стрижневі подавачі не справляються. Ці системи оснащені спеціальними захоплювальними механізмами, що дозволяють точно переміщати частково оброблені деталі між різними верстатами та робочими місцями. Один із реальних прикладів — авіакосмічна виробнича компанія, яка виготовляє турбінні валів. Після встановлення портальних завантажувачів разом із двовісними токарними верстатами її виробнича потужність зросла приблизно на 40 %. Для безперебійної роботи таких систем важливо врахувати кілька ключових аспектів. По-перше, наявність адаптивного інструменту, здатного обробляти різні типи деталей у межах однієї партії, має вирішальне значення. По-друге, програмування має передбачати можливі зіткнення в обмежених просторах. І, по-третє, важливо забезпечити гарну сумісність системи з іншими процесами як до, так і після механічної обробки. Система повинна коректно взаємодіяти з операціями термічної обробки на попередніх етапах та з контрольними станціями на наступних етапах для досягнення максимальної ефективності.

Токарні верстати з ЧПУ з двома шпинделями забезпечують максимальну поверненість інвестицій, коли системи завантаження узгоджені з вимогами виробництва: подавачі прутків — для високосерійного циліндричного оброблення, роботизовані рішення — для малосерійного виробництва складних деталей.

Стратегічна інтеграція: узгодження систем завантаження з двома шпинделями ЧПУ токарний верстат Архітектура

Узгодження типу патрона, геометрії деталі та часу циклу для максимізації часу роботи

Правильна інтеграція систем завантаження з двошпиндельними ЧПК-токарними верстатами зводиться до трьох ключових аспектів: налаштування патронів, геометричної форми деталей та тривалості кожного циклу обробки. Гідравлічні патрони дозволяють операторам швидко замінювати кулачки — що має велике значення при виготовленні великої кількості різних деталей. Пневматичні патрони, навпаки, реагують швидше, тому вони краще підходять для серійного виробництва однієї й тієї самої деталі з високою швидкістю. Для складних випадків — наприклад, деталей із тонкими стінками або незвичайною формою — необхідно застосовувати спеціальні патрони-цангові затискні пристрої, щоб запобігти вібраціям, які можуть порушити точність обробки. Згідно з останніми галузевими даними, саме такі проблеми викликають близько 23 % неочікуваних простоїв у автоматизованих токарних операціях.

Правильна синхронізація циклів також має велике значення. Роботизовані завантажувачі повинні узгоджувати час передачі деталей із моментом, коли шпиндель токарного верстата фактично включається; в іншому разі між операціями виникають простої. Верстати з похилим ліжком забезпечують роботам кращий простір для руху, що дозволяє передавати деталі приблизно на 15 % швидше порівняно з верстатами з плоским ліжком. Коли всі компоненти працюють узгоджено, це скорочує загальні простої приблизно на 40 %, що сприяє ефективнішому використанню шпинделя. Підприємства, які дійсно зосереджуються на досягненні гармонійної роботи цих трьох елементів, можуть досягти коефіцієнта готовності близько 92 %. Це значно вище за типові 76 %, характерні для більшості виробничих дільниць. Те, що спочатку здається лише теоретичним підходом до автоматизації, перетворюється на реальні, стійкі економічні переваги.

Функціональні конструктивні особливості Двовальний токарний верстат з ЧПУ для безперебійної автоматизації

Двошпиндельні ЧПК-токарні верстати були спеціально розроблені для безперервної автоматизованої роботи без перерв. Зазвичай такий верстат має два жорстких шпинделя, які можна керувати окремо. Ці шпинделя розташовані таким чином, що дозволяють передавати заготовки з одного на інший без будь-яких зіткнень. Верстати також оснащені спеціальними сервоприводами, що захоплюють і відпускають деталі з надзвичайною точністю на рівні мікронів. Крім того, важка основа забезпечує поглинання вібрацій під час одночасної роботи обох сторін. Для забезпечення високої точності позиціонування під час передачі деталей більшість моделей використовує високоякісні лінійні напрямні. Також не слід забувати про систему збирання стружки, яка забезпечує безперебійну роботу, запобігаючи накопиченню відходів, що інакше призупинило б виробництво. Усі ці компоненти працюють у тісній взаємодії, тому відразу після завершення обробки однією стороною інша може негайно почати обробку протилежної сторони деталі. Це скорочує періоди очікування між операціями приблизно на 40–60 % порівняно зі звичайними одношпиндельними верстатами. Благодаря системам керування з замкненим контуром, які постійно коригують усе в реальному часі, такі токарні верстати дозволяють проводити ненаглядані нічні виробничі цикли навіть для складних токарних операцій, що раніше вимагали постійного контролю оператора.

Часті запитання щодо токарних верстатів з ЧПУ з подвійним шпинделем

Які основні переваги використання токарних верстатів з ЧПУ з подвійним шпинделем?

Токарні верстати з ЧПУ з подвійним шпинделем мають такі переваги, як скорочення тривалості циклу, автоматична передача заготовки та гнучкість у виборі синхронного або незалежного режиму роботи шпинделів, що підвищує ефективність та продуктивність.

Як автоматична система передачі заготовки корисна для виробників?

Автоматична система передачі заготовки мінімізує простої, швидко переміщуючи деталі між шпиндельами, що забезпечує безперервність виробничого процесу та зменшує помилки, пов’язані з ручною обробкою.

Які системи завантаження є ідеальними для токарних верстатів з ЧПУ з подвійним шпинделем?

Подавачі прутків підходять для масового виробництва з довгих прутків, тоді як роботизовані завантажувачі та кранові завантажувачі ідеальні для складних деталей з багатьма геометричними елементами.

Як керування шпинделем впливає на процес обробки?

Керування шпинделем — як синхронне, так і незалежне — дозволяє одночасно виконувати кілька завдань або оброблювати окремі деталі, що оптимізує технологічні операції та тривалість циклу.