Посібник з вибору інструментів для токарних верстатів з ЧПУ з подвійним шпінделем

Що таке Двошпиндельний токарний верстат з ЧПУ ?

Основна архітектура та принцип роботи

ЧПК-токарні верстати з подвійним шпинделем об'єднують два окремі шпинделя — основний і додатковий — в межах міцного каркаса верстата. Процес починається з обробки деталей у зоні основного шпинделя, наприклад, операцій точіння, торцювання або пазування. Після завершення цього автоматично включаються спеціальні системи трансферу: це можуть бути штовхачі прутків, роботизовані манипулятори або швидкоповертальні механізми, які переміщують готову деталь до додаткового шпинделя без будь-якої ручної участі оператора. Тим часом, поки на переданій деталі виконуються другорядні операції — такі як зворотне торцювання, свердлення, нарізання різьби або навіть деякі фрезерні роботи, — основний шпиндель уже готується до наступного циклу обробки. Таке перекриття виробничих процесів значно скорочує простої — приблизно на 35–40 %, за даними різних досліджень у виробничих цехах. Виробники забезпечують високу точність обробки завдяки синхронізованим приводним системам, надійним рішенням для затискання заготовок та надзвичайно точному вирівнюванню шпинделів з точністю до частин мікрона.

Ключові відмінності від одновалкових і багатоосьових токарних верстатів

При використанні токарних верстатів з одним шпинделем працівники повинні вручну або напівавтоматично повторно затискати деталі під час переходу до другої операції. Цей процес призводить до проблем із вирівнюванням у межах ±0,005 дюйма, а також до різноманітних помилок настроювання, які накопичуються з часом. Двошпиндельні системи повністю усувають ці проблеми. Такі верстати обробляють обидві сторони деталі за один безперервний цикл, що може скоротити загальний час циклу до 60 % для деталей, які потребують симетричної обробки. Багатовісні токарні верстати йдуть зовсім іншим шляхом: вони мають рухи по осі Y або B для обробки складних контурів та фрезерування з відхиленням від центру, проте більшість із них все ще використовує лише один шпиндель. Хоча вони чудово підходять для обробки деталей складної геометрії, вони не можуть порівнятися з двошпиндельними верстатами щодо одночасної обробки обох кінців деталі. Саме тому двошпиндельні токарні верстати є ідеальним вибором для виробництв, що виконують великі обсяги точних робіт з обробки деталей з двох боків, де головне — отримувати стабільні результати якомога швидше.

Ключові переваги двошпиндельних верстатів ЧПУ токарний верстат Системи

ЧПК-токарні верстати з подвійним шпинделем забезпечують революційне підвищення ефективності, точності та надійності процесу — особливо для деталей, які потребують повного оброблення з обох кінців.

Зменшення часу циклу за рахунок одночасної обробки

• Паралельна обробка : Операції на передньому та задньому кінцях виконуються одночасно — наприклад, чорнове точіння на головному шпинделі та остаточне оброблення протилежного кінця на допоміжному шпинделі — що скорочує тривалість циклу обробки на 30–50 % порівняно з послідовними методами з одним шпинделем.
• Автоматизовані перенесення : Інтегровані системи обробки заготовок забезпечують безперервне виробництво. Після завершення основного оброблення заготовка автоматично переноситься, що дозволяє головному шпинделю негайно почати наступний цикл — це критично важливо для високотиражних випусків.

Покращена точність і стабільність параметрів деталей при мінімальному втручанні

• Завершення обробки за один размір : Усі ключові операції — у тому числі вторинні елементи, такі як поперечні отвори або розточування з зворотного боку — виконуються без переустановки деталі. Це усуває накопичення помилок фіксації та зменшує сумарну похибку допусків до 70 %, за даними промислових валідаційних досліджень.
• Покращена цілісність поверхні інструменти для обробки в безпосередній близькості, мінімізований виступ і синхронізовані динамічні характеристики шпинделя зменшують вібрацію та прогин. Це забезпечує повторюваність шорсткості поверхні менше ніж 0,4 мкм Ra — навіть при обробці тонких або тонкостінних деталей.

Найпоширеніші промислові сфери застосування токарних верстатів з ЧПУ з подвійним шпинделем

Токарні верстати з ЧПУ з подвійним шпинделем є незамінними в галузях, де потрібні висока точність, стабільна повторюваність та висока продуктивність при великих партіях або складних геометричних формах.

Високоточні компоненти великосерійного виробництва в автомобільній та медичній галузях

Двошпиндельні токарні верстати є незамінними в автомобілебудуванні, де вони використовуються для виготовлення валів коробки передач, шарнірів рівних кутових швидкостей (CV) та клапанів двигунів, забезпечуючи точність розмірів у межах ±0,005 мм навіть під час випуску десятків тисяч деталей. Медична галузь також значною мірою залежить від цих верстатів для виробництва хірургічного інструменту та титанових імплантатів для кісток. Такі верстати здатні створювати поверхні достатньо гладкі для відповідності стандартам біосумісності (Ra менше 0,4 мікрона), а також забезпечують чистоту процесу, оскільки весь цикл обробки відбувається всередині герметичних корпусів без будь-якого контакту людини з деталями. Коли немає потреби вручну переміщати деталі з однієї операції на іншу, виробники досягають кращої стабільності параметрів між партіями та можуть відстежувати кожну компоненту відповідно до вимог FDA щодо відповідності.

Складні деталі з токарно-фрезерної обробки, що вимагають додаткових операцій у режимі реального часу

Що робить ці верстати винятковими, так це їхня здатність виконувати обробку з використанням інструментів у режимі реального часу разом із інтерполяцією за віссю C на обох шпиндлях одночасно. Це означає, що вони можуть виконувати фрезерні роботи, свердлити отвори, нарізати різьбу та створювати складні контури під час обточування деталі. Розгляньте, як це працює на практиці: уявіть, що один шпиндель виконує чорнове обточування сталевого муфтового з’єднання з нержавіючої сталі, тоді як інший шпиндель одночасно свердлить і нарізає різьбу на протилежному боці. Справжню цінність цього підходу легко побачити при виготовленні спеціалізованих компонентів, наприклад, складних аерокосмічних фітингів, які потребують контурів з 5-вісною обробкою, або гідравлічних колекторів, де кілька отворів перетинаються між собою. Коли виробники можуть повністю завершити виготовлення таких складних деталей без необхідності переміщати їх між різними верстатами, це забезпечує вищу загальну точність і значно зменшує кількість бракованих виробів. Деякі виробничі дільниці повідомляють про зниження відходів матеріалу приблизно на 25–30 % лише за рахунок консолідації операцій у єдиному верстаті замість постійного переміщення деталей між кількома різними верстатами протягом усього виробничого процесу.

Як вибрати правильний токарний верстат з ЧПУ з подвійним шпинделем для ваших виробничих потреб

Оцінка синхронізації шпинделів, місткості інструментального оснащення та готовності до автоматизації

Правильна синхронізація шпиндлів дійсно має велике значення для машинобудівних майстерень. Шукайте рішення з повторюваністю між шпиндлями близько 0,005 мм або кращою, щоб уникнути їх поступового розходження під час одночасних операцій. Також не слід ігнорувати місткість револьверної головки: верстати з щонайменше 24 позиціями здатні обробляти всі види інструментів, необхідних для складних токарно-фрезерних операцій. А коли такі револьверні головки оснащені гідравлічними тримачами з швидкою заміною — час на підготовку верстата скорочується вражаюче, іноді навіть приблизно на 40 % у майстернях, які виготовляють велику номенклатуру деталей. Майстерням варто обов’язково розглянути верстати з відкритими портами автоматизації та стандартними з’єднаннями. Наявність сумісності з M-кодами, належних модулів введення/виведення (I/O) та добре знайомої підтримки Ethernet/IP значно спрощує підключення подавачів прутків, мостових завантажувачів або співпрацю з коботами. Згідно з недавнім звітом Міжнародної федерації робототехніки, у майстерень, що використовують двошпиндельні верстати, готові до автоматизації, коефіцієнт використання обладнання зріс приблизно на 30 %. Це цілком логічно, якщо враховувати довгострокову продуктивність.

Узгодження технічних характеристик верстата зі складністю деталі та розміром партії

Під час обробки загартованих сталей або матеріалів типу Інконель верстат потребує щонайменше 15 кВт потужності шпинделя, а також відповідної передачі крутного моменту та структурної жорсткості, яка відповідає вимогам конкретного завдання. Обробка сталі, як правило, вимагає рам, жорсткість яких приблизно на 30 % вища, ніж у рам для алюмінієвих деталей. Якщо виконуються операції з живим інструментом або складними контурами за віссю C, спочатку перевірте обмеження ходу по осі Y. Також необхідна висока точність позиціонування допоміжного шпинделя — бажано в межах ±0,003 мм. Для невеликих партій виробництва значний приріст продуктивності забезпечують верстати, оснащені програмованими попередніми налаштуваннями та модульними системами інструментального оснащення. Ці функції скорочують час на підготовку до менш ніж десяти хвилин між окремими завданнями. У великих виробничих лініях з тривалими змінами термокомпенсаційні системи стають обов’язковими разом із можливістю картирування похибок у реальному часі, щоб підтримувати точність у межах 0,01 мм протягом усього циклу виробництва. Згідно з останніми висновками дослідження Національного інституту стандартів і технологій (NIST) за 2023 рік щодо передових виробничих практик, правильне визначення цих параметрів дозволяє знизити рівень браку майже на чверть, а також скоротити типовий час циклу майже на 20 %.

Часті запитання

Що таке токарний верстат з ЧПУ з подвійним шпинделем?

Токарний верстат з ЧПУ з подвійним шпинделем — це верстат, що має два шпинделя й дозволяє виконувати операції одночасно на обох кінцях заготовки, що підвищує ефективність і точність.

Чим токарні верстати з ЧПУ з подвійним шпинделем відрізняються від верстатів з одним шпинделем і багатоосевих верстатів?

На відміну від верстатів з одним шпинделем, токарні верстати з ЧПУ з подвійним шпинделем обробляють обидві сторони деталі за один безперервний цикл, значно скорочуючи тривалість циклу. Вони відрізняються від багатоосевих верстатів тим, що можуть одночасно працювати на обох кінцях заготовки, тоді як багатоосеві верстати, як правило, мають один шпиндель і спеціалізуються на обробці складних геометричних форм.

Які переваги використання токарних верстатів з ЧПУ з подвійним шпинделем?

Токарні верстати з ЧПУ з подвійним шпинделем забезпечують скорочення тривалості циклу, підвищення точності виготовлення деталей і збільшення надійності процесу. Вони особливо корисні для високопродуктивної, точної обробки деталей з двох боків.

У яких промислових галузях найбільше вигода від використання токарних верстатів з ЧПУ з подвійним шпинделем?

Автомобільна та медична галузі значно вигодають від двохшпиндельних ЧПК-токарних верстатів завдяки їх здатності виготовляти компоненти високої точності у великих обсягах та виконувати суворі вимоги щодо відповідності.

Як вибрати потрібний двохшпиндельний ЧПК-токарний верстат?

При виборі двохшпиндельного ЧПК-токарного верстата враховуйте такі фактори, як синхронізація шпинделів, місткість інструментального оснащення, можливості автоматизації та технічні характеристики верстата, що відповідають складності деталей та розміру партії для ваших виробничих потреб.