Координатний верстат: опис

Координатний верстат може мати від 3 і більше осей. У найпростішому випадку це горизонтальне, вертикальне та обертальний рух. Оптимальним рішенням є 5-координатні системи, які дозволяють обробляти більшість складних виробів. Для більш спеціалізованого застосування до існуючих осях можуть додаватися ще похилі або поворотні механізми.

Призначення багатоосьова систем

Координатний верстат має незалежні осі, орієнтуючі одночасно інструмент і деталь щодо нього. До додатковим осях відносять противошпиндельный вузол, повороту столу, механізми вивантаження і завантаження заготівель. Управління здійснюється від контролерів верстата.


Координатний верстат має таку назву завдяки точності нанесення отворів на поверхні оброблюваної деталі уздовж якої-небудь осі системи. Як правило, стіл переміщається по двох координатах, а інструмент рухається вертикально за третьою. Додамо можливість обертання самої деталі і зміна похилій поверхні. Координатний верстат забезпечується двома додатковими осями переміщують сам інструмент двокоординатної системі, що дозволяє виконувати навіть найскладніші пази і отвори.

Класичні позначення

Всі координатні верстати з ЧПУ намагаються виготовляти зі стандартними іменами осей. Однак виробник може змінювати літерне позначення на свій розсуд. Склалося так, що горизонтальне переміщення асоціюється з латинською буквою X, Y частіше виконує роль вертикальної проекції, але на 5-координатних системах ця вісь є другим напрямком руху столу.


Переміщення по вертикалі і по напрямку руху інструмента до деталі позначають латинською літерою Z. Причому збільшення рахунку положення відбувається при напрямку від заготовки. C віссю частіше іменують обертальний рух, частіше таке позначення використовується при циліндричної обробці. Додаткові осі призначаються згідно продовження алфавіту. Однак диску обертання інструменту присвоюється літера A. Противошпиндель іменується буквою E. Подальші найменування виробник верстата вибирає за своїм уподобанням.

Різноманітність варіантів осьових систем

Координатно-фрезерний верстат стає більш дорогим з кожної доданої віссю. Переміщення самого інструменту по двох координатах дає великі можливості для реалізації реза у важкодоступних місцях. Однак це повинно бути виправдано з точки зору технології. Часто доповнення обертання самого інструменту знижує міцність всієї конструкції і такі системи стають менш довговічними. Чим менше присутній кінематичних зв'язків, тим надійнішим стає верстат і він здатний обробляти більш жорсткі матеріали. Більш раціональним рішенням буде не доповнювати обертання інструменту, а вибрати моделі з поворотним столом. При останньому варіанті верстата обертається більш крупний вузол, але така модель буде, безсумнівно, дорожче. Однак зберігається важлива характеристика координатно-розточувального верстата: жорсткість конструкції і надійність. Знижується цей параметр при обробці деталей по вазі перевищують нормально допустимі параметри.

Можливості багатоосьова систем

Координатно-свердлильний верстат дозволяє отримувати складні деталі:

Бобишки, отвори нестандартної форми.

Фасонні поверхні, корпусні вироби.

Зубчаті колеса, шестерні, крильчатки, ротори.

Без праці відпрацьовуються ребра жорсткості.

Отвори в будь-якій проекції під різними кутами, пази, різьблення.

Всі складні деталі, що вимагають криволінійної обробки.

За один цикл можна обробити повністю всю поверхню заготовки.

Останнім часом широко застосовуються вакуумні столи для утримання оброблюваної деталі за рахунок всмоктування повітря. Класичні кріплення вже не використовуються, що скорочує час на завантаження і установку нової заготовки.

Повний процес виробництва

Координатно-фрезерний верстат з ЧПУ працює за стандартним алгоритмом. Спочатку створюється модель майбутньої деталі на папері або персональному комп'ютері. Далі слід перенесення розмірів і контурів через додаток розуміється машиною вид векторної графіки. Програміст задає напрямок руху інструмента, вставляє технологічні паузи. Вибирає тип інструменту, швидкість обробки, точність позиціонування обертових осей. Після перетворення моделі у машинні коди верстат готовий виконувати нарізку деталі. Але перед цим слід налагодження програми. Спочатку проводиться 3D-відпрацювання переміщень і контроль одержуваного результату. Потім на обмеженій подачі запускають цикл автоматики без обертання головного вузла – шпинделя. Якщо все проходить гладко і без відхилення траєкторії руху, то починають нарізку деталі. Слід пам'ятати, що ні один ЧПУ-верстат не може фізично мати захист від невігласів. У кращому випадку виробники передбачають м'які запобіжні муфти від механічних пошкоджень. Але навіть така мала поломка може призвести до тривалого простою обладнання. Тому всі цифри, що вносяться в програму обробки, повинні бути осмисленими і розрахованими. Аналогічно діють при додаванні коректорів на знос інструменту та компенсацію люфтів.

Інструменти для створення програм та експорту у верстат

Координатний верстат, як і звичайний, має внутрішню пам'ять та набір стандартних інтерфейсів, що дозволяють «заливати» керуючі програми через роз'єми: USB, COM, Flash-карти, Ethernet, бездротовими методами. Всі перераховані способи запису програм є опціями і додають навантаження до вартості обладнання. У найпростішому випадку керувати станком можна через старенький ПК за допомогою встановленої керуючої плати і відповідного додатка. Ця реалізація є найбільш доступною, але для організації правильної роботи всіх вузлів потрібні чималі знання в області верстатобудування. Для створення керуючих кодів використовуються CAD/CAM програми. Вибір їх величезний, існують і безкоштовні варіанти від провідних виробників верстатів. Однак при серійному виробництві деталей потрібен цілий загін працівників, що складається з проектувальника, програміста, технолога-наладчика і ремонтника. Як показала практика, одна людина не зможе одночасно займатися автоматизованим циклом і вносити доопрацювання в поточний процес обробки. За допомогою додатків така можливість частково виникла, але поки не існує універсального засобу, що виключає людське участь у розрахунках параметрів кінцевого продукту.

Технологічний зупинка

Паузи в обробленні деталі потрібні на відведення скупчилася СОЖи і стружки з зони різання, для контролю параметрів зовнішнього огляду цілісності інструменту. Також вони потрібні і при інтенсивній обробці, коли потрібен час на охолодження перегрітих частин заготовки. Автоматичний останов програміст вносить для підтвердження оператором дії. Так проводиться контроль присутності працівника поблизу верстата під час роботи. Додатково вводиться пауза для контролю надійності захоплень під час вивантаження або після завантаження заготовки.

Область застосування

Багатоосьові верстати користуються попитом практично у будь-якого виробника металевих виробів, меблів, пластмас, унікальних виробів. Найбільша кількість координатних систем налічується в автомобіле - і авіабудуванні, космічній промисловості. Також такі машини можна побачити на майданчиках оброблення листового матеріалу. Вертикальні багатоосьові центри мобільні і легко встановлюються на рівній майданчику на новому місці. Виробники закладають можливість модернізації обладнання шляхом додавання осей, відповідно збільшувати доводиться пам'ять, кількість входів на інтерфейсних плат. З 3-координатного центру можна легко отримати 5 або 6-осьові системи.

Різновиди машин

Багатоосьові системи знаходять застосування не тільки для виготовлення отворів і металообробки. Координатне управління може бути реалізовано під такі цілі:

За аналогічним принципом будується координатно-шліфувальний верстат.

Система друку плат може мати аналогічну структуру.

Автоматика фарбування автомобілів та інших деталей.

Наповнення форм різними матеріалами проводиться по координатній сітці.

На основі вже готового верстата існує безліч рішень під вузькі завдання у виробництві. Фахівці компаній виробників здатні доопрацювати деякі моделі і забезпечити роботами, компресами для утримання деталей або здійснити більш складний проект.