Токарно-карусельный станок – для крупногабаритных заготовок

1 О применении и достоинствах токарно-карусельных агрегатов

Токарно-карусельное (или просто – карусельное) станочное оборудование используется для обработки методом точения деталей типа маховиков, зубчатых колес и так далее. На них можно выполнять следующие основные операции:

• подрезание торцов;
• стандартную токарную обработку;
• развертывание;
• прорезывание канавок кольцевого вида;
• зенкерование;
• облицовку наклонных поверхностей и их разнообразную обработку;
• сверление;
• растачивание и точение поверхностей конической и цилиндрической формы.

Когда карусельные станки дополнительно оснащаются специальными рабочими приспособлениями, на них можно, кроме всего прочего, производить долбление, фрезерование, нарезание резьбы, точение по копиру фасонных поверхностей, шлифование. Токарно-карусельные агрегаты позволяют выполнять черновую обработку заготовок из цветных металлов и стали диаметром до 25 метров.

При этом за счет своей особой конструкции это оборудование обеспечивает безопасную, надежную и простую установку изделий в станке для дальнейшей работы с ним. К ключевым достоинствам описываемых агрегатов относят:

• превосходное качество и точность обработки, после которой (вне зависимости от типа выполняемой операции) вероятность брака является минимальной;
• удобное управление станком, особенно, когда речь идет об установках с ЧПУ (программное управление);
• высокая скорость осуществления рабочих процедур.

Самым же главным преимуществом токарно-карусельных агрегатов считается то, что они максимально безопасны в эксплуатации.

2 Конструкция и основные узлы станков

Главным элементом карусельного оборудования является рабочий стол, на котором размещается планшайба. Она служит для крепления обрабатываемой детали. Стол располагается в горизонтальном направлении, благодаря чему установка заготовки и ее выверка существенно облегчается.

Станки могут иметь две либо одну стойку. Одностоечные машины бывают с ЧПУ и с ручным управлением. На них допускается обработка изделий диаметром не более 150 сантиметров. Двухстоечные агрегаты используются для токарной обработки более крупных заготовок, чей диаметр равняется 165 и более сантиметрам. Если на станке имеются две стойки, между собой они фиксируются при помощи портала. Траверса совершает передвижение по стойкам, на ней установлено два суппорта – расточной и револьверный.

Первый из указанных дает возможность работать с коническими поверхностями, выполнять прорезку канавок (внутренних), растачивать отверстия. Расточной суппорт включает в свою конструкцию продольную каретку с поворотным узлом, смонтированным на ней, ползун и держатель резцового инструмента.

Револьверный суппорт состоит из передвигающегося по вертикали ползуна и продольной каретки. Револьверная головка устанавливается непосредственно на суппорт, в ее отверстия монтируют специальные державки, в которые вставляются рабочие приспособления для сверления отверстий и подрезания торцов деталей, а также выполнения иных токарных операций. Карусельные агрегаты с одной стойкой, как правило, оснащаются суппортом, связанным с револьверной головкой. Суппорт способен передвигаться автоматически по направляющим траверсы и вручную по горизонтали.

В одностоечных станках предусмотрено наличие и еще одного суппорта, который находится на стойке сбоку (поэтому его называют боковым). На нем имеется резцедержатель. Его перемещают по горизонтали и вертикали в автоматическом режиме либо вручную. При этом заготовка обрабатывается одновременно инструментом револьверной головки и бокового суппорта.

Подобная технологическая возможность очень важна для работы с генераторами, крупными гидротурбинами и другими крупногабаритными конструкциями, используемыми в современном машиностроении.

3 Особенности токарно-карусельного оборудования

К основным техническим параметрам рассматриваемых агрегатов относят:

• показатель мощности;
• количество скоростей;
• величину угла наклона суппорта;
• количество оборотов планшайбы;
• высоту (длину) и сечение детали, подвергаемой обработке;
• наибольшую дистанцию передвижения суппортов в горизонтальном и вертикальном положениях;
• величины передвижения поперечины у двухстоечных станков;
• сечение шайбы.

Заготовки на карусельных агрегатах обычно обрабатываются на больших скоростях. Это становится возможным благодаря тому, что шпиндель не испытывает серьезных консольных нагрузок, которые эффективно предотвращаются планшайбой, размещаемой на оборудовании особым образом.

Передвижение суппортов в описываемых станках является движением подачи. Вращение изделия, закрепленного в планшайбе, считается основным движением. Существует и дополнительное движение, необходимое для того, чтобы обрабатываемое изделие находилось максимально близко к рабочему инструменту. Под таким перемещением понимают движение траверсы станка.

Двухстоечные агрегаты чаще всего используются для токарной обработки заготовок диаметром от 16,5 до 25 метров, одностоечные – для менее крупных деталей. Агрегаты с ЧПУ (они обычно с одной стойкой) позволяют работать с изделиями сложных конфигураций. На них даже допускается непростая расточка и обточка поверхностей, характеризуемых наличием прямо- и криволинейных образующих.

На оборудовании с ЧПУ, заметим, нет бокового суппорта. На таких станках программный комплекс управляет (автоматически) приводом основного движения и вертикальным суппортом по программе, которая заранее вводится в ЧПУ. Числовое программное управление современных карусельных агрегатов может:

• самостоятельно выбирать требуемую частоту, с которой происходит вращение планшайбы;
• поворачивать револьверную головку в нужное положение и фиксировать ее в нем;
• корректировать величину подач и положение рабочих приспособлений;
• устанавливать резцы в нулевое положение;
• управлять на верхнем суппорте передвижениями инструментов.

4 Отечественные агрегаты – 1512, 1516 и 1525

Во времена СССР самым известным производителем таких станков считался завод станкостроения имени Г.М. Седина. Самый первый карусельный агрегат там был изготовлен в 1935 году (его проектированием занимались специалисты этого же предприятия).

С тех пор главным приоритетом завода являлось изготовление именно токарно-карусельного станочного оборудования, которое использовалось по всему Советскому Союзу. Да и сейчас его станки эксплуатируются в промышленной сфере. К такому активно применяемому в наши дни оборудованию относят агрегаты 1512 и 1516 – универсальные станки с одной стойкой для серийной и мелкосерийной обработки деталей из цветных и черных металлов.

На них выполняется практически полный спектр обычных токарных процедур. Чаще всего, они используются для растачивания и обтачивания поверхностей таких видов:

• цилиндрических;
• торцовых плоских;
• конических.

Некоторые модели станков 1512 и 1516 оснащались планшайбами самоцентрирующейся конструкции, которые значительно расширяли технологические возможности агрегатов.

Двухстоечным аналогом описанного оборудования завода им. Седина является станок 1525 с реверсивным движением планшайбы и двумя поворотными верхними суппортами. Вращение планшайбы производится через редуктор с двумя ступенями от регулируемого электрического двигателя. Интервалы частот вращения выбираются посредством двух муфт (электромагнитных). А скорость двигателя регулируется при помощи преобразователя-тиристора по бесступенчатой схеме.

Станки моделей 1512, 1516 и 1525 выпускались и с системами ЧПУ – 1512Ф2, 1516Ф2 и 1525Ф2 соответственно. На них монтировались программные комплексы Н55-2 и П32-3М, а также устройства зарубежного производства – от немецкой компании Бош и французской Алкатель.

5 Обзор импортных станков

В настоящее время популярными агрегатами (благодаря соотношению их цены и технических возможностей) являются китайские станки серии С:

• 5240, 5231, 5250, 5263Q: двухстоечное оборудование, аналогичное по большинству своих параметров станкам завода имени Седина, которые мы рассматривали выше. Выпускаются они предприятием Dalian Guofeng Machine, гарантируют достаточно точную обработку металлических изделий. На них выполняют все виды токарных операций, черновую обработку изделий сложной и простой формы.
• 5131, 5125, 5110, 5123, 5116: станки мощностью от 22 до 45 кВт с одной стойкой и устройствами цифровой индикации (по сути – с ЧПУ). Характеризуются высоким уровнем надежности и легкостью в применении, а также наличием производительных сервомоторов, смонтированных на приводы Х и Z-осей.

Более качественными, но при этом и более дорогими являются токарно-карусельные установки, поставляемые в Россию компанией ENCE GmbH. Предприятие предлагает агрегаты различных серий:

• LEN 3000-5000: станки, позволяющие обрабатывать заготовки диаметром от 315 до 500 сантиметров. Поставляются без программного управления, но с возможностью простой установки системы ЧПУ (их конструкция такова, что сделать это можно в сжатые сроки). Оснащаются мотором переменного тока (число скоростей – 16), который приводит в движение главный привод станка, функционирующий на двух скоростях. Вертикальные направляющие оборудования сделаны скользящими, горизонтальные имеют функцию разгрузочных гидростатичных элементов.
• LEN 1250-2000: станки для обработки изделий сечением 125–200 сантиметров с роликовыми направляющими, располагающими упорными высокоточными подшипниками (шариковыми). На агрегатах установлены гидравлически сбалансированные суппорты – четырехпозиционный боковой и вертикальный, электрическое оборудование фирмы Siemens.
• SEN 1000-1800: станки с комплексами ЧПУ FANUC и SIEMENS, сервомотором, оснащенным немецкой коробкой передач ZF, рабочим столом с конструкцией термически-симметрического типа. Агрегаты серии SEN изготавливаются трех категорий – тяжелое, стандартное и высокоточное оборудование. Все станки отличаются хорошими показателями высокоскоростного режима обработки и малым шумом при работе.

Также на российском рынке реализуется токарно-карусельное оборудование с ЧПУ типов VWEN и SENQ от европейских производителей. С их помощью обрабатывают заготовки из цветных металлов, сплавов железа и даже отдельных соединений керамики, фарфора с металлическими материалами диаметром до 10 метров (в зависимости от конкретной модели станка).