Многоцелевые станки с ЧПУ

Многоцелевые станки с ЧПУ позволяют существенно сократить время обработки материалов. Это возможно благодаря автоматизации рабочего процесса, в котором ведущая роль отводится программе, а не человеку. В этой статье мы рассказываем о возможностях и применении таких станков.

Введение

ПО многоцелевых станков само меняет инструменты, подстраивает скорости и выполняет другие операции, заданные для конкретного производства. Такие станки используются почти во всех отраслях промышленности: машино- и авиастроении, энергетике, космической отрасли и многих других.

Содержание

Что такое многоцелевые станки с ЧПУ

Станок Mazak Integrex.
Фото exapro.com

Многоцелевой станок с ЧПУ - это мультизадачное устройство, оснащённое бортовым компьютером и предназначенное для резки, фрезеровки, сверления и других операций с металлом, пластиком и деревом. Все задачи осуществляются автоматически с помощью программ, которые пишутся для каждой модели станков отдельно.

Мультизадачность возможна благодаря использованию множества инструментов (от 10 до 100+), установленных в устройстве. Их смена осуществляется с помощью ЧПУ, поэтому участие человека в процессе не нужно.

По сравнению с обычными станками МС производительнее в 4-10 раз. Их время простоя значительно меньше за счёт использования ЧПУ. Замена инструмента занимает не более нескольких секунд (от 5 до 10 с).

Виды многоцелевых станков

Станок AXYZ Z7.
Фото The Equipment Hub

Разнообразие моделей МС позволяет выделить несколько категорий этих устройств:

Одношпиндельные или двухшпиндельные. Наиболее распространены машины с одним шпинделем, но некоторые модели выпускаются и со вторым. Наличие дополнительного шпинделя позволяет осуществлять симметричную обработку детали.
Для обработки плоских и цилиндрических деталей. Для первой категории характерны фрезерно-сверлильные и расточные устройства, для второй - токарные и шлифовальные.
Многоосевые, горизонтальные и вертикальные по расположению рабочей оси. Также режущая головка может находиться под углом или иметь ось вращения.

Примеры многоцелевых станков

AXYZ Infinite

Новый станок от AXYZ.
Фото furnitureproduction.net

После успешного завершения крупной инициативы по ребрендингу и реструктуризации компания AXYZ Automation Group объявила о выпуске нового устройства. Многоцелевой фрезерный станок с ЧПУ AXYZ Infinite вобрал в себя наработки предыдущих продуктов AXYZ: отличное качество сборки, надёжность и высокую производительность.

Благодаря новому дизайну и ряду дополнительных усовершенствований Infinite должен установить новый эталон для подобных машин с точки зрения цены/производительности.

Более 30 лет продукты AXYZ успешно функционируют в отраслях, где необходимы передовые технологии фрезерования и резки под управлением ЧПУ.

Имея в наличии около 367 000 различных конфигураций станков, AXYZ смогли оснастить устройствами мелкосерийные и крупносерийные производства, которым требуется резка, фрезеровка и другие действия с материалом.

Работа станка AXYZ.
Фото furnitureproduction.net

Конструктивные особенности AXYZ Infinite включают: прочную конструкцию из цельной стальной рамы для обеспечения интенсивной работы машины и новый дизайн корпуса, обеспечивающий легкий доступ к инструментам. Станок может работать с одной, двумя или тремя режущими головками с материалами от 3251 мм (в ширину) и 15,24 м (в длину).

В машину установлена новая система удаления стружки, позволяющая радикально уменьшить засорение станка и исключить нежелательные простои машины. Внедрена улучшенная функция распыления, обеспечивающая более эффективное охлаждение и смазку аппарата.

AXYZ Infinite может обрабатывать металл, дерево и пластик.
Фото www.youtube.com

AXYZ Infinite поставляется с новейшими программами для проектирования и производства - VCarve Pro и Aspire. Компания предоставляет приложения для 2D и 3D печати. С опцией Aspire владельцы станков смогут заниматься обработкой панелей с твердой поверхностью, гравировкой, фрезерованием и созданием 3D-моделей.

Клиенты AXYZ Automation Group получат доступ к дополнительным апгрейдам машин. Это система AXYZ ATC (автоматическая смена инструмента), которая поддерживает до 33 приборов, и новейший контроллер A2MC с интегрированным AVS (AXYZ Vision System).

Встроенная винтовая система реечной передачи со множеством зубьев помогает равномерно распределить рабочую нагрузку и обеспечивает высокую пропускную способность. Такая конструкция снижает износ станка и экономит материал.

Mazak

Многоцелевой станок от Mazak.
Fabricatingandmetalworking.com

Многоцелевой станок Mazak Integrex i-200ST оснащен ЧПУ Mazatrol SmoothX для обработки сложных деталей. В компактном аппарате используются двойные токарные и фрезерный шпиндель для производства сложных изделий среднего размера диаметром до 25,9 дюймов. Детали обеспечивают высокую производительность при скорости вращения до 5000 оборотов в минуту и контролируют поворот режущего элемента. Диаметр рабочего стержня - 2,56 дюйма.

На каждом поворотном шпинделе установлен фрезерный элемент мощностью 30 л.с. с 12 000 об / мин и диапазоном вращения от -30 до +240 градусов. По словам компании, привод роликовых кулачков обеспечивает повышенную точность и устойчивость при нулевом люфте.

Сверление на станке Mazak Integrex i-200ST. Аппарат используется компанией Plouse Manufacturing, занимающейся созданием деталей для промышленности.
Фото plousemanufacturing.com

Нижняя рабочая головка станка оснащена девятью инструментами и может функционировать на главном или втором шпинделе. Она позволяет нарезать материал одновременно с работой вертикального фрезерного шпинделя станка. Нижняя головка также имеет возможность фрезерования.

SmoothX CNC обеспечивает максимальную скорость в четыре раза выше, чем у предыдущего поколения. ЧПУ работает совместно с платформой Smooth Technology, которая поддерживает любые операции: от программирования до шлифования металла и сбора данных. В результате производители аэрокосмических деталей могут сократить время рабочего цикла с помощью выполнения 5 операций одновременно.

Integrex i-200ST прост в установке и обслуживании. В аппарат установлены 36 основных и 72 дополнительных инструмента. Все датчики собраны на одной панеле для удобства отслеживания параметров.

Okuma

Многоцелевой станок Okuma Multus U.
Фото msonline.com

Многоцелевые токарные станки с ЧПУ Okuma серии Multus U способны выполнять механическую обработку материалов, нарезку зубьев и другие задачи.Машины разработаны для использования в аэрокосмической, автомобильной, нефтяной, энергетической, медицинской и строительной промышленностях.

Компания выпустила несколько моделей апарата: Multus U3000 с максимальным диаметром 25,6 дюймов и станиной длиной 39,4 дюймов и Multus U4000 с максимальным диаметром 27,55 дюймов и станиной 59,05 дюймов.

Оператор компании PPME, занимающейся созданием прототипов из пластика и металла, обслуживает станок Multus U4000.
Фото assets.markallengroup.com

Станок позволяет обрабатывать материал по всей длине оси Y. Аппараты оснащены фирменной термо-регулирующей технологией Okuma, обеспечивающей высокую точность нарезки и контроль за температурой.

По словам представителей компании, в станок легко установить инструменты (приборная панель находится на передней крышке аппарата), есть быстрый доступ к шпинделю для ускорения времени наладки и модернизированный отвод стружки.

ОС THINC OSP-P300S сокращает количество операций, выполняемых с пульта управления, и увеличивает время безотказной работы благодаря системе предотвращения ошибок.

В аппарат может быть установлена программа Machining Navi, автоматически выбирающая оптимальные скорости для предотвращения вибрации. Покупатели могут кастомизировать станок, выбрав нужные станины, шпиндели и наборы инструментов.

Примеры применения — кейсы реальных производств

Большие станки принесли большую прибыль

Рич Сент-Джон.
Фото youtube.com

В 2011 году компания Alliance Innovative Manufacturing решила сменить курс и начала производство крупногабаритных деталей. Через три года прибыль фирмы выросла в разы. Успешно выйти на новый сегмент рынка помогли многоцелевые станки, способные обработать большое количество крупных материалов. На вооружении завода стоят Okuma VTM-200YB и новый двухколоночный обрабатывающий центр MCR-A5CII, оснащённые ЧПУ.

Долгий путь к успеху

Один из новых станков Okuma VTM200-Yb на производстве Alliance Innovative Manufacturing.
Фото youtube.com

Услышав имя «Ричард Сент-Джон» можно представить хитрого суперагента в стиле Джеймса Бонда. Реальный Сент-Джон не менее успешен. Он возглавляет Alliance Innovative Manufacturing в Лакаванне, штат Нью-Йорк. Под его руководством компания стала доминирующей в секторе производства крупногабаритных деталей.

Рич начал карьеру в фирме его дяди - G.E. St. John Machine, затем перешёл в FP PLA Tool (оригинальное название компании Alliance Innovative) в 1975 году. В скором времени он стал партнёром фирмы. А в 2007 год Сент-Джон был назначен президентом холдинга. Под его началом FP PLA Tool и дочерняя East Coast Tool and Manufacturing были объединены под единым брендом: Alliance Innovative Manufacturing.

Как развивалось производство

Рич с дочерьми, которые тоже работают в его компании.
Фото youtube.com

Несколько десятилетий назад компания перешла от ручных станков к многоцелевым центрам с ЧПУ. Первым устройством стал четырёхосевой Okuma LC40 (и он до сих пор работает). Тогда у производства встал выбор между Okuma и другим производителем, и фирма отдала предпочтение более тяжёлому агрегату. «Мы посчитали, что вес и прочность машины для нас важнее всего, это подсказывал наш опыт. Поэтому мы отдали выбрали Okuma.», вспоминает Рич. Решение оказалось верным. Альянс продолжал собирать небольшую армию станков, которые они называют «Зелёными машинами». Так они прозвали аппараты не только за их цвет, но и за прибыль, которую получила компания.

Рич решил оснастить производство станками Okuma, так как единый поставщик обеспечивал более удобное обслуживание машин. Предприниматель также оценил возможности ЧПУ этих устройств.

К 2011 году компания конкурировала со многими популярными магазинами, которые покупали детали среднего размера. Рынок был переполнен, а цены постоянно снижались. Именно тогда Рич решил пойти на радикальный шаг, полностью поменяв вектор производства.

Переход на крупное производство

Рич не избавился от старых машин, они до сих пор исправно выполняют свою работу.
Фото youtube.com

С помощью Митча Фогеля и дистрибьютора Morris Great Lakes альянс закупил машины для крупногабаритной обработки. Рич приобрёл пятиосевой станок Okuma VTM-200YB, который может выполнять вертикальную, горизонтальную и угловую обработку поверхности за одну операцию. VTM может удерживать до 22 000 фунтов на столе (максимальная нагрузка на заготовку составляет почти 16 000 фунтов).

Благодаря переходу на крупноформатное производство сейчас Alliance Innovative обслуживает несколько ключевых рынков. В первую очередь они являются подрядчиками в сферах нефти и газа, особенно в компрессорной промышленности (компания разрабатывает основные комплектующие компрессоров). Также альянс сотрудничает с аэрокосмической и ядерной промышленностью, изготавливая детали для авиационных тренажёров и компоненты для реакторов.

Изготовление деталей для насосов

Президент MTH Tool Co.Тим Тремейн и ведущий специалист по ЧПУ Дастин Вагнер.
Фото mmsonline.com

О компании

Президент MTH Tool Co. Тим Тремейн — один из первых, кто оборудовал своё производство МС с ЧПУ. Отец Тремейна основал компанию в 1965 году в собственном гараже. Сегодня MTH специализируется на насосах турбинного типа, в основном для питания отопительных котлов. «Мы уже давно не просто мастерская. В прошлом году мы произвели около 140 000 устройств» - говорит он. «Семь лет назад наш завод выпускал всего 70 000 насосов, и это увеличение напрямую связано с переходом на многоцелевую технологию».

История модернизации

Изготовитель насосов не побоялся сложностей с настройкой программ и громоздкости машин, оснастив завод по изготовлению насосов многоцелевыми станками ещё в 1998 году.

Решение было не напрасным - благодаря машине предприниматель сократил расходы на рабочий персонал, а время простоя оборудования значительно сократилось.

Обработка железа, бронзы и нержавеющей стали

Сверление и нарезка резьбы на многоцелевом станке.
Фото youtube.com

В среднем для каждого насоса требуется около пяти механически обработанных компонентов, в основном это кронштейны для двигателя, рабочие колеса и крышки. Также выпускаются многоступенчатые насосы с разным давлением. Материалами для заготовок обычно являются чугун, бронза и нержавеющая сталь диаметром от 2,5 до 14 дюймов. Допуски на деталях и узлы насоса составляют 0,0005 дюйма. Заказчикам нужны насосы высокого давления, которые требуют плотного и точного соединения деталей.

Шестиосевой многоцелевой станок Zimmerman за работой.
Фото all3dp.com

До появления многоцелевых станков цех полагался на токарные аппараты и горизонтальные обрабатывающие машины с магазином на 120 инструментов. Однако многоступенчатое производство требовало большого количества машин для каждой задачи.

В итоге на разработку насоса уходило слишком много времени. Пока работал один станок, другие простаивали. Машины занимали много места, а их бездействие приносило убытки. Но Тремейн решил рискнуть и закупил в цех многоцелевые устройства.

С тех пор компания использует 12 станков от Mazak Integrex серии “i” и токарный аппарат Quick Turn Smart Nexus 250MSY с возможностью фрезерования, вторым шпинделем и осью Y. В каждой многозадачной машине есть портальные погрузчики, магазин на 120 инструментов, охлаждающая жидкость под высоким давлением и датчики Tool-Eye. На заводе используются три модели Integrex: i-100ST, i-200ST или i-300ST. В дополнение к основному токарному и наклонно-фрезерному шпинделям эти станки оснащены вторым токарным шпинделем и нижней револьверной головкой с дополнительными инструментами.

Деталь насоса, выполненная на многоцелевом станке Mazak серии “i”.
Фото mmsonline.com.

Эти функции имеют решающее значение для непрерывной и автоматической работы производства, быстрой настройки рабочих мест и короткого времени обслуживания машины. Затраты на оборудование могли быть вдвое больше нынешних, если бы компания продолжила свою прежнюю стратегию с одноцелевыми станками. «Результат, который мы получаем с нашими 12 Mazaks, потребовал бы более 30 однопроцессных машин и сотрудников для них» - говорит Тремейн. «Мы не смогли бы вырасти до текущего уровня продаж и производственных мощностей без многозадачных станков».

Плюсы и минусы многоцелевых станков с ЧПУ

Многоцелевой станок Okuma.
Фото orca-inc.com

У МС множество преимуществ, которые делают такие станки обязательными для модернизации производства:

высокий уровень автоматизации. Все задачи выполняет программа, которую можно настроить под конкретный процесс. Роль человека незначительна, операторы нужны только для обслуживания техники;
меньше затрат на персонал. С машинами справится даже один человек, поэтому количество сотрудников можно сократить или поручить им другие задачи;
гибкость. Многоцелевые станки работают практически с любыми деталями. Достаточно сменить программу и запустить процесс;
высокая точность и качество. МС используются для чистовой обработки материала. Они обеспечивают высочайшую точность вплоть до миллиметров;
работа со сложными деталями. Машины могут изготавливать такие детали, работа с которыми на обычных станках была бы затруднительна или невозможна;
экономия времени. Аппараты практически не простаивают, а на обработку уходит гораздо меньше времени, чем у классических устройств;

Многоцелевой станок обрабатывает дерево.
Фото wikipedia.org

Но у многоцелевых станков есть специфические недостатки:

дороговизна. Сложная конструкция, бортовой компьютер и программы стоят дорого. А если понадобится особое ПО, то за его разработку или покупку придётся доплачивать сверху;
затраты на обслуживание. Запчасти и ремонт аппаратов недешёвые, как и услуги специалистов.

Выводы

Многоцелевые станки способны выполнять тончайшую работу. Например, вырезать фигурку муравья из цельного куска стали.
Фото cncmachiningprototype.com

Многоцелевые станки с ЧПУ - это удобные и современные машины, которые помогут значительно увеличить отдачу производства. Хотя на их покупку и обслуживание придётся потратить немало денег, аппараты окупятся и поднимут доход предприятия в несколько раз.

Поэтому владельцам производств лучше не экономить на модернизации. Если вы хотите закупить МС, то обращайтесь в Top 3D Shop — наши специалисты помогут подобрать модели под ваши задачи и порекомендуют оптимальные варианты по соотношению качество/стоимость.

Для регулярного получения интересных статей об аддитивных технологиях, цифровом производстве и робототехнике подпишитесь на нашу рассылку — мы будем присылать самое интересное за неделю.