Влияет ли конструкция удаления стружки на вертикальном токарном центре на эффективность обработки?

Обзор

Мощность шпинделя. Диаметр патрона. Дальность путешествия. Это цифры, к которым стремится каждый, оценивая вертикальный токарный центр — и это понятно, учитывая, с чем теперь предстоит справляться этим машинам. Детали большого диаметра, предназначенные для работы в тяжелых условиях, стали скорее нормой, чем исключением: фланцы, корпуса подшипников, рассчитанные на промышленное использование, ступицы, предназначенные для ветряных турбин. Столы на этих станках регулярно превышают метр в диаметре, а заготовка может весить от пары сотен килограмм до многотонной территории.

Есть деталь, которая упускается почти в каждом из этих разговоров, а именно удаление чипа. Не гламурно. Легко рассматривать как фоновый шум. Но если вы сделаете что-то неправильно, последствия не будут незначительными: поверхности получаются шероховатыми, инструменты тупятся раньше срока, и машина в конечном итоге останавливается больше, чем работает. Вспомогательная функция? Возможно, на бумаге. В мастерской часто именно это стоит между машиной, которая просто продолжает резать, и машиной, которая постоянно требует внимания.

Почему проектирование удаления стружки особенно важно для вертикальных токарных станков

Вертикальная и горизонтальная конфигурации по своей сути требуют разных методов удаления стружки.

При горизонтальной токарной обработке заготовка располагается горизонтально, а инструмент режет сбоку; стружка естественным образом падает под действием силы тяжести в желоб для удаления стружки под станиной станка по относительно прямому пути.

Вертикальные токарные центры работают по-другому. Заготовка ровно лежит на столе, а инструмент режет сверху. После образования значительная часть стружки падает непосредственно на поверхность стола или вокруг патрона или даже застревает в зазорах между заготовкой и приспособлением. В этом случае гравитация мало поможет; стружка не просто «ускользает» сама по себе, а имеет тенденцию скапливаться на вращающемся столе, вращаясь вместе с заготовкой.

Это структурное различие означает, что вертикальные токарные центры в гораздо большей степени полагаются на конструкцию эффективного удаления стружки; невозможно просто повторить подходы, используемые для горизонтальных токарных станков.

Какие проблемы возникают из-за плохой эвакуации стружки?

Накопление стружки на рабочем столе — это не просто бельмо на глазу; это вызывает цепную реакцию проблем:

• Вторичное запутывание: Длинная или закрученная стружка имеет тенденцию наматываться на режущий инструмент или поверхность заготовки. Это может быть что угодно: от царапин на обработанной поверхности до серьезного повреждения режущей кромки.
• Концентрация тепла: Когда стружка скапливается вблизи зоны резания, тепло не может эффективно рассеиваться. Это приводит к повышению местной температуры инструмента, что значительно ускоряет износ.
• Время простоя для удаления стружки: Операторам приходится часто делать паузы, чтобы убрать стружку. Это «скрытое время простоя» накапливается, особенно при обработке больших партий, и оказывает существенное влияние на продолжительность цикла.

Хотя эти проблемы могут показаться незначительными по отдельности, их совокупный эффект значительно усиливается в непрерывной производственной среде.

Распространенные конструкции удаления стружки и их влияние на эффективность

Разные производители используют различные стратегии удаления стружки для вертикальных токарных центров; распространенные методы включают в себя:

1. Наклонный рабочий стол/конструкция ограждения.

Некоторые модели станков оснащены ограждениями с наклонными внутренними стенками в сочетании с направляющими поток конструкциями на краю рабочего стола. Это позволяет щепе скользить к назначенному выходу под действием центробежной силы и силы тяжести. Эта конструкция хорошо работает с фрагментированными или короткими чипами; длинные, волокнистые щепки имеют тенденцию зацепляться за углы.

2. Транспортеры стружки винтовые и шарнирно-ленточные.

Это два распространенных решения для механической эвакуации стружки. В винтовых конвейерах используется вращающийся шнек для продвижения стружки вперед, и они подходят для перемещения мелкой, гранулированной или фрагментированной стружки. Шарнирно-ленточные конвейеры обладают более высокой несущей способностью и могут обрабатывать более крупную и тяжелую стружку, что делает их идеальными для тяжелой резки чугунных или стальных деталей. Выбор между ними зависит, прежде всего, от материала заготовки и объема образующейся стружки.

3. Промывка охлаждающей жидкости в сочетании с внутренним охлаждением под высоким давлением.

Механические системы сами по себе не всегда могут обеспечить полное удаление стружки; использование промывки охлаждающей жидкости в качестве дополнительной меры является обычной практикой. Внутреннее охлаждение под высоким давлением подает СОЖ непосредственно в зону резания через внутренние каналы инструмента; это одновременно снижает температуру и вымывает стружку, что делает его особенно полезным для обработки глубоких отверстий и для материалов, которые трудно расщепляются на стружку.

4. Согласование положения выхода стружки с направлением вращения стола.

Эту деталь легко упустить из виду, но она имеет существенное значение. Если положение выхода стружки и направление вращения стола не согласованы должным образом, стружка может «отбрасываться» в неправильном направлении, скапливаясь вместо этого в трудно очищаемых углах внутри станка. Хорошо спроектированная система обеспечивает плавное выравнивание траектории стружки и ее выхода.

В таблице ниже приведены сценарии применения нескольких основных методов удаления стружки:

Практическое влияние конструкции удаления стружки на решения о покупке

Формы стружки сильно различаются в зависимости от материала, поэтому систему удаления стружки необходимо выбирать соответственно.

При обработке чугуна стружка обычно фрагментируется и легко отделяется, что предъявляет меньшие требования к возможностям непрерывной транспортировки конвейерной системы. При обработке стали, особенно средне- и высокоуглеродистой, стружка часто образует длинные полосы или рулоны; без механизма стружколома они имеют тенденцию запутываться, что делает комбинацию шарнирного ленточного конвейера и вставки для стружколома более практичной. Стружка из алюминиевого сплава относительно мягкая и склонна прилипать к инструменту; Промывка СОЖ под высоким давлением часто требуется для предотвращения прилипания стружки к поверхности заготовки и снижения точности обработки.

Другими словами, если клиент часто меняет материалы, обрабатываемые на одном и том же оборудовании, адаптируемость системы удаления стружки становится решающим фактором для оценки, поскольку однофункциональная конструкция удаления стружки может оказаться недостаточной для различных условий эксплуатации.

При непрерывном крупносерийном производстве эффективность удаления стружки напрямую влияет на частоту ручного вмешательства.

В сценариях массового производства станки предназначены для работы в течение длительных периодов времени практически без присмотра человека. Если эффективность удаления стружки недостаточна, операторам приходится часто вмешиваться и удалять стружку, что нарушает производственный ритм. И наоборот, хорошо спроектированная система удаления стружки сводит к минимуму ручное вмешательство, позволяя фактическому времени безотказной работы приближаться к теоретической мощности; Влияние на общую производительность является кумулятивным, то есть разрыв в производительности со временем увеличивается.

Ключевые параметры и детали конструкции, которые следует учитывать при закупке:

При выборе станка, помимо стандартных характеристик, таких как мощность шпинделя и диапазон перемещения, желательно уточнить следующие моменты:

• Тип конвейера для стружки (например, шнековый/шнековый, шарнирно-ленточный или другие конструкции)
• Соответствует ли конструкция места выхода стружки направлению вращения рабочего стола?
• Наличие внутренней подачи СОЖ под высоким давлением или вспомогательных функций промывки стружки.
• Наличие рекомендаций производителя по стратегиям удаления стружки, адаптированным к конкретным материалам.
• Позволяет ли внутренняя структура корпуса стружкам плавно соскальзывать вниз, а не скапливаться в мертвых углах?

Хотя эти детали могут показаться незначительными, они являются решающими факторами, определяющими, сможет ли оборудование работать стабильно в долгосрочной перспективе.

Ключевые выводы

• В отличие от горизонтальных токарных станков, где стружка отпадает естественным путем, вертикальные токарные станки требуют специальной конструкции удаления стружки.
• Плохое удаление стружки приводит к таким проблемам, как повторное запутывание стружки, концентрация тепла и частые простои, что косвенно влияет на срок службы инструмента и качество обработки.
• Распространенные методы удаления стружки включают наклонные столы, винтовые конвейеры, шарнирно-ленточные конвейеры и промывку СОЖ под высоким давлением; каждый подходит для различных форм чипов.
• Характеристики стружки значительно различаются в зависимости от обрабатываемого материала, поэтому требуется соответствующая система удаления стружки.
• Во время закупок заранее узнавайте о таких деталях, как тип конвейера, конструкция разгрузочного отверстия и наличие функций промывки стружки.

Часто задаваемые вопросы

1. Чем отличается конструкция стружколома вертикального токарного станка от конструкции горизонтального токарного станка?

Горизонтальные токарные станки полагаются на силу тяжести для естественного отвода стружки по относительно прямому пути. Напротив, вертикальные токарные центры имеют плоскую установку заготовки и резку сверху вниз; стружка имеет тенденцию скапливаться вокруг стола и патрона, что требует специальных конструктивных решений для вывода ее из станка.

2. Влияет ли плохая эвакуация стружки на точность обработки?

Да, это так. Накопление стружки может вызвать вторичные царапины на поверхности заготовки или ускорить износ инструмента из-за концентрации тепла, тем самым нарушая стабильность размеров — эффект, который особенно выражен при длительной непрерывной обработке.

3. Какие различия следует учитывать в системах удаления стружки при обработке различных материалов?

Из чугуна образуется фрагментированная стружка, с которой относительно легко обращаться; сталь имеет тенденцию образовывать длинную непрерывную стружку, что требует эффективных стратегий стружколомания; Стружка из алюминиевого сплава мягкая и склонна прилипать к инструменту, что обычно требует подачи СОЖ под высоким давлением для облегчения вакуумирования. Выбор системы удаления стружки должен основываться на основных обрабатываемых материалах.

4. Влияет ли конструкция удаления стружки на срок службы инструмента?

Да. Накопление стружки часто приводит к концентрации тепла в зоне резания, ускоряя износ инструмента; кроме того, если стружка запутается в инструменте, она может напрямую повредить режущую кромку и сократить срок службы инструмента.

5. Как оценить пригодность системы эвакуации стружки при покупке вертикальный токарный центр ?

Вы можете оценить такие факторы, как тип конвейера для стружки, выравнивание отверстия для выброса стружки и направления вращения стола, а также наличие внутренней системы подачи СОЖ под высоким давлением. Кроме того, рассмотрите основные материалы, которые вы будете обрабатывать, и проконсультируйтесь с производителем, чтобы убедиться, что решение для удаления стружки специально адаптировано к вашим потребностям.