Распространенные типы патронов станков с ЧПУ

1. Типы патронов:
✅ Трёхкулачковое самоцентрирующиеся устройство;
✅ Гидравлический самоцентрирующийся патрон;
✅ Регулируемый кулачковый патрон;
✅ Высокоскоростной силовой патрон (до 100000 об/мин).

2. Задняя бабка

Задняя бабка токарного станка с ЧПУ играет вспомогательную опорную роль для заготовки во время обработки.

3. Делительная головка

Делительная головка это обычное устройство для фрезерных станков с ЧПУ и обрабатывающих центров. Её функция в том, чтобы выполнять поворотное индексирование или непрерывное вращательное движение подачи в соответствии с сигналом контроллера или инструкцией устройства управления, чтобы позволить станку с ЧПУ завершить указанный процесс обработки. Индексация обычно сочетается с фрезерным станком с ЧПУ и вертикальным обрабатывающим центром, который используется для обработки заготовок различных валов и втулок. Делительной головкой можно управлять с помощью независимого устройства управления или хоста контроллера через соответствующий интерфейс.

4. Хвостовик фрезерного инструмента

Коническое отверстие шпинделя обрабатывающего центра обычно делится на две категории: простая система с конусностью 7:24 и вакуумная HSK с конусностью 1:10.

При принятии решения о том, какое приспособление эффективнее, нужно учитывать несколько факторов. Для конкретной задачи обработки на токарном станке необходимо учитывать все нижеследующие условия, чтобы определить выбор пружинной цанги или кулачкового патрона.

1. Грузоподъемность шпинделя

Максимально допустимый вес шпинделя токарного станка зависит от несущей способности подшипника. Если вес комбинации патрона и заготовки слишком велик, подшипник может быть перегружен. Для технических задач обработки с высокими скоростями и нагрузкой эта опасность может определять выбор крепления заготовки. Вес кулачкового патрона часто больше, чем вес того же пружинного патрона. Таким образом, пружинный патрон – это подходящий выбор, когда необходимо контролировать вес.

2. Скорость шпинделя

Пружинная цанга часто является лучшим выбором для токарной обработки на очень высокой скорости шпинделя по двум основным причинам:

Качества патрона. Если предположить, что кулачковый патрон и пружинная цанга приводятся в действие одной и той же мощностью шпинделя, более тяжелому кулачковому патрону требуется больше времени для разгона до нужной скорости. Длительное время разгона продлит рабочий цикл и снизит производительность.

Другая причина связана с центробежной силой, потому что она увеличивается с квадратом значения числа оборотов в минуту, поэтому это значение важно в случае высокоскоростной резки. Например, если вы удвоите скорость шпинделя, центробежная сила будет в четыре раза больше исходной. Эта сила оттягивает кулачки патрона от центра, часто уменьшая усилие зажима. Однако с пружинной цангой центробежная сила не оказывает заметного влияния. Поэтому усилие зажима будет более стабильным во всем диапазоне скоростей обработки.

3. Операция обработки

Пружинная цанга оказывает прижимное усилие по всей окружности детали, а не только в выбранной зоне контакта. Таким образом, можно получить хорошую концентричность, что особенно важно для проектов вторичной обработки. Вторичная обработка должна учитывать точность, связанную с первичной обработкой, потому что точная зажимная способность пружинной цанги высока, даже когда кулачковый патрон используется для первичной обработки. Пружинная цанга также может использоваться для вторичной обработки. Патрон с полыми мягкими кулачками может обеспечить точность повторения TIR (общее показание) в диапазоне от 0,0006 до 0,0012 дюйма, в то время как типичная точность повторения пружинной цанги составляет 0,0005 дюйма TIR или выше. Для дальнейшего повышения точности вторичной обработки,

4. Размер заготовки

Пружинные цанги идеально подходят для заготовок диаметром менее 3 дюймов. Они ограничивают длину заготовки. В частности, пружинная цанга ограничивает осевой (по оси Z) диапазон перемещения станка, поскольку ее длина больше, чем у кулачкового патрона. Когда для обработки заготовки требуется почти весь доступный ход станка, вероятно, лучше использовать кулачковый патрон.

5. Размер серии производства

Пружинные цанги выгодны для крупно- и мелкосерийных задач обработки.
В случаях обработки небольших партий и нескольких задач, преимущества пружинного патрона связаны со временем обработки заготовок. Замена кулачков стандартного патрона занимает от 15 до 20 минут, кулачковый патрон, специально используемый для быстрой замены, занимает 1 минуту, а замена быстросменного пружинного патрона занимает всего 15-20 секунд. Когда заготовки меняются часто, экономия времени значительна.

Если партия обработки велика, можно также накапливать сохраненное время, связанное с зажимом. Время открытия и закрытия пружинного патрона меньше, чем у кулачкового патрона.

6. Диапазон размеров заготовки

Более быстрое открытие и закрытие пружинной цанги частично связано с ее коротким ходом привода. По сравнению с кулачковым патроном пружинная цанга применима к более ограниченному диапазону размеров заготовок.

На самом деле скорость пружинной цанги меняется плавно. Если размер заготовки постоянный, скорость пружинной цанги будет выше. Если размер заготовки сильно меняется, может потребоваться использование кулачкового патрона для адаптации к обрабатываемой заготовке с широким диапазоном размеров.

7. Тип материала

Для горячекатаной стали, поковок и формованных деталей стандартные кулачковые патроны часто более эффективны, поскольку все такие детали имеют характерную форму. С другой стороны, детали из холоднокатаного материала часто имеют хорошую стабильность размеров. Поэтому для выбора подходят пружинные цанги. Однако отсутствие согласованных измерений диаметра необязательно является препятствием для использования пружинных цанг. Цанги, рассчитанные на некруглое поперечное сечение, могут быть использованы для удержания формованных стержней, изготовленных по форме, требуемой заказчиком.

8. Вторичный шпиндель

Токарные станки, оснащенные вторичными шпинделями, часто используются для различной массовой обработки. В этих случаях пружинные цанги могут значительно сократить время обработки. С их помощью можно обрабатывать все поверхности деталей за один рабочий цикл. Токарные станки часто комбинируются с устройствами подачи прутка для реализации автоматического производства и непрерывной обработки заготовок. В устройствах для подачи заготовок сэкономленное время приведения в действие патрона может быть очень небольшим, но во всем производственном процессе время для каждой заготовки умножается на количество обработанных заготовок, и накопленное сэкономленное время значительно.

9. Совмещение типов патрона

Также важно учитывать третий вариант, когда выбирают более подходящее зажимное устройство для заготовки между кулачковым патроном и пружинной цангой. Там, где это разрешено, сохранение двух приспособлений и замена одного на другое может быть наиболее экономически выгодным вариантом. Замена кулачкового патрона на пружинный цанговый или наоборот обычно занимает не более 20 минут. Кулачковый патрон можно оставить на станке, чтобы справиться с неопределенностью диапазона свойств деталей. Однако, когда станок обрабатывает большое количество заготовок или несколько партий деталей одинакового размера, производительность, полученная при использовании пружинной цанги, значительно превышает потерю производительности, вызванную затратами времени на замену приспособления.

При высокоскоростном резании из-за большого припуска на механическую обработку и прерывистого резания процесс фрезерования часто вызывает вибрацию, которая влияет на точность обработки и шероховатость поверхности.

Таким образом, процесс высокоскоростной обработки с ЧПУ можно в целом разделить так: черновая обработка — получистовая обработка — зачистка углов — чистовая обработка и т.д. Для деталей с повышенными требованиями к точности иногда приходится проводить получистовую обработку 2 раза, а затем уже чистовую. После черновой обработки детали ее можно охлаждать естественным путем, чтобы устранить внутреннее напряжение, вызванное грубой обработкой, и уменьшить деформацию. Припуск, остающийся после черновой обработки, должен быть больше, чем деформация, обычно 1 ~ 2 мм. Во время чистовой обработки обработанная поверхность деталей должна поддерживать равномерный припуск на обработку, как правило, 0,2 ~ 0,5 мм, чтобы инструмент находился в стабильном состоянии в процессе обработки, что может значительно снизить деформацию резания, обеспечить хорошее качество обработки поверхности и точность готовых деталей.
Инструмент в основном производит радиальное биение во время обработки, что более связано с усилением радиального биения при резании. Поэтому снижение радиальной силы резания является важным принципом уменьшения биения.