Как правильно выбрать обрабатывающий центр

Обрабатывающий центр — это современный станок, позволяющий обрабатывать заготовки, обычно металлические, путем съема материала. Этот процесс называется фрезерованием (вид механической обработки). В частности, в данном руководстве рассматриваются обрабатывающие центры и фрезерные станки с ЧПУ (числовым программным управлением).

Посмотреть обрабатывающие центры

Как выбрать обрабатывающий центр
4-осевой обрабатывающий центр производителя COMAU

Выбор обрабатывающего центра будет опираться на несколько критериев: форма и сложность заготовки, обрабатываемый материал и, наконец, габаритные размеры станка.

В зависимости от сложностиформы заготовки вы можете выбрать:
- Количество осей: cтанок имеет минимум 3 линейные оси и максимум 7 осей. Большинство станков оснащены 5-ю осями.
- Направление шпинделя: вертикальный или горизонтальный.
Наконец, габаритные размеры станка будут зависеть от пространства, которым располагает ваша мастерская или завод.
Сколько осей для обрабатывающего центра?
5-осевой обрабатывающий центр производителя Maschinenfabrik Berthold Hermle AG

Выбор количества осей обрабатывающего центра будет зависеть от геометрии заготовки. Чаще всего станки оснащены 5 осями, но существуют также 3-осевые, 4-осевые станки и даже станки, имеющие до 7 осей. В этом разделе речь пойдет о 5-осевых станках, так как они являются наиболее распространенными. В частности, мы рассмотрим:
- 5-осевые синхронные станки
- Станки 3+2 оси
В 5-осевом станке режущий инструмент одновременно перемещается по трем линейным осям X, Y и Z и поворачивается по двум поворотным осям A и B. Это называется 5-осевой синхронной обработкой. Преимущество 5-осевых синхронных станков заключается в возможности обработки сложных заготовок за одну операцию. Таким образом, при перемещении режущего инструмента по 5 осям заготовка обрабатывается с 5 сторон. Данная конфигурация очень интересна, особенно для обработки сложных заготовок, но является дорогостоящей.

Возможна и другая 5-осная конфигурация: 3+2. В этой конфигурации станок выполняет 3-осевое фрезерование. Две поворотные оси используются для направления и удержания режущего инструмента в фиксированном наклонном положении. Данная конфигурация подходит для обработки заготовок малой сложности, черновых операций или изготовления пресс-форм.
Вертикальный или горизонтальный обрабатывающий центр?
Горизонтальный обрабатывающий центр производителя Mazak

Шпиндель обрабатывающего центра может располагаться вертикально или горизонтально. Обе системы имеют свои достоинства и недостатки.

Горизонтальный обрабатывающий центр
- Шпиндель располагается горизонтально и позволяет выполнять резку под небольшим углом, в частности, на боковой стороне заготовки.
- Данный тип обработки подходит для фрезерования пазов или формирования плоских поверхностей.
- Такая обработка адаптирована для очень крупных заготовок и сложных геометрических форм.
- Эта конфигурация облегчает отвод стружки.
- Смена инструмента происходит быстро.
- Также возможна функция смены паллет.
- Этот тип обработки больше подходит для тяжелых заготовок, требующих обработки с нескольких сторон.
Вертикальный обрабатывающий центр
- При вертикальной установке шпинделя инструменты режут по верхней части заготовки.
- Такая конфигурация позволяет обрабатывать крупные заготовки со всех сторон без вмешательства оператора.
- Этот тип обработки подходит для заточки штампов и крепежных деталей.

Какие материалы возможно обрабатывать?

Обработке подлежат различные материалы. Тип материала определяет необходимую мощность, а также скорость вращения шпинделя станка. Нижеследующая таблица поможет вам определиться с выбором.

Материал	Требуемая мощность	Требуемая скорость вращения (об/мин)	Необходимые характеристики
Алюминий	Высокая	Высокая	Высокоскоростной двигатель привода шпинделя
Чугун	Высокий крутящий момент	Низкие обороты	Двигатель шпинделя с высоким крутящим моментом Передача Жесткость Гашение вибраций
Графит/Композиты	Низкий крутящий момент	Высокая	Высокоскоростной двигатель привода шпинделя Термическая устойчивость Система пылеулавливания
Пластмасса	Низкий крутящий момент	Высокая	Высокоскоростной двигатель привода шпинделя
Титан	Высокий крутящий момент	Низкие обороты	Двигатель шпинделя с высоким крутящим моментом Передача Жесткость Гашение вибраций
Сталь	Высокий крутящий момент	Низкие обороты	Двигатель шпинделя с высоким крутящим моментом Передача Жесткость Гашение вибраций Геометрия траектории инструмента
Стекло/Керамика/Камень	Высокий крутящий момент	Очень низкая (во избежание микротрещин)	Из спеченного алмаза
Дерево	Средний крутящий момент	Высокая	Система отвода стружки

Какие прочие критерии стоит учесть?
При выборе обрабатывающего центра также можно ориентироваться на следующие критерии:
- Скорость: уже было отмечено, что скорость зависит от обрабатываемого материала. Материалы с низкой жесткостью требуют высоких скоростей вращения, особенно для чистовой обработки. Более твердые материалы требуют более низких скоростей.
- Наличие устройства смены паллет: это позволяет избежать вмешательства оператора и сокращает время цикла при обработке заготовок.
- Автоматическая загрузка/разгрузка: это позволяет производить обработку без присмотра.
- Число шпинделей
- Числовое программное управление (ЧПУ): позволяет программировать движения, которые должен выполнять станок, чтобы сформировать определенную деталь.
  - Система числового управления включает в себя обрабатывающий инструмент, паллеты, на которых фиксируются заготовки, систему смены заготовок и систему хранения.
  - ЧПУ позволяет автоматизировать все операции.
Как определить размеры обрабатывающего центра?
Выбор режима обработки предполагает определение параметров производства и позволяет получить необходимые размеры заготовок. Помимо прочего, необходимо учитывать движение по трем линейным осям X, Y и Z (расстояние выражено в мм).
Каковы новые тенденции для обрабатывающих центров?

Обрабатывающий центр производителя Haas Automation

Станки имеют первостепенное значение в промышленном производстве. Наступление промышленной революции 4.0 и размышления о заводе будущего — более умного, эффективного и экологичного — заставляют пересмотреть производственные процессы.

На рынке появляются новые тенденции: среди прочих можно выделить подключенный обрабатывающий центр, экологичный обрабатывающий центр и гибридный обрабатывающий центр.

Подключенный обрабатывающий центр

При стремительном развитии Интернета вещей станки теперь также становятся подключенными объектами. Действительно, обрабатывающие центры становятся все более усовершенствованными и оснащены все большим количеством датчиков (датчики скорости, температуры и т.д.), регулярно передающих данные. Собранные таким образом данные позволяют, например, предусмотреть возможные поломки и провести своевременное техническое обслуживание.

Другой важной особенностью подключенных станков является возможность удаленного управления ими с планшета или мобильного телефона и мгновенное оповещение в случае возникновения проблемы, позволяющее немедленно приступить к ее разрешению. Таким образом, подключенные обрабатывающие центры обеспечивают более высокую производительность и снижают риск поломок.

Экологичный обрабатывающий центр

Стремясь сделать производственные процессы более экологичными, некоторые производители разработали обрабатывающие центры, потребляющие меньше энергии и оказывающие меньшее воздействие на окружающую среду..

Например, производитель BENZ интегрировал в свои станки технологию рекуперации энергии, обеспечивающую функционирование датчиков. Скорость работы инструмента, вибрации и тепло, выделяемое станком , позволяют рекуперировать энергию и, таким образом, не прибегать к использованию батарей, менее экологичных и подлежащих частой замене.

Гибридный обрабатывающий центр

Такие станки одновременно выполняют функции обработки и фрезерования или фрезерования и 3D-печати. Компания DMG MORI стала одним из лидеров в развитии данной тенденции: их станок Lasertec 65 3D сочетает фрезерование и аддитивные технологии.

Гибридные станки позволяют повысить эффективность производства за счет сокращения производственных циклов. Они также делают возможным создание деталей с уникальным дизайном, что было бы невозможно на других станках. Наконец, они обеспечивают экономию места.