TOCZENIE CNC

TOCZENIE PRODUKCYJNE I USŁUGOWE CNC i KONWENCJONALNE

Czym jest toczenie – Toczenie jest to rodzaj obróbki mechanicznej materiału – najczęściej wałka, sześciokąta lub profilu polegająca na zdejmowaniu wierzchniej warstwy materiału przy pomocy noża tokarskiego poprzez skrawanie. Toczenie jest to skrawanie warstwy zewnętrznej, natomiast wytaczanie jest to zdejmowanie warstwy wewnętrznej materiału – czyli po wywierceniu otworu w wałki możemy wytoczyć jego wewnętrzną średnicę na dany wymiar.

Historia toczenia, historia pierwszej tokarki CNC – tokarka przynajmniej jej pierwsze prymitywne pierwowzory została wynaleziona jeszcze w czasach starożytnego Egiptu w epoce brązu. Ówczesne maszyny napędzane były siłą rąk ludzkich i posiadały napęd strunowy w postaci sznurka owiniętego na wałek. Tokarka najbardziej zbliżona konstrukcją do naszych czasów powstała około XVI wieku, posiadała stały napęd oraz nieruchome narzędzia.

Rodzaje tokarek (tokarki z podziałem na postęp technologiczny).

Tokarki konwencjonalne – napęd wrzeciona takiej tokarki puszczony jest poprzez pasek lub przekładnię. Posuwy i prędkość obrotową wrzeciona ustalamy manualnie. Taki rodzaj tokarki w dzisiejszych czasach wykorzystywany jest do produkcji pojedynczych detali, taki rodzaj usług toczenia nadaje się do pojedynczych detali oraz do produkcji elementów mało skomplikowanych do góra 100 sztuk. Tokarki konwencjonalne stanowią marginalną część dzisiejszych narzędziowni i zakładów produkcji, jednak w dalszym ciągu znajdują zastosowanie. Niewątpliwą zaletą takiej tokarki jest jej cena. W Polsce są to zwykle konstrukcje z lat 70.

Tokarki CNC sterowane numerycznie – są to tokarki oparte zazwyczaj o sterowania FANUC, SIEMENS (SINUMERIC), HEIDENHAIN lub MAZATROL. Minimum takiej tokarki do świadczenia usług toczenia CNC to 2 osie sterowane numerycznie X oraz Z. Program, tzw. ścieżka narzędzia napisana jest również jak w przypadku Frezarki w G-kodzie lub cyklach maszynowych. Oś Z tokarki – jest to oś równoległa do materiału obrabianego. Oś X – jest to oś prostopadła do materiału obrabianego. 2 osie dają nam możliwość toczenia z zewnątrz i wytaczania wewnątrz obrabianego materiału. Usługowo jest to podstawa całego procesu, można wytwarzać proste detale (bez frezowania, otworów z dala od osi i poprzecznych gwintów i nawierceń) w powtarzalny sposób zazwyczaj w dokładnościach produkcyjnych dochodzących do +/- 0.02 mm, a przy częstszej kontroli nawet do +/- 0.01mm.

Tokarki CNC sterowane numerycznie z przechwytem – są to tokarki posiadające w swojej konstrukcji 2 wrzeciona do toczenia. Pozwala to wyeliminować przy usługach toczenia CNC przekładanie detalu po wytoczeniu jednej strony na drugą. Przyśpiesza to również często dwukrotnie sam proces produkcji w stosunku do tokarki z 1dnym wrzecionem oraz zwiększa to dokładność toczonego detalu, co przekłada się na dobrą cenę jeśli chodzi o klienta końcowego. Oba wrzeciona mogą działać z różnymi prędkościami obrotowymi i posiadać różne parametry skrawania. Często wrzeciono przechwytujące (tzw. przechwyt) ma mniejszą moc i mniejszy moment obrotowy ponieważ toczy już lżejszy obrobiony wcześniej detal jednak nie zawsze tak jest. Jeśli chodzi o usługi toczenia CNC, jest to podstawowy rodzaj maszyny. Starsze tokarki CNC bez przechwytu w nowoczesnych zakładach produkcyjnych są wypierane przez te maszyny.

Tokarki CNC / Centra tokarskie z podajnikiem pręta – takie maszyny usługowo-produkcyjne często występują zintegrowane z automatycznym podajnikiem pręta. Technologia ta eliminuje podawanie detalu do toczenia CNC ręcznie lub poprzez ramię robota. Proces toczenia z automatycznym podajnikiem pręta odbywa się niemal całkowicie automatycznie (pomijając zużywające się narzędzia i korekty nanoszone podczas procesu toczenia). Podajniki pręta w zależności od średnicy zewnętrznej występują w różnych konfiguracjach. Podstawową konfiguracją takich podajników jest długość obsługiwanych prętów przez podajnik, są to podajniki 1.5-metrowe, 2-metrowe, 3-metrowe, 4-metrowe oraz 6-metrowe. Jeśli chodzi o branże produkcji i usług CNC, podajniki najczęściej wykorzystywane to podajniki 3-metrowe. Popularność 3-metrowych podajników wynika z produkcji przez huty oraz ciągarnie pręta najczęściej prętów o długości 3-metrów. Jak działa podajnik pręta w automatycznej tokarce CNC: podajnik pręta to magazyn prętów, do takiego magazynu wkładamy od 8 do 30 prętów (w zależności od średnicy) i przykładowo z jednego pręta 3-metrowego produkujemy 100 sztuk detali o długości 25 mm, czyli po załadowaniu podajnika 10 pętami jesteśmy w stanie bez przerwy wyprodukować 1000 detali pomijając proces korekt i kontroli jakości. Dodatkowo często takie maszyny kompatybilne z przemysłem 4.0 są połączone poprzez Ethernet (sieć internetową) przedsiębiorstwa do serwera, lub komputera zarządzającego aby monitorować stan pracy maszyny, wydajność, przestoje, a nawet alarmy. Dzięki takim udogodnieniom operator wykonując usługę CNC może skupić się na jakości wykonywanego detalu, a nie na przekładaniu go z wrzeciona do wrzeciona. W najnowocześniejszych zakładach produkcyjnych usługi i produkcja wykonywane są na takich właśnie maszynach. Wykonywane serie na takich maszynach to ilości od 1000 sztuk w górę, ponieważ ustawienie procesu jest bardziej czasochłonne niż przy prostszych maszynach.

Automaty tokarskie typu szwajcarskiego – są to maszyny analogiczne do centr tokarskich z taką różnicą, że mogą toczyć długie detale z dobrą jakością powierzchni i ciasną tolerancją wykonania (np. detale o średnicy 10mm i długości 600 mm są w stanie wykonać z dokładnością do 0.02mm na długości i 10um dokładności na średnicy). Działają na innej zasadzie ponieważ materiał obrabiany ślizga się po tulei prowadzącej z określonym luzem, co pozwala automatowi tokarskiemu cofać i wysuwać materiał przód / tył, natomiast narzędzia są zamontowane na stałe i nie poruszają się w osi Z materiału. Są to bardzo wydajne maszyny i najczęściej spotykane w najnowocześniejszych zakładach produkcyjnych oraz firmach świadczących usługi toczenia CNC. Te maszyny są również przystosowane do przemysłu 4.0. Przykładem takiej maszyny jest posiadany przez nas japoński automat tokarski STAR SR32JII.

Tokarki z Gantry Loaderem – Są to zazwyczaj centra tokarskie lub tokarki. Cechą charakterystyczną tych tokarek CNC jest fakt, że wyposażone są w robot kartezjański działający w 3 osiach X, Y, Z którego zadaniem jest podawanie lub odbieranie gotowych detali z maszyny. Najczęściej usługowo wykorzystuje się maszyny z Gantry Loaderem do większych średnic obrabianych (najczęściej powyżej 42 mm). Przy pręcie o średnicy np. 50 mm ze stali nierdzewnej, czarnej, kwasoodpornej waga 3metrowego pręta to 46 kg, więc potrzebne są 2 osoby aby załadować taką średnicę pręta do podajnika. Aby uniknąć takiej sytuacji stosuje się wcześniej pocięty materiał na mniejsze części, przykładowo 50mm odcinki (wtedy ich waga nie przekracza 1 kg). Natomiast Gantry Loader podaje do tokarki CNC tak pocięty materiał i odbiera go z wrzeciona. Jest to w pełni zautomatyzowany proces, który również może zapewniać transport obrobionych częściowo detali pomiędzy maszynami w linii technologicznej. SCALMAX CNC posiadamy maszynę NAKAMURA TOME WY100II mogącą współpracować z robotem przemysłowym lub Gantry Loadrem, zdjęcie poniżej

Centra Tokarskie wytwarzające gotowy detal (z ang. one hit machining) – jeśli chodzi o usługi i produkcję detali w technologii CNC są to najnowocześniejsze i najdokładniejsze maszyny na świecie. Przykładam takim jest posiadana przez nas w parku maszynowym NAKAMURA TOME WY100II. Centrum tokarskie jest połączeniem tokarki wielogłowicowej i 2-wrzecionowej z frezarką. Taka maszyna jest bardzo precyzyjnym urządzeniem łączącym w swojej konstrukcji tokarkę z frezarką. Usługi i produkcja wykonywane na takim centrum tokarskim „one hit machinning” to czysta przyjemność, przyjemność po stronie klienta i wykonawcy, gdyż taka maszyna zapewnia najdokładniejszą, najszybszą i najmniej angażującą pracę operatora obróbkę. Detal po wykonaniu jest odbierany poprzez robota odbiorczego umieszczonego wewnątrz maszyny i umieszczony na taśmie odbiornika detali, który transportuje już go na zewnątrz maszyny – zapewnia to minimalną ilość nagniotów, obić związanych z transportem detali z maszyny i jest wykonywane w sposób całkowicie automatyczny. Centrum tokarskie 1hit machinning wyposażone zazwyczaj są w funkcje statystyczne, podłączenie do sieci Ethernet, symulacje kolizji i wiele innych udogodnień. Usługowo i produkcyjnie jest to obecnie najlepsze rozwiązanie – taka maszyna może zarówno być wyposażona w automatyczny podajnik pręta, jak i Gantry Loader jednocześnie. Przemysł 4.0 jest kwintesencją takiego rodzaju tokarki CNC, posiada ona wszystkie łącznie ze statystycznymi funkcjami. W SCALMAX CNC posiadamy maszynę NAKAMURA TOME WY100II, zdjęcie poniżej