Портальный фрезерный центр с ЧПУ Four Star FD-2122

Станина – это основной несущий узел станка, который служит для монтажа деталей и узлов станка; относительно неё ориентируются и перемещаются подвижные детали и узлы.

Станина является массивной конструкцией из модифицированного чугуна. Для того чтобы придать конструкции станины и вертикальным колоннам максимальную прочность, используется конструкция box-in-box.

Такая конструкция позволяет сделать данные элементы на 50% жестче чем у конкурентов и обеспечивает повышенную стабильность и грузоподъемность.

Эта же конструкция применяется при изготовлении портала и каретки, что обеспечивает прочную опору шпиндельной бабке при обработке тяжёлых и крупногабаритных деталей.

Для достижения наилучшей точности поверхностей и жесткости всей конструкции стыкующиеся поверхности основания станины, колонн и портала шабрятся вручную.

Шарико-винтовые пары (ШВП) класса точности С3 применены для повышения скорости и точности перемещений.

Приводные винты обладают высокой жесткостью, в сочетании с высокой плавностью и точностью хода, что обеспечивает максимальное качество обработки. В винтах данного класса гайка не имеет непосредственного контакта с винтом. Она не скользит по нему, а между винтом и гайкой перекатываются шарики (также как и в шарикоподшипнике). То есть скольжение заменено качением, что при этом значительно снижает трение (более чем в 100 раз). Специальная термообработка ШВП и отсутствие скольжения значительно повышают рабочий ресурс пары. Передачи данного типа не нуждаются в частом дополнительном обслуживании и регулировке и при правильной эксплуатации и своевременной смазке сохраняют свои высокие рабочие характеристики на протяжении всего срока службы станка.

В таблице представлена зависимость класса точности ШВП и осевого зазора (люфта) в мкм.

В данной серии станков применяются линейные (Linear Way) направляющие.

Линейные направляющие (ЛНК) выполнены в виде призматической направляющей, по которой с помощью циркулирующих в обойме шариковых (шариковые линейные направляющие) или роликовых (роликовые линейные направляющие) тел качения перемещается одна или несколько кареток. Линейная направляющая изготавливается отдельно и крепится к основанию станка. Такие направляющие реализуют трение качения. Потери на трение в ЛНК слагаются из потерь, вызванных трением тел качения о сепаратор, и потерь, пропорциональных нагрузке.

В станках серии FD применены роликовые направляющие, так как их нагрузочная способность значительно выше, чем у шариковых при равных размерах сечения (см. диаграмму).

Динамическая нагрузочная способность каретки варьируется от 27,7 кН до 275,3 кН, статическая нагрузочная способность - от 57,1 кН до 572,7 кН.

Каретки линейных направляющих обеспечивают высокоточное перемещение (отклонения в геометрии хода — в пределах 5 мкм) и позиционирование инструмента относительно заготовки.

В каретках данного типа четыре рядя роликов размещены под углом 45º, поэтому они одинаково воспринимают нагрузку как в радиальном, так и в продольном направлениях.

Как правило, в линейной направляющей имеется отрицательный зазор (преднатяг) между дорожкой качения и роликами, который требуется для увеличения жесткости узла или повышения точности его вращения. Применение преднатяга уменьшает уровень шума при работе, компенсирует износ и смятие роликов в процессе эксплуатации.

Каретки данного типа имеют большие габариты (до 300 мм в длину и 120 мм в ширину) и достигают в весе 11кг.

Шпиндель максимально сбалансирован и обладает чрезвычайно высокой статической и динамической жесткостью. Шпиндель установлен в жестком литом корпусе, что исключает наличие выбраций и повышает точность обработки.

В серии FD шпиндельная бабка имеет оптимальные проорции 1:1,25. Данная конструкция уменьшает общий вес шпиндельной бабки, в тоже время позволяет шпинделю проникать глубже в заготовку.

В базовой комплектации установлено дополнительное масляное охлаждение шпинделя, что обеспечивает равномерное распределение температур, а соответственно устойчивость к перегреву, предотвращая тепловые деформации. Такая внутренняя система охлаждения позволяет вести более плавную точную обработку.

Установка холодильника СОЖ (опция) применяется для стабилизации температурных режимов работы инструмента и оборудования, позволяет эффективно охлаждать циркулирующую СОЖ, что обеспечивает работу шпинделя при постоянной температуре и сохраняет точность обработки более длительное время.

Возможно опциональное применение шпинделя с внутренней подачей СОЖ.

Благодаря подаче СОЖ изнутри охлаждается весь шпиндель, инструмент, пластина и заготовка.

Подача СОЖ под высоким давлением (до 20 бар) непосредственно в зону резания способствует образованию более мелкой сегментной стружки и позволяет применять инструмент для выполнения операций глубокого сверления и фрезерования сложноконтурных поверхностей.

Станки данной серии оборудованы 2-х ступенчатой коробкой передач ZF (Германия) с передаточным отношением 1:4 (увеличивает крутящий момент в 4 раза), позволяющей передавать максимальную мощность при диапазоне вращения шпинделя 208-2500 об/мин. Максимальный крутящий момент 660Н×м.

Зубчатые колеса ZF-редуктора изготовлены из высококачественных сталей, точно отшлифованы и прикатаны, закалены и стрессоустойчивы к высоким нагрузкам, с твердостью HRC 55-60.

Зубчатая передача обеспечивает высокую стабильность, она способна передавать большие мощности и имеет относительно малые габариты.

Коробка передач шпинделя обеспечивает высокий и низкий диапазон скоростей: диапазон высоких скоростей для высокоскоростной обработки; низкий диапазон скоростей обеспечивает большой крутящий момент для тяжелой обработки.

На графике показана зависимость мощности шпинделя и крутящего момента в зависимости от модели двигателя.

Для более быстрого и качественного отвода стружки из рабочей зоны станок оснащен в базовой комплектации 2-мя стружкоуборочными транспортерами шнекового типа и одним ленточным транспортером.

Рабочей камерой винтового транспортера служит пустотелый цилиндр, внутри которого установлен винт (шнек), опирающийся на подшипниковые узлы.

Производительность винтового транспортера зависит от диаметра, шага и частоты вращения винта.

Стружка с винтовых транспортеров поступает на линейный транспортер и отводится в специальный бак.

Наличие стружкоуборочных транспортеров сокращает время простоя оборудования, значительно облегчает процесс технического обслуживания и уборки станка.

Инструментальный магазин - устройство для автоматической смены инструмента. В стандартной комплектации магазин рассчитан на 24 инструмента.

Инструментальный магазин с манипулятором располагается вне рабочей зоны.

Процесс смены инструмента начинается с перемещения шпинделя по осям Y и Z в определенное крайнее положение, а сама смена инструмента осуществляется с помощью 2-х плечевого манипулятора.

Инструментальный магазин и шпиндельная бабка станка при этом находятся в неподвижном состоянии, что значительно сокращает время на смену инструмента.

Индуктивные датчики контролируют наличие инструмента и правильность положения держателя инструмента в гнезде.

Инструментальный магазин отделён от рабочей зоны перегородкой (кожухом) из нержавеющего материала. Благодаря этому инструменты и устройство смены инструментов защищены от грязи.

В качестве дополнительной опции возможна установка 32, 40, 60, 80 и 120-позиционного инструментального магазина.

Маслоотделитель - это устройство для отделения смазочного материала от циркулирующей внутри станка СОЖ.

Для очистки смазочно-охлаждающей жидкости применяются фильтры СОЖ, которые извлекают из неё микрочастицы после механической обработки.

Маслоотделитель применяется для увеличения срока службы этих фильтров, но при этом способствует ухудшению смазки из-за уменьшения проента смазочного материала в СОЖ.

Использование автоматического устройства измерения заготовки (опция) обеспечивает высокую точность базирования, сокращает время на установку и базирование детали.

Данное устройство позволяет установить деталь с привязкой к ЧПУ станка, позволяет произвести измерения размеров заготовки в процессе ее обработки и для контроля обработанных после переналадки станка деталей с автоматическим обновлением коррекции на инструмент.

Контактные измерения позволяют отказаться от использования дорогостоящих зажимных приспособлений и длительной процедуры выставления заготовки относительно осей станка вручную с помощью циферблатных индикаторов. Использование измерительных датчиков, установленных в шпиндель станка, дает следующие преимущества:

• сокращение простоя станка;
  
• автоматизацию крепления заготовки, ее выравнивания по отношению к осям станка и корректировки углового положения поворотной оси;
  
• отсутствие ошибок, связанных с неточными действиями оператора;
  
• снижение объема брака;
  
• повышение производительности и универсальность по отношению к объему серии обрабатываемых деталей.

Устройство измерения инструмента Tool Laser Probe NC4 или Tool Probe TS27R (опция)

Система наладки инструмента позволяет измерить размер инструмента перед резанием и проверить наличие повреждений или поломки инструмента в процессе обработки на станке.

Процедура использования плоскопараллельных концевых мер и ввод поправок в ручном режиме занимают много времени и сильно подвержены влиянию человеческого фактора. Между тем, датчики для наладки инструмента легко устанавливаются на станки с ЧПУ и позволяют автоматизировать наладку инструмента. Это дает следующие преимущества:

• существенную экономию времени и уменьшение времени простоя станка;
  
• высокую точность измерения длины и диаметра инструмента;
  
• автоматизацию расчета и ввода коррекции на инструмент;
  
• отсутствие ошибок, связанных с неточными действиями оператора;
  
• обнаружение поломки инструмента непосредственно в процессе изготовления детали;
  
• снижение объема брака.

Отдельной особенностью серии FD является опциональная комплектация устройством автоматической смены обрабатывающих фрезерных головок. Это устройство работает совместно с устройством ATC (автоматической смены инструмента) и максимально повышает эффективность циклов работы станка путем автоматической смены и инструментов и обрабатывающих головок.

Существует возможность применения дополнительных ручных фрезерных головок, но для автоматизации процесса и сокращения времени простоя оборудования целесообразнее применять автоматические фрезерные головы с использованием автоматических сменщиков.

Применение автоматических фрезерных головок и автоматических сменщиков значительно расширяет функциональные и технологические возможности данного оборудования, а также уменьшает производственный цикл изготовления детали за счет концентрации обработки на одном станке, тем самым повышая его эффективность и снижая срок окупаемости вложенных инвестиций.

В таблице представлены технические характеристики автоматических фрезерных головок.