Tokarka CNC typu szwajcarskiego jest często wybierana do obróbki dużych serii małych, smukłych i złożonych elementów prętowych. Jednak wybór odpowiedniej maszyny wymaga czegoś więcej niż tylko porównania liczby osi, prędkości obrotowej wrzeciona czy maksymalnej średnicy obróbki.

Maszyna z większą liczbą narzędzi i funkcji nie jest automatycznie najlepszym wyborem. Prawidłowa konfiguracja powinna być określona na podstawie geometrii przedmiotu obrabianego, materiału, tolerancji, wymaganych operacji, wolumenu produkcji i docelowego czasu cyklu.

Przed zakupem sześcioosiowej tokarki CNC typu szwajcarskiego o średnicy 20 mm kupujący powinien dokładnie odpowiedzieć na siedem poniższych pytań.

1. Jakie części będzie faktycznie produkować maszyna?

Wyboru maszyny należy dokonać na podstawie rodzaju obrabianego przedmiotu, a nie specyfikacji maszyny.

Kupujący powinni przygotować następujące informacje:

• Maksymalna średnica pręta surowego;
• Średnica i długość gotowego elementu;
• Materiał przedmiotu obrabianego;
• Stosunek długości do średnicy;
• Tolerancje wymiarowe i geometryczne;
• Wymagania dotyczące wykończenia powierzchni;
• Roczna lub miesięczna wielkość produkcji;
• Docelowy czas cyklu.

Maszyna o średnicy 20 mm jest na ogół przeznaczona do obróbki prętów w określonym zakresie obróbki, ale maksymalna średnica pręta sama w sobie nie decyduje o tym, czy maszyna jest odpowiednia.

Kupujący powinien również sprawdzić, czy część zawiera głębokie otwory, otwory poprzeczne, powierzchnie płaskie, rowki, gwinty, mimośrody lub operacje wykonywane na zapleczu. Cechy te mają bezpośredni wpływ na wymaganą liczbę osi, pozycje narzędzi roboczych i konfigurację wrzeciona pomocniczego.

Podobnie, profesjonalne poradniki dotyczące zakupu obrabiarek zalecają określenie rozmiaru przedmiotu obrabianego, materiału i wymaganych operacji przed porównaniem modeli maszyn.

2. Czy część powinna być obrabiana z tuleją prowadzącą czy bez?

Tuleja prowadząca jest jedną z głównych cech konstrukcyjnych odróżniających tokarkę typu szwajcarskiego od konwencjonalnej tokarki o stałym wrzecienniku.

Podczas obróbki tulejami prowadzącymi, pręt jest podparty blisko punktu skrawania. Pomaga to zredukować ugięcie i drgania obrabianego przedmiotu, dzięki czemu konfiguracja ta jest szczególnie odpowiednia do obróbki smukłych części i komponentów wymagających stabilnej współosiowości.

Obróbka tulei prowadzących jest na ogół odpowiednia do:

• Długie i smukłe trzony;
• Kołki precyzyjne o małej średnicy;
• Części o stosunkowo dużym stosunku długości do średnicy;
• Przedmioty obrabiane wymagające stabilnego, ciągłego podparcia.

Obróbka bez tulei prowadzącej lub obróbka uchwytowa jest często bardziej odpowiednia dla krótkich elementów. Pozwala to zmniejszyć ilość resztek prętów i umożliwia użycie prętów mniej precyzyjnie przygotowanych, w zależności od maszyny i zastosowania.

Główni producenci tokarek typu szwajcarskiego oferują maszyny, które mogą pracować w obu trybach, ponieważ najbardziej odpowiednie rozwiązanie zależy od konkretnej geometrii części i materiału pręta.

Dlatego kupujący nie powinni po prostu pytać, czy maszyna posiada tuleję prowadzącą. Powinni zadać sobie pytanie: Który tryb obróbki jest bardziej ekonomiczny i stabilny dla mojego konkretnego przedmiotu obrabianego?

3. Które operacje muszą zostać wykonane podczas jednej konfiguracji?

Główną zaletą sześcioosiowej tokarki CNC typu szwajcarskiego jest możliwość łączenia wielu procesów na jednej maszynie.

W zależności od konfiguracji oprzyrządowania maszyna może wykonywać:

• Toczenie zewnętrzne i wewnętrzne;
• Wiercenie i rozwiercanie;
• Gwintowanie i nacinanie gwintów;
• Frezowanie promieniowe;
• Frezowanie czołowe;
• Wiercenie otworów poprzecznych;
• Rowkowanie i odcinanie;
• Obróbka końcowa.

Jeśli część wymaga jedynie podstawowego toczenia zewnętrznego i wiercenia, wystarczająca może okazać się prostsza maszyna.

Jeśli jednak obrabiany przedmiot zawiera otwory boczne, powierzchnie płaskie, szczeliny, otwory niecentralne lub elementy tylne, maszyna zazwyczaj wymaga narzędzi ruchomych, indeksowania wrzeciona i wrzeciona przechwytującego.

Kupujący powinien przygotować kompletny wykaz procesów obróbki i potwierdzić, które operacje można wykonać w jednym zamocowaniu. Pomoże to określić, czy można wyeliminować maszyny pomocnicze i prace ręczne.

4. Czy sześć osi i wrzeciono przechwytujące są konieczne?

Typowa sześcioosiowa tokarka typu szwajcarskiego może wykorzystywać następującą konfigurację osi:

Dodatkowa oś Y po stronie wrzeciona pomocniczego umożliwia wykonywanie bardziej złożonych operacji obróbki wstecznej, w tym frezowania wstecznego, wiercenia poprzecznego i gwintowania.

Wrzeciono pomocnicze może przyjąć część po odcięciu i wykonać elementy tylnej strony bez ręcznego ponownego mocowania. W odpowiednich maszynach operacje na wrzecionie głównym i pomocniczym mogą się również nakładać, co pomaga skrócić cały cykl produkcyjny. Oficjalne specyfikacje Tsugami, na przykład, opisują jednoczesną obróbkę na wrzecionie głównym i pomocniczym oraz nakładające się operacje frezowania wstecznego jako metody skrócenia czasu cyklu.

Niemniej jednak, sześć osi nie powinno być wybierane tylko dlatego, że konfiguracja brzmi bardziej zaawansowanie. Kupujący powinni ocenić, czy planowane detale rzeczywiście wymagają:

• Złożone obliczenia wsteczne;
• Wiele kierunków obróbki bocznej;
• Jednoczesna praca wrzeciona głównego i podwrzeciona;
• Kilka narzędzi elektrycznych;
• Częsta produkcja skomplikowanych części.

5. Czy wyższa prędkość wrzeciona gwarantuje wyższą wydajność?

Prędkość obrotowa wrzeciona ma znaczenie, zwłaszcza podczas obróbki części o małej średnicy, jednak sama w sobie nie decyduje o wydajności.

Rzeczywisty czas cyklu zależy również od:

• Przyspieszenie i hamowanie wrzeciona;
• Szybka prędkość przemieszczania;
• Układ narzędzi;
• Liczba zmian narzędzi;
• Parametry cięcia;
• Synchronizacja wrzeciona głównego i pomocniczego;
• Reakcja podajnika prętów;
• Usuwanie wiórów;
• Czas konfiguracji operatora.

Maszyna o dużej maksymalnej prędkości wrzeciona może mimo to charakteryzować się długim czasem cyklu, jeśli układ narzędzi jest nieefektywny lub program zawiera nadmierne ruchy jałowe.

Z tego powodu kupujący powinni poprosić o wykonanie próby przedmiotu obrabianego lub ocenę czasu cyklu na podstawie rzeczywistego rysunku, zamiast porównywać jedynie prędkość wrzeciona.

6. Jak weryfikować dokładność obróbki?

Dokładność katalogu i rzeczywista stabilność produkcji nie zawsze są takie same.

Przed złożeniem zamówienia na maszynę, kupujący powinien określić wymagania dotyczące odbioru, takie jak:

• Tolerancje wymiarów krytycznych;
• Okrągłość i cylindryczność;
• Koncentryczność;
• Tolerancja położenia;
• Chropowatość powierzchni;
• Powtarzalność;
• Stabilność ciągłej produkcji;
• Metody kontroli i urządzenia pomiarowe.

W przypadku produkcji wielkoseryjnej zaleca się przetestowanie wielu kolejnych detali po osiągnięciu przez maszynę stabilnej temperatury roboczej. Zapewnia to bardziej przydatne informacje niż pomiar tylko jednej próbki wyprodukowanej bezpośrednio po ustawieniu maszyny.

Stabilność termiczna jest szczególnie istotna, ponieważ zmiany wrzeciona, śrub kulowych i konstrukcji maszyny mogą mieć wpływ na spójność wymiarową podczas długich cykli produkcyjnych.

Producent reklamuje serię D206 z funkcją kompensacji odchyleń termicznych, ale ostateczne wymagania dotyczące akceptacji powinny zostać ustalone na podstawie uzgodnionej próby przedmiotu obrabianego i specyfikacji technicznej.

7. Co obejmuje kompletny projekt maszyny?

Cena maszyny stanowi tylko część całkowitej inwestycji.

Kompletny projekt tokarki typu szwajcarskiego może również wymagać:

• Automatyczny podajnik prętów;
• Tuleje prowadzące i tuleje zaciskowe;
• Uchwyty narzędzi stałych i pod napięciem;
• Układ chłodzenia wysokociśnieniowego;
• Transporter wiórów lub system zbierania wiórów;
• Kolektor mgły olejowej;
• Kolekcjoner części;
• Transformator lub adaptacja napięcia;
• Narzędzia tnące;
• Instalacja i uruchomienie;
• Szkolenia operatorskie i programistyczne;
• Części zapasowe;
• Wsparcie techniczne zdalne i na miejscu.

Kupujący powinni wyraźnie rozróżnić wyposażenie standardowe i opcjonalne.

Przed złożeniem zamówienia należy również potwierdzić parametry zasilania elektrycznego, zapotrzebowanie na sprężone powietrze, dostępną powierzchnię, stan fundamentów, zakres dostawy i warunki gwarancji.

D206D jako 20 mm sześcioosiowyPrzykład

Zgodnie z aktualnymi informacjami producenta, D206D to sześcioosiowa tokarka CNC typu szwajcarskiego o maksymalnej średnicy obróbki 20 mm.

Opublikowane konfiguracje obejmują:

• Osie X1, Y1, Z1, X2, Y2 i Z2;
• Wrzeciono główne i wrzeciono pomocnicze elektryczne;
• Narzędzia robocze;
• Do 29 pozycji narzędzi;
• Obróbka wrzeciona głównego i pomocniczego;
• Maksymalna prędkość wrzeciona do 10 000 obr./min;
• Możliwości toczenia, wiercenia, gwintowania, frezowania i obróbki wstecznej.

Producent oferuje obecnie wersje FANUC i SYNTEC. Niektóre moce silników i konfiguracje komponentów różnią się między obiema wersjami, dlatego kupujący powinni potwierdzić ostateczną specyfikację techniczną w zależności od wybranego systemu sterowania i konfiguracji zamówienia.

Konfigurację typu D206 można rozważyć w przypadku złączy elektronicznych, precyzyjnych wałów, podzespołów samochodowych, małych części zaworów, podzespołów komunikacyjnych, precyzyjnych elementów złącznych i innych złożonych części toczonych prętami, w zależności od oceny przedmiotu obrabianego.

Praktyczna lista kontrolna zakupów

Przed zażądaniem ostatecznej wyceny, kupujący powinien dostarczyć:

1. 1 Rysunek przedmiotu obrabianego 2D lub 3D;
2. 2 Rodzaj surowca i średnica pręta;
3. 3 Tolerancje krytyczne i wymagania dotyczące wykończenia powierzchni;
4. 4 Wymagana miesięczna lub roczna wielkość produkcji;
5. 5 Docelowy czas cyklu;
6. 6 Wymagane procesy obróbki;
7. 7 Preferowany system sterowania CNC;
8. 8 Napięcie i częstotliwość w kraju docelowym;
9. 9 Wymagany sprzęt pomocniczy;
10. 10 Wymagania dotyczące próbek i akceptacji przedmiotu obrabianego.

Podanie kompletnych informacji pozwala dostawcy maszyny na zalecenie odpowiedniej konfiguracji, przygotowanie dokładniejszej wyceny i ocenę procesu obróbki przed rozpoczęciem produkcji.

Wniosek

Wybierając odpowiednią tokarkę CNC typu szwajcarskiego nie należy kierować się wyłącznie ceną, maksymalną średnicą, ilością osi i prędkością obrotową wrzeciona.

Pewna decyzja zakupowa powinna być podejmowana na podstawie konkretnego przedmiotu obrabianego, procesu obróbki, ilości produkcji, wymagań dotyczących dokładności i całkowitego kosztu projektu.

Dla nabywców rozważających zakup sześcioosiowej maszyny o średnicy 20 mm, najskuteczniejszym pierwszym krokiem jest przesłanie dostawcy rysunku przedmiotu obrabianego, materiału, tolerancji i celu produkcyjnego w celu przeprowadzenia oceny technicznej. Pomaga to określić, czy wybrana konfiguracja maszyny i oprzyrządowania pozwoli na wydajne, powtarzalne i ekonomiczne wykonanie części.