logo Haas Factory Outlet szukaj
Haas Factory Outlet
kontakt z nami

Abplanalp

wyłączny dystrybutor Haas w Europie Środkowo-Wschodniej

ul. Kostrzyńska 36
02-979 Warszawa, Polska
tel.: +48 (22) 379-44-00
tel.: (22) 858-94-78
fax.: (22) 379-44-90
biuro@abplanalp.pl

Abplanalp - automaty tokarskie typu szwajcarskiego

Mało kto o tym wie, ale historia tokarek zaczęła się już w epoce brązu. Pierwsza udokumentowana, napędzana nogą, za pośrednictwem specjalnego pedału, tokarka, służąca do obróbki ubytkowej drewna używana była w Mykenach w 1200 roku p.n.e. Wprawiała ona w szybki ruch obrotowy kawałek drewna, do którego przykładano dłuto. Jak widać, od ponad 3000 lat podstawowa zasada działania tego typu obrabiarek oraz sposób obróbki materiału pozostały niezmienione.

Trochę o historii tokarek

Proste tokarki podobne do tej z Myken używane były aż do początku rewolucji przemysłowej, czyli do końca XVIII w. W XIX wieku maszyny te zaczęły szybko ewoluować, a ich konstrukcja stawała się coraz bardziej skomplikowana i przypominała współczesne maszyny. Pierwowzór konstrukcyjny tokarki kłowej powstał w połowie XIX wieku w Anglii. Nieco później pojawił się dobrze znany, szczękowy uchwyt tokarski, który pozwolił na znacznie pewniejsze mocowanie obrabianego przedmiotu i obróbkę twardszych, bardziej wytrzymałych materiałów. Zwiększyła się także na pewność mocowania materiału oraz możliwym stało się obrabianie tulei. Co ciekawe, uchwyt tokarski pozwolił też na znaczne przyspieszenie całego procesu technologicznego toczenia – łatwe mocowanie i większa prędkość obróbki. Obecnie uniwersalne tokarki, które wyposażone w samocentrujący uchwyt tokarski, niezależnie od rodzaju sterowania, są jedną z najczęściej spotykanych maszyn wykorzystywanych do obróbki skrawaniem w warsztatach i zakładach produkcyjnych.

Koniec XIX i początek XX wiek przyniósł kolejne usprawnienia dotyczące konstrukcji tokarek. Pojawiły się wówczas tokarki tarczowe i karuzelowe, pozwalające na obróbkę wyrobów wielkogabarytowych, a także tokarki rewolwerowe umożliwiające szybką zmianę narzędzi w kolejności ich użycia podczas obróbki. Te ostatnie tokarki przyczyniły się do znacznego usprawnienia i przyspieszenia produkcji masowej i seryjnej, a także stały się podwaliną do skonstruowania tokarek typu szwajcarskiego, o czym za chwilę. Początkowo tokarki rewolwerowe stosowane były w przemyśle lotniczym i produkowały na masową skalę części do samolotów trafiających na powietrzne fronty II wojny światowej.

Na początku lat 50. XX wieku, dzięki zastosowaniu serwomechanizmów, możliwe stało się zautomatyzowanie procesów toczenia. Pojawiły się też tokarki wielowrzecionowe. Wówczas to opracowano półautomaty i automaty tokarskie, które szeroko stosowane były w produkcji wielkoseryjnej i masowej aż do lat 80-90. XX wieku. Warto przypomnieć, że automatem tokarskim nazywa się obrabiarkę przeznaczoną do wykonywania, bez udziału człowieka, operacji tokarskich na wielu jednakowych przedmiotach, aż do wyczerpania zapasu materiału podawanego do obróbki. Półautomat to zaś obrabiarka, która jest w stanie samodzielnie wykonać cały cykl obróbki, ale tylko dla jednego przedmiotu – wyjęcie obrobionego detalu i zamocowanie materiału do obróbki dokonywana jest przez człowieka.

Początkowo sterowanie poszczególnymi etapami procesu obróbki odbywało się za pomocą systemu krzywek. Maszyny te były bardzo popularne. Dla przykładu do 1960 roku, sama tylko japońska firma Nomura DS. sprzedała 4000 tokarek krzywkowych. W latach 70. zaczęły pojawiły się obrabiarki krzywkowe sterowane numerycznie takie jak np. model IC 10A wspomnianej firmy Nomura. Od lat 80 na rynek wkraczają maszyny sterowane numerycznie i tokarskie centra obróbcze CNC, a podział na automaty i półautomaty tokarskie praktycznie przestał obowiązywać – tokarki stosowane w przemyśle powszechnie wyposaża się w urządzenia do automatyzacji podawania i mocowania przedmiotów na obrabiarce. Warto wspomnieć, że do chwili obecnej sama tylko firma Nomura sprzedała 15 tys. tokarek CNC.

Automaty typu szwajcarskiego

Jednym z typów tokarek, w jakim specjalizuje się obecnie firma Nomura DS są tokarki typu szwajcarskiego - swiss-style lathe. Tokarka "szwajcarska" jest tokarką o dość specyficznej, nietypowej konstrukcji, która zapewnia ekstremalną, dochodzącą nawet do kilku mikrometrów, dokładność automatycznej, kompleksowej obróbki detalu. Tokarka ta wyposażona jest zazwyczaj w dwa wrzeciona, które mogą przemieszczać się wzdłuż osi Z. Drugie z wrzecion, nazywane też wrzecionem tylnym lub przechwytującym, ma możliwość dodatkowego ruchu "w bok" wzdłuż osi X obrabiarki. Oba wrzeciona, główne i przechwytujące, wyposażone są w uchwyty z tuleją zaciskową, a po środku, pomiędzy nimi, nieruchomo w osi Z obrabiarki znajduje się łożyskowana tuleja prowadząca, która służy do podtrzymywania i usztywniania toczonego przedmiotu.

Wszystkie narzędzia wykorzystywane podczas obróbki znajdują się na specjalnej ruchomej ramie, która może przemieszczać się wzdłuż osi X, Y (poziom, pion). Sam proces toczenia odbywa się tuż przy tulei prowadzącej, gdzie obrabiany przedmiot jest najlepiej usztywniony i nie wpada w drgania. Rama z narzędziami dojeżdżając do przedmiotu rozpoczyna proces jego obróbki, a ruch posuwowy, niezbędny do toczenia wzdłuż osi Z (w obu kierunkach) realizowany jest przez wrzeciono główne. Za ruch posuwowy wzdłuż dwóch pozostałych osi X i Y odpowiada rama z narzędziami. Kiedy zachodzi potrzeba obrobienia tej części przedmiotu (np. czoła pręta), która znajduje w uchwycie zaciskowym głównego wrzeciona, przedmiot przekazywany jest wówczas do wrzeciona przechwytującego. Po jego zaciśnięciu i wprowadzeniu w ruch obrotowy, obrabiarka może swobodnie wykonać wszystkie operacji obróbcze, podobnie jak miało to miejsce w wypadku wrzeciona głównego.

Wrzeciono główne wraz z tuleją prowadzącą wykorzystywane jest do wszystkich podstawowych operacji obróbczych, zaś tylne do operacji pomocniczych. W najprostszym przypadku wrzeciono przechwytujące może być również wykorzystane do podawania elementów i ich odcinania, co w pełni zautomatyzuje proces obróbki. W wypadku małych, prostych elementów proces obróbki trwa wówczas nie dłużej niż 10 do 15 sekund i eliminuje konieczność korzystania podczas obróbki z innych maszyn.

Jednak automaty tokarskie typu szwajcarskiego mają znacznie większe możliwości obróbcze i są w stanie realizować znacznie bardziej skomplikowane operacje. Za sprawą tego że wrzeciono tylne może poruszać się „na bok” wzdłuż osi X istnieje możliwość „dojechania” z obrabianym przedmiotem do zestawu dodatkowych, obrotowych narzędzi skrawających. Są one napędzane są przez niezależne od wrzecion niewielkie silniki. Tego typu narzędziami mogą być np. wiertła czy frezy, które w znaczący sposób zwiększają możliwości obróbki detalu na jednym stanowisku. Na przykład, wrzeciono tylne trzymając nieruchomo (bez obrotu) obrabiany przedmiot i dojeżdżając kilkakrotnie do obracającego się wiertła może wykonać szereg otworów wzdłuż całej bocznej linii wałka. Jako przykład użycia frezu może posłużyć sposób wykonania sześciu płaski powierzchni tworzących główkę śruby. Tylne wrzeciono musi wówczas obrócić za każdym razem wałek o 1/6 obrotu i następnie dojechać przy zachowaniu odpowiedniego posuwu do obracającego się frezu. Jak widać tego typu narzędzia pomocnicze zwiększają możliwość produkcji skomplikowanych detali na tokarce typu szwajcarskiego.

Automaty tokarskie typu swiss-style firmy Nomura

Jak już wspomnieliśmy, obecnie japońska firma Nomura specjalizuje się w produkcji automatów tokarskich typu szwajcarskiego. Jej maszyny charakteryzują się wszechstronnością obróbki, która wynika z zastosowania dużej liczby liniowych osi (maksymalnie do siedmiu), wzdłuż której mogą się przemieszczać narzędzia lub obrabiane przedmioty. Co ciekawe, obrotowa oś B zrealizowana została jako skrętna listwa narzędziowa, której pozycję można ustalać w taki sposób, że dojazd do niej tylnego wrzeciona może być zrealizowany pod różnymi kątami, co daje dodatkowe możliwości obróbki detalu.

Automaty Nomura przeznaczone są do średnio i wielkoseryjnej obróbki przedmiotów powstających z pręta. Maksymalna obrabiana średnica to 32 mm. Obrabiarki Nomura charakteryzują się też bardzo duża sztywnością konstrukcji. Uzyskano ją dzięki wykorzystaniu nietypowych korpusów maszyny, które są zintegrowanymi odlewami. Dzięki temu znacznie lepiej absorbują drgania i wibracje podczas obróbki. Z kolei, wykonane na wzór "jaskółczego ogona" prowadnice ślizgowe zapewniają większą ogólną wytrzymałość maszyny na siły skrawające.

Wszystkie te elementy, oraz charakterystyczne dla obrabiarek Nomura, ręczne skrobanie powierzchni ślizgowych, zapewnia wysoką wydajność i dokładność przy wykonywaniu operacji precyzyjnego toczenia, wiercenia, gwintowania i frezowania. Na tle konkurencji, tokarki firmy Nomura wyróżniają się bardzo krótkim czasem cyklu obróbczego, który znacznie zwiększa wydajność maszyny predysponując ją do produkcji wielkoseryjnej. Warto też wspomnieć o tym, że Nomura ma bardzo wysoki udział w rynku azjatyckim. Na przykład, na Tajwanie 65% tokarek to tokarki firmy Nomura. Sprzedawanych jest tam rocznie ponad 200 obrabiarek, które trafiają głownie do przemysłu elektronicznego i motoryzacyjnego. W samej Japonii z maszyn produkowanych przez Nomurę korzysta aż 2700 firm, a łączna liczba sprzedanych do tej pory obrabiarek przekroczyła już 30 tys.

Nomura NN-32UB8K2

Na zakończenie warto przyjrzeć się typowej tokarce typu szwajcarskiego i jej możliwościom obróbczym. Dla przykładu weźmy jedną z popularnych maszyn firmy Nomura - model NN-32UB8K2. Jest to obrabiarka 5-osiowa pozwalająca obrabiać detale o maksymalnej możliwej dla tego producenta średnicy - czyli 32 mm.

Obróbka na tej maszynie możliwa jest w pięciu osiach liniowych. Charakteryzuje się ona wysoką sztywnością listew narzędziowych oraz wrzecion – zarówno głównego, jak i przechwytującego. Co ciekawe, listwy narzędziowe wykonano ze specjalnego odlewu żeliwnego, które jest bardzo odporne na ścieranie. Również z żeliwa w postaci odlewu wykonane zostały wszystkie elementy konstrukcyjne obrabiarki. Dzięki temu charakteryzuje się ona doskonałym tłumieniem wibracji oraz dużą sztywnością, co przekłada się na zwiększenie żywotności wykorzystywanych narzędzi obróbczych. Całkowita masa tokarki to 2350 kg.

Do sterowania pracą obrabiarki wykorzystano system CNC Mitsubishi Meldas M70V, który charakteryzuje się m.in. dużym, 10,4-calowym wyświetlaczem operatorskim zapewniającym dobrą widoczność. Co więcej, panel ten jest ruchomy, co dodatkowo zwiększa komfort obsługi. System M70V odpowiada również za sterowanie osią C. Przygotowany program sterujący może mieć maksymalną wielkość do 500 kB. Możliwe jest też programowanie funkcji makro oraz istnieje opcja programowania "w tle".

Jeśli chodzi o dane techniczne modelu Nomura NN-32UB8K2 to, warto zaznaczyć, że obrabiarka może wykorzystywać łącznie do 23 sztuk narzędzi, a maksymalna długość obróbki to 190 mm. Dokładność pozycjonowania dla osi C1/C2 to zaś 0,0001°. Wrzeciono główne obraca się z maksymalną prędkością obrotową 8000 obr./min (moc silnika 5,5 kW), zaś przechwytujące z prędkością 6000 obr./min (3,7 kW). Maksymalne obroty narzędzi napędzanych to również 6000 obr./min, przy czym w tym wypadku moc silnika narzędzi napędzanych wynosi 0,75 kW. Prędkość posuwu roboczego określona została na 24 m/min.

Zobacz pokaz obróbki na automacie tokarskim typu szwajcarskiego

Jeśli są Państwo zainteresowani obrabiarkami Noumura zapraszamy do bezpośredniego kontaktu z naszym Kierownikiem Produktu.

Dariusz Magdziarz
+48 602 722 562
dariusz.magdziarz@abplanalp.pl