Автоматизированное токарное решение для эффективной обработки наружного кольца по внутреннему и наружному диаметру

В современной обрабатывающей промышленности токарные станки играют жизненно важную роль в резке металла и прецизионной механической обработке. От автомобильных компонентов и машиностроительного оборудования до деталей гидравлики и повседневного оборудования - для достижения требуемой точности и отделки поверхности при изготовлении бесчисленного множества изделий используется токарная обработка на токарных станках. Являясь одним из самых фундаментальных металлообрабатывающих станков, токарный станок уже давно стал незаменимым элементом оборудования в механообрабатывающих цехах.

Во время промышленных выставок можно легко заметить, что токарные станки и обрабатывающие центры всегда занимают значительную часть выставочного зала. Благодаря непрерывному прогрессу в области автоматизации и цифрового производства токарные станки превратились из ручных и полуавтоматических в высокоинтеллектуальные и автоматизированные системы ЧПУ. Эти современные токарные станки сочетают в себе точность, эффективность и гибкость, удовлетворяя потребности как мелкосерийного, так и массового производства.

I. Разработка и типы токарных станков

К традиционным токарным станкам относятся токарные станки с механическим приводом, токарные станки с ЧПУ и многофункциональные токарно-фрезерные станки с соединением. Обычные токарные станки подходят для обработки небольших партий и различных типов деталей, но они в значительной степени зависят от ручного управления. С другой стороны, токарные станки с ЧПУ позволяют добиться более высокой точности и стабильного качества благодаря программно управляемой автоматизации.

С дальнейшим развитием технологий автоматизированные токарные станки стали основной тенденцией. Благодаря интеграции роботизированных манипуляторов, станций погрузки и разгрузки, инспекционных столов и буферных механизмов автоматизированная система токарного станка позволяет обеспечить непрерывную работу в автоматическом режиме. Это снижает трудоемкость, затраты и значительно повышает эффективность производства.

 II. Особенности обработки наружного кольца

Наружное кольцо является важнейшим компонентом автомобильных трансмиссий и обычно используется в корпусах треног и шарнирах постоянной скорости (CV). Его конструкция включает как внутренние, так и внешние круглые поверхности, которые требуют высокой точности, особенно в отношении округлости, соосности и отделки поверхности.

Традиционно обработка таких поверхностей требовала многократной настройки на отдельных токарных станках. Каждая повторная установка увеличивала время цикла и приводила к ошибкам позиционирования. В отличие от этого, автоматизированный токарный станок с ЧПУ может выполнять обработку как по внутреннему, так и по наружному диаметру за одну установку, повышая точность, согласованность и эффективность производства.

III. Обзор автоматизированной системы токарного станка

В представленном решении используется автоматизированный токарный станок с ЧПУ, оснащенный 8-позиционной револьверной головкой и системой быстрой смены инструмента, разработанной специально для высокоточной токарной обработки наружного кольца внутреннего и наружных диаметров. Вся линия автоматизации включает в себя портального робота, кассеты с двойной загрузкой, независимый разгрузочный конвейер, станции контроля и буферные столы, образуя целостную производственную единицу.

Конфигурация системы:

Двухосный портальный робот (конструкция с двумя рычагами) для автоматической загрузки и выгрузки.

Два загрузочных магазина с независимыми каналами - в магазине 1 хранится около 60 штук, в магазине 2 - около 30 штук.

Независимая линия выгрузки длиной около 1 метра обеспечивает плавный выход продукта.

Контрольные столы с одной и двумя станциями для удобства ручной проверки качества.

Буферный стол позволяет избежать взаимодействия двух обрабатывающих головок и синхронизировать разгрузку.

Конструкция робота с двумя захватами обеспечивает одновременную замену деталей, что повышает эффективность загрузки. Готовые детали автоматически размещаются на главной конвейерной линии. Каждый бункер для хранения имеет закрытую конструкцию с V-образным расположением блоков для обеспечения точности центровки. Распределительный блок использует зажимной цилиндр с сервоприводом для перемещения деталей между основным и боковыми магазинами, обеспечивая эффективное распределение материала.

IV. Рабочий процесс механической обработки

1. Загрузка: Портальный робот извлекает необработанные заготовки из магазина и аккуратно помещает их в патрон токарного станка.

2. Процесс токарной обработки: Токарный станок выполняет как черновую, так и чистовую обработку по внутреннему и наружному диаметрам наружного кольца.

Черновая обработка: удаляет излишки материала, формируя основную геометрию.

Чистовая обработка: позволяет получить точные размеры и гладкие поверхности.

3. Выгрузка: После обработки робот извлекает готовую деталь и помещает ее на главный конвейер или буферную станцию.

4. Буферизация и перенос: Чтобы предотвратить столкновение двух головок станка, на буферном столе временно хранятся детали, которые после очистки отправляются на основную линию.

5. Контроль: Детали проверяются вручную на одном или двух столах для контроля. Квалифицированные изделия могут быть повторно отправлены на производственную линию.

Этот полностью автоматизированный процесс обеспечивает стабильную продолжительность цикла, непрерывную работу и стабильное качество при производстве различных партий продукции.

V. Технические и эксплуатационные преимущества

1. Высокая производительность

Автоматизированный токарный станок работает непрерывно с минимальным временем простоя. Робот с двумя захватами обеспечивает быструю замену материала, а револьверная головка с 8 позициями и система быстрой смены инструмента сокращают время простоя, обеспечивая высокую скорость и стабильность производства.

2. Превосходная точность и стабильность

Благодаря жесткой системе шпинделей и высокоточным сервоприводам токарный станок обеспечивает исключительную точность обработки по внутреннему и наружному диаметрам. Сокращение ручного управления еще больше повышает согласованность размеров и повторяемость.

3. Эффективность использования рабочей силы и пространства

Компактная компоновка позволяет одному оператору управлять несколькими токарными станками. Это сводит к минимуму трудозатраты и оптимизирует использование площади цеха.

4. Интеллектуальный мониторинг и прослеживаемость

Токарный станок может быть оснащен системой мониторинга данных, которая регистрирует параметры обработки, количество деталей и сигналы тревоги, обеспечивая прослеживаемость процесса и поддерживая цифровое управление производством.

5. Надежная конструктивная конструкция

Кассеты закрытого типа с V-образным расположением блоков обеспечивают точную подачу. Механизм сортировки с сервоуправлением и система буферизации предотвращают помехи в работе станка и простоя, обеспечивая бесперебойную работу всей токарной линии.

VI. Результаты применения и промышленная ценность

Это автоматизированное токарное решение было успешно внедрено на нескольких заводах по производству автомобильных компонентов, в основном для изготовления корпусов треног и шарниров CV. Система позволяет одному токарному станку выполнять как внутреннюю, так и наружную токарную обработку за один цикл, обеспечивая исключительную эффективность и точность.

Измеренные производственные результаты включают:

Время цикла сокращено на 30% по сравнению с традиционными установками;

Выход продукта превышает 99% при стабильном качестве;

Рабочая нагрузка оператора за смену снижена на 50%.

Эти достижения демонстрируют существенные экономические и технические преимущества внедрения автоматизированного токарного станка для обработки наружных колец.

VII. Вывод

Непрерывное развитие токарных технологий отражает общую трансформацию обрабатывающей промышленности в направлении автоматизации и интеллектуализации. Автоматизированный токарный станок стал не только символом современной эффективности производства, но и основой для достижения неизменно высоких результатов в области качества.

Для таких деталей, как наружное кольцо, требующих высокой точности и производительности, автоматизированный токарный станок обеспечивает идеальный баланс между эффективностью, точностью и надежностью. Благодаря интеллектуальному управлению, сервоприводной автоматизации и гибким системам оснастки токарный станок обеспечивает быстрое время цикла, стабильную производительность и долгосрочную экономию средств.

Заглядывая в будущее, можно сказать, что по мере дальнейшего развития цифрового производства, интеллектуального контроля и подключения к промышленным сетям токарные станки станут неотъемлемой частью интеллектуальных фабрик. Сочетание автоматизированных токарных станков, роботизированной обработки и управления на основе данных позволит создать по-настоящему гибкую автоматизированную среду обработки, устанавливающую новые стандарты точности и эффективности в мировой обрабатывающей промышленности.