ЦНЦ ротациони сто је прецизан рад-уређај за позиционирање који се монтира на ЦНЦ глодалицу, обрадни центар или брусилицу и додаје контролисану ос ротације - обично означену А, Б или Ц у зависности од њене оријентације - постојећим Кс, И и З линеарним ак машине на машини. Једноставно речено, држи радни комад и ротира га до тачних угаоних позиција под контролом програма, тако да алат за сечење може да обрађује карактеристике на више страна, око обима или дуж закривљене површине, а да оператер не заустави машину, откопча део и ручно га поново позиционира. За разлику од ручне дељиве главе, која само индексира део под фиксним угловима и не може да се помера док је резач укључен, ЦНЦ ротациони сто може да се ротира континуирано и истовремено са линеарним осама, што га чини способним и за једноставно индексирање и за потпуно контурисање са више-оса. То је један од најчешћих и најисплативијих-начина за проширење могућности стандардног три{8}}осног обрадног центра, и постао је стандардни додатак у радњама, радњама за калупе, произвођачима ваздухопловних и медицинских компоненти и великим{9}}производним објектима.
Физички, ЦНЦ ротациони сто се састоји од кружног радног стола монтираног на прецизним лежајевима, погонског система који ротира сто, уређаја за повратну информацију о положају (обично ротациони енкодер или кружна решеткаста скала), стезног или кочионог механизма за чврсто закључавање стола током тешких резова и кућишта које се монтира на сто машине или структуру машине. Сто има Т-прорезе или прецизан отвор за причвршћивање радног комада, а центар ротације је поравнат са координатним системом машине тако да ЦНЦ контрола може да израчуна тачан положај алата у односу на ротирајући део. Величине се крећу од малих столова од 100 мм за деликатне медицинске и електронске компоненте до више-метарских столова за велике ваздухопловне структуре, опрему за производњу електричне енергије и компоненте тешке машине. Избор величине, типа погона и класе тачности у потпуности зависи од делова који се обрађују и потребних толеранција.
Како то функционише: Ворм Геар вс Дирецт Дриве
Погонски систем је оно што одређује тачност, брзину, крутост и цену ротационог стола, а данас постоје два фундаментално различита приступа. Традиционални и још увек најчешћи дизајн је погон са пужним зупчаником: серво мотор окреће пужни вијак, који се спаја са пужним точком причвршћеним за ротациони сто, обезбеђујући велику редукцију зупчаника која даје висок обртни момент и фину угаону резолуцију. Столови са пужним зупчаницима су робусни, релативно јефтини и способни да издрже тешка оптерећења и велике силе резања, што их чини радним коњем опште машинске обраде и тешке индустрије. Њихово ограничење је механички зазор - мали зазор између пужа и зубаца пужног точка - који се мора свести на минимум кроз прецизну производњу, преднапрезање, а понекад и двоструки-пужни дизајн. Чак и уз пажљиво предоптерећење, остаје заостали зазор и хабање током времена, а трење у зупчанику ограничава максималну брзину ротације и динамички одговор. За већину индексирања и средње{8}}радова контурисања, добро-направљен сто са пужним зупчаницима је савршено адекватан и представља најбољу вредност.
Новији и{0}}приступ са вишим перформансама је мотор са директним{1}}мотором, често скраћено ДДР. У столу са директним-погоном, мотор са трајним магнетом са великим-моментом је монтиран директно на осу ротације, са ротором мотора причвршћеним за сам сто и статором причвршћеним за кућиште - нема зупчаника, каиша или спојнице између мотора и стола. Ово у потпуности елиминише зазор, уклања трење и хабање погонског склопа и даје изузетно висок динамички одзив: сто може да убрза и успори скоро тренутно, да постигне велике брзине ротације и задржи позицију са изузетном крутошћу. Повратна информација о позицији је обично скала кружне решетке високе{8}}резолуције (често са резолуцијом испод-лучне секунде) постављена директно на ос ротације, дајући потпуну затворену-петљу контролу над стварним положајем стола, а не положајем мотора. Столови са директним{12}}погоном су стандард за -брзину пет-осинских машина, прецизну обраду калупа и калупа, компоненте ваздухопловних турбина, медицинске имплантате и било коју примену где је потребно глатко, тачно и истовремено ротационо кретање. Њихов компромис је већи трошак и, у неким дизајнима, мањи континуирани обртни момент од стола са пужним зупчаницима исте величине, иако су модерни дизајни мотора обртног момента значајно смањили овај јаз. Трећа, специјализована опција је предњи{17}}зупчаник или Хиртх спојни сто за индексирање, који користи пар прецизно-обрађених чеоних зупчаника за закључавање стола у фиксне угаоне положаје са изузетном прецизношћу и крутошћу - идеалан за високу{{20}континуалну силу индексирања мацхи.
Ротациони столови 4. осе против 5. осе
ЦНЦ ротациони столови су широко категорисани по томе колико ротационих оса обезбеђују, а то одређује какву врсту обраде омогућавају. Ротациони сто са 4.-осом обезбеђује једну ротациону осу - обично А-ос (ротирајући око Кс-осе) када је монтиран хоризонтално на вертикални обрадни центар, или Ц-ос (ротирајући око З-осу -када је постављена највише за 8 ос} уобичајени тип. Са 4. осовином, машина са три-осне може да ротира део ради машинских карактеристика са више страна, да буши радијалне рупе око цилиндра, сече зупце или клинове зупчаника, глода спиралне жлебове и брегасте профиле и обрађује било коју функцију која захтева да део буде оријентисан под углом. Кључно ограничење 4. осе је да алат може приступити делу само из праваца који су управни на осу ротације; не може да нагне део да би секачу приказао површине под углом или подрезане површине. За призматичне делове са карактеристикама на четири или пет страна, цилиндричне делове и компоненте које захтевају машинску обраду по ободу, 4. оса је обично довољна и нуди најбољи поврат улагања.
Ротациони сто са 5-осом - тачније назван ротационим столом са 5-окретањем или стожером - обезбеђује две ротационе осе, обично осу нагиба (А или Б) и ротирајућу осу (Ц), постављене заједно тако да се радни комад и ротирају и окрећу. Ово даје алату за сечење приступ практично свакој површини дела у једном подешавању, омогућавајући машинску обраду сложених тродимензионалних-површина као што су лопатице и импелери турбина, шупљине калупа и калупа, ваздушне структурне компоненте, медицински имплантати и било који део са сложеним угловима или подрезима. У потпуно симултаном режиму од пет-осе, свих пет оса (Кс, И, З и две ротационе осе) се померају у исто време, омогућавајући резачу да прати сложену 3Д путању алата уз одржавање оптималног угла сечења - нешто немогуће на машини са три- или четири-. Ротациони столови са пет-оси долазе у неколико конфигурација: столови у-стилу у којима се део држи између два носача и ротира на нагнутој оси, уграђени-у машине са пет-оси где су ротационе осе део структуре машине, и додатни сто{17} који се поставља на пето{9} сто{18} на стандардну машину са три{22}}осе. Додавање табеле са пет{23}}оса постојећој машини са три{24}}осе је уобичајен начин да се добије пето{25}}способност уз делић цене новог обрадног центра са пет оса, иако захтева посебну пажњу на кретање машине, зазор и компатибилност система управљања.
Кључне спецификације перформанси
Приликом процене ЦНЦ ротационог стола, неколико спецификација одређује да ли ће он бити адекватан за дату примену, а њихово разумевање спречава уобичајену грешку куповине само на основу пречника стола. Тачност позиционирања (или тачност индексирања) је максимална разлика између командоване угаоне позиције и стварне позиције табеле, мерена у лучним секундама (једна лучна секунда је 1/3600 степена). Пужни зупчаници опште намене - обично постижу ±10 до ±30 лучних секунди; прецизни пужни зупчаници или столови са директним{7}}погоном постижу ±2 до ±5 лучних секунди; и ултра{10}}прецизни директни-столови са кружним решеткама високе-резолуције могу постићи ±1 лучну секунду или боље. Поновљивост је способност табеле да се више пута враћа на исту позицију и често је важнија од апсолутне тачности за производни рад - табела са добром поновљивошћу може да се надокнади за мале систематске грешке, док табела са лошом поновљивошћу не може. Прецизне табеле обично нуде поновљивост од ±0,5 до ±2 лучне секунде.
Зазор, количина зазора у погону када је смер обрнут, је критична спецификација за столове са пужним зупчаницима и у суштини је нула за столове са директним{0}}погоном. Прекомерни зазор изазива грешке у позиционирању када сто промени смер, видљиво као сведоци на радном комаду или неусклађене карактеристике преко тачке преокрета. Максимална брзина ротације одређује да ли сто може да одржи корак са брзином помака која је потребна за велике -контурне - столове са пужним зупчаницима често ограничени на 20–100 о/мин, док столови са директним{7}}може да достигну неколико стотина о/мин или више. Капацитет носивости, како статичка (тежина коју сто може да издржи када мирује) тако и динамичка (тежина коју може тачно да позиционира док се ротира и убрзава), мора да премаши тежину радног комада плус учвршћење, са сигурносном маргином. Пречник стола одређује максималну величину радног комада, а висина центра (растојање од стола машине до центра ротације) мора да буде компатибилна са ходом З-осе машине и дужином алата. Момент стезања, сила држања кочнице стола када је закључана, одређује коликој сили резања стол може да издржи током индексиране обраде без померања. Коначно, компатибилност са ЦНЦ контролом машине - Фануц, Сиеменс, Митсубисхи, Хеиденхаин или други - и доступност исправног погона осовине, интерфејса за повратне информације и функција М-кода за стезање/отпуштање су од суштинског значаја и често се занемарују до инсталације.
Зашто је то важно: више-обрада лица у једном подешавању
Највећи разлог зашто су ЦНЦ ротациони столови важни је то што омогућавају машинску обраду више страна дела у једној поставци, а то има каскадне предности за тачност, продуктивност и цену. Замислите једноставан правоугаони блок који захтева глодање, бушење и урезивање на све четири бочне стране плус врх. На стандардној машини са три-осе, руковалац обрађује врх и једну страну, затим зауставља машину, откопчава део, окреће га на следећу страну, означава га, поново га стеже и покреће следећи програм - понављајући ово за сваку страну. Свако поновно{5}}учвршћивање уноси малу грешку у позиционирању: део може да се помери за неколико микрона, да се мало ротира или стегне неравномерним притиском. Ове грешке се акумулирају у подешавањима, тако да се однос између карактеристика на различитим странама - перпендикуларност рупа, паралелизам супротних страна, тачност положаја унакрсних-рупа - смањује са сваким поновним-стезањем. За делове са малим геометријским толеранцијама, ове акумулиране грешке могу значити разлику између одговарајућег дела и отпада. Са ротирајућим столом са 4.-осом, део је причвршћен једном, а сто се ротира да би представило сваку страну резачу. Све карактеристике су машински обрађене из једног подешавања, тако да је геометријски однос између сваког лица сачуван до тачности машине и ротационог стола - нема акумулиране грешке при подешавању. Због тога су ротациони столови од суштинске важности за делове који захтевају прави положај, перпендикуларност или толеранцију паралелизма на више страна, као што су хидраулички разводники, кућишта мењача, тела вентила и структурне ваздухопловне компоненте.
Осим прецизности, обрада у једном{0}}окрућењу драматично смањује време циклуса и трошкове рада. Време утрошено на заустављање машине, отварање врата, отпуштање, поновно-фиксирање, индикацију и поновно стезање није-време за производњу - лако се може додати 5 до 15 минута по страни, а за део са пет страна, то је пола сата или више времена мировања машине по делу. У високо{8}}производном окружењу, то време мировања се директно претвара у нижу искоришћеност машине и већу цену по делу. Са ротационим столом, ротација од једног лица до другог траје неколико секунди, а машина ради непрекидно од прве до последње операције. Ово такође ослобађа оператера да брине о другим машинама, обавља инспекцију или припрема следећи посао, уместо да буде везан за једну машину ради поновног-причвршћивања. За радње које имају мале серије сложених делова, смањење времена подешавања је често најубедљивија предност: део који је раније захтевао пет подешавања и пола дана машинског времена сада може да се заврши у једном подешавању и у делићу времена, чинећи радњу конкурентнијом у погледу понуде и бржом испоруком.
Сложена геометрија и симултана обрада
Иако је-индексирање са више лица најчешћа употреба ротационих столова, њихова најмоћнија могућност је истовремена обрада са више-оси - која ротира радни предмет док се линеарне осе померају, тако да резач прати сложену тродимензионалну путању- То је оно што омогућава обраду делова који би били немогући, или бар изузетно тешки и дуготрајни-на машини са три-осне. Класичан пример је лопатица турбине или радно коло: уврнута, закривљена површина аеропрофила различите дебљине и сложених углова, где резач мора да одржава прецизан угао према површини у свакој тачки да би се избегло изрезивање и постигла захтевана завршна обрада површине. Обрада лопатице турбине на машини са три -осе захтевала би десетине подешавања, од којих би свако представљало мали део површине резачу, а чак и тада би површина била фасетирана и захтевало би опсежно ручно полирање. На машини са пет{11}}осних осовина са ротирајућим столом, сечиво је причвршћено једном, а резач прати целу површину у непрекидној путањи алата док се сто ротира и нагиње да би одржао оптимални угао сечења - дајући прецизну, глатку површину у делићу времена.
Остали делови који зависе од истовремене ротационе обраде обухватају шупљине калупа и калупа са сложеним 3Д површинама, где пет-осна обрада омогућава употребу краћих, чвршћих алата за сечење (јер глава може да се нагиње да би досегла дубоке шупљине без дугог продужетка алата), смањујући угиб алата и побољшавајући завршну обраду површине и век трајања алата. Ваздухопловне структурне компоненте - ребра, кракови и конзоле са џеповима, рампама и угаоним елементима - се обрађују брже и прецизније на пето-оној опреми. Медицински имплантати, као што су протезе кука и колена, зубни упорници и кичмени имплантати, имају сложене органске облике који захтевају контурисање у пет-оси како би одговарали анатомији пацијента и постигли прецизну завршну обраду потребну за биокомпатибилност. Чак иу режиму са четири-осе, истовремена обрада омогућава спиралну интерполацију (сечење спиралног жлеба или навоја ротацијом дела уз померање З-осе), цилиндричну машинску обраду, сечење пужног зупчаника и глодање спиралних жлебова на бургијама и крајњим глодалима. За произвођаче који праве било који од ових типова делова, ротациони сто није опциони додатак -, већ технологија која омогућава производњу дела по конкурентној цени.
Тачност, поновљивост и доследност квалитета
У прецизној производњи, квалитет сваког дела је само онолико добар колико је најмање тачна карика у ланцу процеса, а за делове са угаоним или обимним карактеристикама, ротациони сто је често та критична карика. Висок-квалитетни ротациони сто са тачношћу позиционирања на нивоу лучне секунде-нивоа и поновљивошћу испод-лучне секунде обезбеђује да свака рупа избушена под углом, сваки исечен зуб зупчаника, сваки прорез изглодан око обима и свака површина обрађена под сложеним углом треба да буде позиционирана тачно тамо где је део батцх, {4} део треба да буде позициониран после { део{4 пакета}. Ова конзистентност је неопходна за заменљиве делове у склоповима: ако је круг завртња на прирубници индексиран са грешком од ±30 лучних секунди на једном делу и грешком од ±5 лучних секунди на другом, рупе се можда неће поравнати у склопу и делови неће бити заменљиви. У -производњи великих количина аутомобилских, хидрауличних и пнеуматских компоненти, где делови морају да се склапају без ручног монтирања, конзистентност положаја коју обезбеђује прецизни ротациони сто је предуслов за процес.
Поновљивост је посебно важна у производњи јер директно утиче на способност процеса - на статистичку меру да ли процес може доследно да држи толеранцију. Ротациони сто са лошом поновљивошћу уводи насумичне угаоне варијације које се не могу компензовати померањем програма, а ова варијација се показује као раштркане позиције рупа, неуједначен размак између зубаца или неусклађене површине на деловима. Табела са одличном поновљивошћу, чак и ако је њена апсолутна прецизност нешто нижа, омогућава да се процес подеси са једним помаком, а затим да се ради доследно, дајући висок Цпк (индекс способности процеса) и ниску стопу отпада. Због тога многи произвођачи прецизних производа наводе поновљивост као примарни критеријум при избору ротационог стола, и зашто улажу у директне-погонске столове са повратном информацијом кружне решетке високе-резолуције чак и када би јефтинији сто са пужним зупчаником могао да испуни спецификацију номиналне тачности. Током трајања производног циклуса, смањење отпада, прераде и времена инспекције из табеле која се може поновити далеко надмашује вишу набавну цену.
Продуктивност, аутоматизација и утицај на трошкове
Финансијска основа за ЦНЦ ротациони сто почива на три стуба: смањеном времену подешавања, смањеном руковању деловима и труду, као и могућности преузимања сложенијих и{0}}више маргиналних послова. Смањење времена подешавања је већ дискутовано - замена више ручних подешавања једном аутоматизованом ротацијом може да скрати време не-сечења по делу за 50% или више, директно повећавајући коришћење машине и излаз. У радњи где време постављања доминира за мале серије, ово може значити разлику између зараде на послу и његовог губитка, и омогућава продавници да цитира конкурентније и добије посао који би иначе припао већем конкуренту. Смањење руковања делом је подједнако важно: сваки пут када руковалац уклони део, поново га-фиксира и поново утовари у машину, постоји ризик од оштећења, неусклађености и повреда - посебно за тешке или незгодне делове. Ротациони сто елиминише већину овог руковања, побољшавајући безбедност на радном месту и смањујући могућност оштећења делова која доводе до отпада.
Аутоматизација је трећи стуб. Ротациони столови су инхерентно компатибилни са роботским утоваром и мењачима палета, јер се део једном фиксира на ротациони сто (или на палету монтирану на њега), а затим се машински обрађује. Ово знатно олакшава примену без надзора или угађање-машинске обраде: робот учитава бланко на ротациони сто, машина покреће комплетан програм укључујући све ротационе операције, а робот истоварује готов део - без интервенције оператера да окрене или поново-причврсти део}у средини{5}.{5} За произвођаче који користе делове-велике запремине, ово може да удвостручи или утростручи ефективну снагу машине тако што ће јој омогућити да ради током пауза, ноћи и викенда. Коначно, ротациони сто проширује опсег послова који радња може да преузме. Делови који захтевају рупе под углом, -машинску обраду са више лица, спиралне карактеристике или 3Д површине - који би претходно били одбачени или послати специјалисти - постају изводљиви на стандардном обрадном центру са додатком ротационог стола. Ово проширење могућности често отвара потпуно нове сегменте купаца и већу{15}}маржу, чинећи ротациони сто једном од-улагања са највећим повраћајем које машинска радња може да направи.
Избор правог окретног стола
Избор правог ЦНЦ ротационог стола захтева усклађивање могућности стола са специфичним деловима и процесима, уместо да једноставно купите највећи или најскупљи сто на располагању. Прво питање је какав ће посао обављати сто: чисто индексирање (ротирање до фиксних углова, а затим стезање ради сечења) захтева чврст, прецизан сто са јаком стегом, али велика брзина ротације и динамички одговор су мање важни - добар сто са пужним зупчаником је идеалан и исплатив-. Истовремено контурисање (ротирање током сечења, посебно за 3Д површине) захтева глатко кретање-без зазора, високу динамичку реакцију и прецизну повратну информацију о положају - сто са директним-столом је обично прави избор или високо{8}}прецизан сто са пужним зупчаником за мање захтевно контурисање. Друго питање је број осовина: да ли ће 4. оса управљати деловима или је потребна права 5-оса? Многе продавнице више-купују пето-могућност када би 4. оса обавила 80% њиховог посла уз половину цене, док друге мање-купују и онда не могу да преузму сложене 3Д радове – одлука треба да се заснива на стварној мешавини делова, а не на будућим спекулацијама.
Величина и носивост морају бити усклађени са највећим радним комадом и учвршћењем које ће сто носити, са сигурносном маргином од 20–30% за динамичка оптерећења током убрзања. Пречник стола треба да пристане на део и учвршћење без претераног надвијања, а висина центра мора да стане у ход З-осе машине са најдужим алатом који се користи. Захтеви за тачност треба да буду вођени најстрожом толеранцијом углова на деловима, са тачношћу табеле најмање 3-5 пута бољом од толеранције дела (стандардно правило мерача). Компатибилност управљачког система мора бити верификована пре куповине: табела мора да буде подржана од стране ЦНЦ контроле машине, са исправним погоном осовине, сигналом повратне информације и функцијама М-кода за стезање/одстезање, а машина мора имати доступну осовину и довољно меморије и могућност гледања унапред за истовремене више{10}}програме са више оса. Разматрања о инсталацији - управљање кабловима, заштита расхладне течности, евакуација струготине и да ли ће сто бити трајно монтиран или премештен између машина - такође утичу на избор. Коначно, након{15}}подршка након продаје, доступност резервних делова, услуге калибрације и репутација произвођача у погледу квалитета и издржљивости требало би да имају велику тежину, јер је ротациони сто прецизан инструмент који ће требати периодично одржавање и поновну калибрацију током радног века.
Закључак
ЦНЦ ротациони сто је много више од једноставног прибора који окреће радни предмет - то је компонента која трансформише троосну машину из ограничене платформе за обраду са једним лицем у флексибилни више-осни производни систем способан да производи сложене, високо{4}}прецизне делове у једној јединици. Додавањем контролисане ротационе осе, елиминише се акумулирана грешка поновљеног поновног-фиксирања, чува геометријска тачност карактеристика на више страна, омогућава машинску обраду сложених 3Д површина и спиралних карактеристика које би иначе биле немогуће и драматично смањује-непродуктивно време подешавања и руковања. Било да се ради о столу са пужним зупчаником који обезбеђује круто, исплативо{10}}индексирање за тешке призматичне делове, сто са мотором са директним{11}}мотором са обртним моментом који пружа прецизност у лучној секунди и великом-истовременом контурисањем за ваздухопловне и медицинске компоненте, или сто за потпуно откључавање од пет{13} Могућност пет-осовина на постојећој машини, ротациони сто је једна од-улагања са највећим повратом коју произвођач може да направи. Повећава искоришћеност машина, смањује радну снагу и отпад, омогућава аутоматизацију и -угаси производњу и проширује опсег послова које радња може исплативо да преузме. За било коју радњу која жели да оде даље од једноставне обраде са три{19}}осе, побољша тачност и конзистентност делова и да се такмичи за сложенији и{20}}вреднији рад, додавање правог ЦНЦ ротационог стола је често најупечатљивија доступна надоградња.
