Обрабатывающий Центр Mazak (станок Мазак с ЧПУ)

Станки Mazak - это всемирно известное высокотехнологичное металлообрабатывающее оборудование от корпорации Yamazaki Mazak Corporation (Япония, 1919), выпускающее многоцелевые станки, токарные центры с ЧПУ, вертикальные и горизонтальные обрабатывающие центры, станки лазерной резки, а также гибкие производственные системы и программное обеспечение. В 2019 году Yamazaki Mazak Corporation отметила свое 100-летие.

К приоритетным направлениям работы Yamazaki Mazak относится не только изготовление станков с ЧПУ с самым высоким уровнем производительности, но и постоянное улучшение эргономичного дизайна, обеспечивающего непревзойденную легкость эксплуатации.

На рис. 1 представлен общий вид 4-х координатного горизонтально- фрезерного обрабатывающего центра Mazak hcn 5000-II производства «Yamazaki Mazak» (Япония). Рассмотрим его основные узлы (рис. 2). Шпиндель (поз. 1) обеспечивает главное движение резания (вращение инструмента) и приводится в движение электродвигателем с преобразователем переменного тока. Максимальная частота вращения шпинделя зависит от комплектации станка и решаемых задач, в частности, от обрабатываемого материала.

Рис. 1. Общий вид обрабатывающего центра Mazak hcn 5000

На многих предприятии как отечественных, так и зарубежных, для обработки деталей из стали и титана используется Mazak hcn 5000 с максимальным частотой вращения 12000 об/мин, для алюминиевых и магниевых сплавов – 18000 об/мин. Устройство шпиндельного узла представлено на рис. 3. Зажим инструмента в шпинделе производится за счет силы сжатия пружины, а разжим осуществляется гидроцилиндром. Смазка подшипников шпинделя производится с помощь автоматизированной системы «масло-воздух».

Рис. 2. Обрабатывающий центр Mazak hcn 5000-II: 1 – шпиндельный узел, 2 – направляющие оси Y, 3 – колонна, 4 – направляющие оси Х, 5 – станина, 6 –паллета (стол), 7 – серводвигатель переменного тока привода подачи по оси Z, 8 – направляющие оси Z, 9 – шарико-винтовая пара оси Z

Реле давления масла обеспечивает смазку даже при снижении давления воздуха. Для максимального снижения температуры шпинделя, повышающейся из-за нагрева подшипников, снаружи вокруг корпуса шпинделя циркулирует охлаждающая жидкость. Для этого используется трохоидный насос, который всасывает охлаждающую жидкость из бака и подает ее на охладитель, где ее температура понижается. Охлаждающая жидкость поглощает тепло, выделяемое шпинделем, и снова поступает в бак.

Направляющие осей X, Y, Z бывают двух видов: линейные и направляющие скольжения. Направляющие скольжения обладают низкой скоростью перемещения рабочих узлов станка (до 10 м/мин) и точностью интерполяции, но большой жесткостью, поэтому их использование обосновано для универсального оборудования и станков черновой обработки. На современных обрабатывающих центрах и станках с чпу, типа Мазак используют линейные направляющие, обеспечивающие перемещение узлов станка со скоростью до 100 м/мин и обладающих лучшей точностью в сравнении с направляющими скольжения. Поперечное перемещение стола (поз. 6) по направляющим оси Z (поз.8) управляется серводвигателем переменного тока (поз. 7) и шарико-винтовой парой (ШВП, поз. 9). Продольное перемещение колонны по оси X и вертикальное движение шпиндельного узла (поз. 1) по оси Y аналогично управляются серводвигателями и ШВП.

Рис. 3. Шпиндельный узел станка Mazak hcn 5000-II

На рис. 4 и 5 показан общий вид поворотного стола Mazak HCN 5000-II (поз. 6) и ШВП (поз .9) соответственно.

Шарико-винтовая пара представляет собой привод, предназначенный для преобразования вращательного движения в линейное. Конструктивно ШВП состоит из направляющего винта и шариковой гайки, внутри которой вплотную друг к другу располагаются шарики. Они движутся по замкнутому контуру между резьбовыми нитками гайки и винтовой направляющей, обеспечивая гайке поступательное движение. Совершая виток вокруг винта, шарики оказываются в специальной канавке, по которой возвращаются в исходное положение.

Рис. 4. Общий вид поворотного стола обрабатывающего центра Mazak hcn 5000-II: 1 – серводвигатель, 2 – зажимное кольцо паллеты, 3 – поворотный стол

Благодаря наличию тел качения шарико-винтовая пара обеспечивает высокий КПД (более 80%), низкий коэффициент трения и, как следствие, повышенную износостойкость передачи. К достоинствам ШВП также относятся: высокая нагрузочная способность, бесшумность и плавность работы, высокая точность передачи, возможность использования с двигателями небольшой мощности, сравнительно невысокий нагрев в процессе работы, возможность продолжительной непрерывной работы.

Рис. 5. Шарико винтовая пара станка Mazak hcn 5000

Станина обрабатывающего центра Mazak (поз. 5) цельная и изготавливается литьем, что обеспечивает хорошую жесткость конструкции и демпфирующую способность. Станины сложной конфигурации изготавливают сваркой, но в этом случае жесткость ниже, чем у монолитной литой конструкции. Режущий инструмент хранится в инструментальном магазине, приводимым в движение электродвигателем с преобразователем переменного тока. Для снятия инструмента со шпинделя и его перемещения в инструментальный магазин (и наоборот) используется устройство автоматической смены инструмента с ролико-кулачковым механизмом. На рис. 6 представлена система автоматической смены инструмента для магазина с 40/60 инструментами.

Рис. 6. Устройство автоматической смены инструмента обрабатывающего центра (с магазином 40/60 инструментов)

Если Mazak hcn 5000 оснащен инструментальным магазином с числом позиций 80/120/160, то в конструкцию дополнительно вводится манипулятор (рис. 7). Манипулятор переносит патрон с инструментом от магазина к устройству автоматической смены инструмента и обратно.

Рис. 7. Устройство автоматической смены инструмента фрезерного центра (с магазином 80/120/160 инструментов)

Блок манипулятора включает в себя гнездо ожидания на салазках и устройство съема инструмента. В гнезде ожидания на салазках инструмент поворачивается под углом 90° для изменения положения шпоночной канавки патрона. На рис. 8,а и 8,б показана компоновка инструментального магазина для 80 и 160 позиций соответственно.

Рис. 8. Компоновка инструментального магазина фрезерного центра: 80 (а) и 160 (б) позиций

В технических характеристиках обрабатывающих центров касаемо максимально допустимого диаметра используемого режущего инструмента всегда указывается два значения – при наличии и отсутствии инструментов в соседних (смежных) гнездах. Наглядное представление этих вариантов демонстрирует рис. 9.

Рис. 9. Максимальный размер инструмента обрабатывающего центра: а) при отсутствии инструментов в смежных гнездах, б) при наличии

В качестве системы ЧПУ обрабатывающего центра Mazak hcn 5000-II используется Mazatrol MATRIX NEXUS (рис. 10, а). Аналогичная система стоит и на станках MAZAK серий VCN и QTN. На токарно-фрезерных станках серии Integrex и вертикально- фрезерных 5-ти координатных Variaxis применяется система Mazatrol MATRIX (рис. 10, б).

Если вы заинтересованы в том, чтобы купить обрабатывающий центр Mazak, то узнать наличие и актуальную цену вы можете у официального дилера в России, или на сайте производителя Yamazaki Mazak Corporation.

Рис. 10. Система ЧПУ обрабатывающего центра: а) Mazatrol Matrix Nexus б) Mazatrol MATRIX