Ось Y и ее появление на токарных станках с ЧПУ

Ось Y была впервые представлена в конструкции токарно-фрезерных станков в 1996 году и использовалась на станке с контршпинделем. Концептуально идея оси Y в ЧПУ-станках возникла из-за ограничений, связанных с использованием полярной системы координат, и сложностей в программировании из-за нее же. Ограничения в области электроники, уже достаточно продвинутой на тот момент, тут совершенно не при чём.

Расположение сервоприводов осей X и Y на токарном станке

Первостепенная задача, которая помогла бы решить ось Y на токарном станке, – это создание лыски на детали, представляющей собой тело вращения.

Разумеется, лыску возможно создать с использованием только оси X и блокировки шпинделя осью С, посредством приводного инструмента. Но в таком случае существуют ограничения по технологичности детали.

В данном случае невозможно изготовить лыску без оси Y, т.к. перпендикулярная поверхность будет вогнутой.

Использование оси Y позволило решить эти проблемы, а также получить дополнительное преимущество в виде возможности сместить центр детали. Таким образом, добавление оси Y на токарно-фрезерный центр позволило устранить множество вторичных операций.

Одним из преимуществ оси Y является возможность простого программирования и лучшего выбора инструмента при фрезеровании простых плоских поверхностей или шестигранников по наружному диаметру детали. Сверление отверстия, смещенного относительно оси вращения, теперь тоже не является проблемой. И, разумеется, благодаря дополнительной оси Y фрезеровать идеально плоскую поверхность лыски не составляет труда, т.к. это можно делать торцом цилиндрической фрезы, постепенно фрезеруя поверхность слой за слоем. Это также позволяет значительно лучше контролировать допуски на размеры.

Существует мнение об использовании оси Y для привязки инструмента к оси вращения детали. Но смещение инструмента от центра может указывать на проблему с центрированием револьверной головы станка, и лучший способ исправить это – отрегулировать сам револьвер. Следует также использовать качественные держатели инструмента, чтобы избежать подобной ситуации в будущем. Тем не менее иногда необходимо использовать ось Y, чтобы поместить инструмент в центр. Например, при работе с инструментом маленького размера или при наличии втулки и удлинителя деталь может находиться выше или ниже центра. В этом случае ось Y поместит инструмент в центр для улучшения условий обработки.

Ось Y в токарно-фрезерных станках снимает множество ограничений на определенные токарно-фрезерные обработки. Например, при типовой операции, такой как фрезерование простой шпоночной канавки небольшого размера на валу, дополнительная ось Y cможет полностью раскрыть свой потенциал.

Для наглядности представим процесс фрезерования шпоночного паза шириной 6 мм только с помощью оси X и блокировки шпинделя с помощью оси C. Сперва можно использовать фрезу Ø 5 мм для черновой обработки и концевую фрезу Ø 6 мм для чистовой обработки, однако если допуск для этого размера маленький, например, ±0,02 мм, нет никакой гарантии, что паз будет в допусках. А при фрезеровании с использованием оси Y оператор легко сделает чистовую обработку каждой из сторон паза в пределах необходимого допуска с применением фрезы меньшего диаметра.

Обрабатывая более сложные детали, прямоугольные или квадратные карманы можно фрезеровать так же, как это делается на вертикальном обрабатывающем центре. Еще одним большим преимуществом оси Y является удаление заусенцев с деталей на токарно-фрезерном станке. Без оси Y эта операция ограничена, что снижает возможность выполнения детали за одну базировку.

Некоторые станки новейших конструкций имеют ось Y как на верхней, так и на нижней револьверной головке, что позволяет выполнять зажимное фрезерование, а также значительно сокращает время цикла. Время и качество обработки также улучшаются за счет возможности одновременно использовать ось Y на обоих шпинделях.

Одновременная обработка с помощью 2-х револьверных голов сразу на 2-х шпинделях

Современные токарные обрабатывающие центры бывают и с тремя револьверными головами. Они предназначены для обработки деталей больших объемов и могут иметь ось Y на всех трех револьверных головах. Подобный станок намного сложнее, чем станок с одной револьверной головой, и уже приходится учитывать эффекты теплового расширения, выделяемого таким большим количеством двигателей. Разумеется, некоторые производители справляются с этим лучше. Но при тщательном выборе подходящего трехревольверного станка можно эффективно производить высококачественные сложные детали.

Поскольку детали становятся все более сложными, из-за чего их геометрические допуски усложняются, а цена растет в геометрической прогрессии, металлообрабатывающим производствам нужна ось Y на токарном станке как обязательная функция, а не как дополнительная опция. Сохранение конкурентоспособности за счет использования наилучших доступных технологий является ключом к успешному производству и к процветанию компании в будущем.