Токарно-фрезерная обработка на станках с приводным инструментом: возможности и преимущества

Традиционно для изготовления детали, сочетающей элементы вращения (валы, втулки) и фрезерованные плоскости, пазы или отверстия, требовалось последовательное использование токарного и фрезерного станков. Это неизбежно приводило к дополнительным затратам времени на транспортировку, переустановку и повторное базирование заготовки, а также к накоплению погрешностей. Современные станки с числовым программным управлением (ЧПУ) и приводным инструментом (токарно-фрезерные обрабатывающие центры) полностью меняют подход к производству таких деталей. Они позволяют выполнить все операции — точение, фрезерование, сверление, нарезание резьбы — за одну установку, что кардинально повышает точность, сокращает время обработки и снижает себестоимость. Компания «БОРИС-88» с 1998 года специализируется на серийном производстве деталей по чертежам заказчика и активно использует современные токарно-фрезерные центры с приводным инструментом. В этой статье мы подробно разберем, что такое токарно-фрезерная обработка, каковы её преимущества, технологические возможности и для каких деталей она наиболее эффективна. Подробнее о наших возможностях вы можете узнать на странице токарно-фрезерной обработки.

Содержание

• Что такое токарно-фрезерная обработка с приводным инструментом
• Конструкция станков с приводным инструментом
• Основные преимущества токарно-фрезерной обработки
  • Высокая точность и исключение погрешностей переустановок
  • Сокращение времени производства
  • Изготовление деталей сложной геометрии
  • Экономическая эффективность
• Технологические возможности
  • Операции, выполняемые на токарно-фрезерных центрах
  • Обработка с нескольких сторон
  • Работа с различными материалами
• Типовые детали, изготавливаемые токарно-фрезерной обработкой
• Оборудование для токарно-фрезерной обработки в «БОРИС-88»
• Контроль качества при комплексной обработке
• Как заказать токарно-фрезерную обработку деталей

Что такое токарно-фрезерная обработка с приводным инструментом

Токарно-фрезерная обработка — это технология механической обработки, которая объединяет в одном рабочем цикле операции точения (вращение заготовки) и фрезерования (вращение инструмента) [1]. Ключевым элементом здесь является приводной инструмент — вращающийся режущий инструмент (фрезы, сверла, метчики), установленный в специальном устройстве (приводной головке) на суппорте станка. В отличие от обычных токарных станков, где используется только неподвижный резец, станки с приводным инструментом могут останавливать и фиксировать вращение шпинделя с заготовкой (или замедлять его до нужной скорости), и в этом положении обрабатывать деталь вращающейся фрезой или сверлом [2].

Современные токарно-фрезерные центры часто имеют несколько осей управления, что позволяет выполнять обработку под разными углами и создавать сложные пространственные поверхности [2]. Управляющая программа на основе 3D-модели детали координирует все движения: вращение шпинделя, перемещение суппорта по осям X, Z, Y, вращение приводного инструмента и его позиционирование.

Таким образом, за одну установку заготовки можно выполнить полный комплекс операций, которые раньше требовали последовательной обработки на нескольких станках [2].

Конструкция станков с приводным инструментом

Станки с приводным инструментом (токарно-фрезерные обрабатывающие центры) имеют ряд конструктивных особенностей, отличающих их от обычных токарных станков [3]:

• Приводной инструмент: револьверная головка или отдельный шпиндель, в которых устанавливаются вращающиеся инструменты (фрезы, сверла, метчики), имеющие собственный привод вращения [3].
• Система осей: помимо стандартных для токарных станков осей X и Z, часто добавляется ось Y (поперечное перемещение), что позволяет смещать ось инструмента относительно центра вращения заготовки и выполнять фрезерование, сверление и резьбонарезание вне центра [3]. Также может присутствовать ось C (поворот шпинделя с заготовкой для позиционирования) [2].
• Инструментальный магазин и автоматическая смена инструмента: как и на фрезерных станках, современные токарно-фрезерные центры оснащены инструментальными магазинами и автоматическими сменщиками инструмента, что позволяет выполнять множество операций с минимальным участием оператора.
• Высокоскоростной шпиндель: для эффективной обработки фрезами требуется высокоскоростное вращение (до нескольких тысяч или десятков тысяч оборотов в минуту).

Основные преимущества токарно-фрезерной обработки

Комбинированная обработка на станках с приводным инструментом даёт ряд значительных преимуществ по сравнению с традиционными методами [1, 2].

Высокая точность и исключение погрешностей переустановок

При последовательной обработке на разных станках каждая переустановка детали вносит погрешность, связанную с несовпадением баз. Эти погрешности накапливаются и могут привести к несоответствию геометрии чертежу, особенно для деталей с жесткими допусками на взаимное расположение поверхностей (соосность, параллельность, перпендикулярность). Токарно-фрезерная обработка за одну установку полностью исключает этот фактор — все элементы детали создаются относительно единой системы координат, что обеспечивает идеальную точность сопряжений [2].

Сокращение времени производства

Исключение межстаночных перемещений, сокращение времени на установку и выверку заготовки, совмещение операций в одном цикле — всё это резко сокращает общее время изготовления детали. Производительность может вырасти в несколько раз по сравнению с традиционной схемой [2].

Изготовление деталей сложной геометрии

Технология позволяет создавать детали, которые ранее требовали применения сложных приспособлений или были вообще нереализуемы на обычном оборудовании. Например, валы с криволинейными пазами, эксцентриками, многозаходными резьбами и отверстиями, расположенными под разными углами [2].

Экономическая эффективность

Сокращение времени обработки, уменьшение производственных площадей, снижение трудозатрат и процента брака приводят к снижению себестоимости продукции. Особенно это заметно в серийном и крупносерийном производстве, где время цикла критично.

Технологические возможности

Токарно-фрезерные центры с приводным инструментом позволяют выполнять практически все виды операций, характерных для токарных и фрезерных станков.

Операции, выполняемые на токарно-фрезерных центрах

• Токарные операции: наружное и внутреннее точение, растачивание, подрезка торцов, нарезание резьбы резцом, проточка канавок, отрезка [3].
• Фрезерные операции: фрезерование плоскостей, пазов, уступов, карманов, лысок, шпоночных канавок, контурное фрезерование [3].
• Сверлильные и резьбонарезные операции: сверление, зенкерование, развертывание отверстий, нарезание резьбы метчиками (в том числе и на наклонных поверхностях) [3].
• Обработка эксцентриков и сложных профилей: с использованием оси C и Y можно создавать эксцентричные и некруглые элементы.

Обработка с нескольких сторон

Благодаря возможности позиционировать заготовку в любом угловом положении (ось C) и подводить приводной инструмент с разных сторон (оси X, Z, Y), можно обрабатывать деталь с нескольких сторон без переустановки. Например, на валу можно проточить основной контур, затем, не снимая его, развернуть шпиндель и просверлить радиальное отверстие, поднять суппорт и сделать лыску [2].

Работа с различными материалами

Наши токарно-фрезерные центры позволяют эффективно обрабатывать широкий спектр материалов, с которыми мы работаем (подробнее на странице «Материалы»):

• Конструкционные и нержавеющие стали (Сталь 45, 40Х, AISI 304, 316 и др.).
• Алюминиевые сплавы (Д16, Д16Т, АМг, АД31).
• Цветные металлы (латунь Л63, бронза БрОЦС, медь М1, М2).
• Конструкционные пластики (капролон, фторопласт, полиамид, полиацеталь).

Типовые детали, изготавливаемые токарно-фрезерной обработкой

Технология наиболее эффективна для деталей, сочетающих симметрию вращения с фрезерованными или просверленными элементами. На нашем производстве мы изготавливаем следующие виды изделий (полный перечень на странице «Детали на заказ»):

Примеры готовых изделий можно посмотреть в галерее наших работ.

Оборудование для токарно-фрезерной обработки в «БОРИС-88»

Для выполнения токарно-фрезерных работ мы используем современные станки с ЧПУ, оснащенные приводным инструментом и дополнительными осями (токарное оборудование ЧПУ):

Для сложных фрезерных операций также задействуются фрезерные обрабатывающие центры (фрезерное оборудование ЧПУ), например, 5-осевой центр «Альфа-719 f462» и 4-осевые FullLand GMC-1020, Z-MAT VMC1200E, что позволяет решать самые сложные задачи по комплексной обработке.

Подробнее о парке оборудования – на странице «Наше оборудование».

Контроль качества при комплексной обработке

Готовые детали, прошедшие токарно-фрезерную обработку, проходят многоступенчатый контроль в нашем отделе технического контроля (ОТК):

• Контроль геометрических размеров: для проверки линейных и диаметральных размеров используются микрометры, штангенциркули, нутромеры. Для контроля точности отверстий и валов применяются калибры-пробки и калибры-скобы.
• Контроль взаимного расположения поверхностей: проверка соосности, параллельности, перпендикулярности обработанных элементов осуществляется с помощью индикаторов и специальных приспособлений.
• Контроль резьб: резьбовыми калибрами (кольца и пробки) проверяется точность наружных и внутренних резьб.
• Контроль качества поверхности: визуальный контроль на отсутствие дефектов, заусенцев, следов обработки. При необходимости выполняется измерение шероховатости профилометром.

По требованию заказчика предоставляется паспорт качества с протоколами замеров, выполненными с применением указанных выше средств измерения.

Как заказать токарно-фрезерную обработку деталей

Для получения расчета стоимости и сроков изготовления деталей, требующих токарно-фрезерной обработки, отправьте чертежи (PDF, DWG, CDR, KOMPAS) или 3D-модель и укажите требуемый объем партии (минимальная партия – от 100 штук). Наши технологи проведут бесплатный анализ и подготовят оптимальное коммерческое предложение с учетом всех особенностей вашей детали.

Производство: Московская область, г. Подольск, ул. Комсомольская, 1. Ежедневно с 7:00 до 19:00 (без выходных). Ориентир в навигаторах: «БОРИС-88 ПОДОЛЬСК».

Офис в Москве: ул. Вавилова, 9А, стр. 6, офис 12. Пн–Пт с 8:00 до 16:00. Ориентир в навигаторах: «БОРИС-88».

Ссылка на страницу контактов: https://boris88.ru/kontaktyi/

Условия оплаты и доставки: https://boris88.ru/oplata/

Список литературы:

1. Приводной инструмент на токарном станке: расширение возможностей // Металлообработка. – URL: https://metobr.ru/privodnoj-instrument/
2. Возможности станков с приводным инструментом // CNC-Tech. – 2024. – URL: https://cnc-tech.ru/stati/vozmozhnosti-stankov-s-privodnym-instrumentom
3. Токарно-фрезерные центры: конструкция, особенности, применение // MAHO. – URL: https://maho.ru/articles/tokarno-frezernye-tsentry/