Промышленная обработка, почему высокомоментные токарные центры критически важны для сложных задач
Диллема крутящего момента в современной промышленной обработке материалов
Производители промышленного оборудования часто сталкиваются с большой проблемой, когда пытаются обрабатывать действительно крупные компоненты. Дело в том, что обычные токарные станки просто не справляются с задачей при глубокой резке. У них недостаточно крутящего момента, который необходим для вращения режущего инструмента. Из-за этого недостатка крутящего момента станки часто ломаются посреди процесса. В такой ситуации операторы остаются с непростым выбором. Они могут либо замедлить подачу, то есть скорость, с которой материал проходит через режущий инструмент. Но если они слишком сильно это делают, это может быть небезопасно. Либо они могут продолжать работать на нормальной скорости, но тогда режущие инструменты будут изнашиваться гораздо быстрее. Обе эти ситуации плохи. Они приводят к дополнительным затратам из-за необходимости замены инструментов или более медленной скорости производства. Кроме того, это затрудняет достижение точных размеров для изготавливаемых деталей. При глубокой резке требуется не только больше мощности. Необходима умная система, которая может обеспечивать правильный уровень крутящего момента, независимо от того, как меняется нагрузка во время процесса.
Инженерные прорывы в системах передачи крутящего момента
Поскольку мы столкнулись с проблемой большого крутящего момента в промышленной обработке, давайте посмотрим, как современные технологии решают эту задачу. Продвинутые токарные центры сейчас используют конфигурации прямого привода шпинделя. Они действительно мощные. Могут обеспечивать непрерывный крутящий момент более 2176 Нм, что на целых 68% лучше, чем у старых систем. Эти машины также разработаны так, чтобы оставаться очень стабильными при нагреве. Даже если их используют 14 часов подряд для выполнения тяжелых резов, крутящий момент остается постоянным в пределах всего ±1,5%. Но настоящая инновация заключается в том, как они сочетают эту мощность с умными алгоритмами управления. Эти алгоритмы могут автоматически адаптироваться к изменениям нагрузки. Например, если материал, который режется, имеет участки жестче или мягче других, или если форма очень сложная, алгоритмы могут обеспечить правильное формирование стружки, то есть способ, которым материал удаляется во время резки, на протяжении всего процесса обработки.
Жесткость переопределена для точности при экстремальных нагрузках
Мы знаем, что иметь большой крутящий момент важно, но это не всё, что касается точной обработки. Структура станка также имеет большое значение. Современные тяжёлые токарные центры имеют действительно прочный фундамент. Они изготовлены с использованием моноблоков с усиленными рёбрами жёсткости. Это делает их крайне эффективными в подавлении вибраций. На самом деле они могут достичь коэффициентов демпфирования вибраций ниже 2.5µm/Н. Благодаря этой прочной конструкции станок может сохранять положение режущего инструмента точно в пределах 0.008 мм, даже когда используются максимальные силы резания. Когда эти высокомоментные шпиндели сочетаются с ультра-жёсткими рамами, производители могут использовать 94% теоретической глубины резания своих инструментов. Это огромное улучшение по сравнению со старыми, конвенциональными установками, где они могли использовать только 60-70% этой ёмкости.
Практическое влияние на производство тяжёлых деталей
Теперь давайте посмотрим, как все эти улучшения в крутящем моменте и жесткости действительно влияют на реальное производство. В энергетическом секторе, когда они работают с корпусами клапанов массой 4 тонны, высокомоментные токарные центры могут удалять металл на 79% быстрее, чем стандартные CNC-токарные станки. Для производителей авиакосмической отрасли, обрабатывающих валы турбин из сплавов с высоким содержанием никеля, комбинация большего момента и лучшей жесткости просто потрясающая. Она снижает ошибки деформации инструмента на 82%. Это означает, что они могут завершить действительно сложные геометрические формы всего за одну установку, тогда как раньше требовалось три отдельные операции. Все эти улучшения производительности накапливаются. Они приводят к снижению количества часов обработки каждого крупного изделия на 34%. И не только это, качество поверхности становится намного лучше, с шероховатостью (Ra) ≤ 0,8 мкм, которая может быть достигнута, и они также могут легче соответствовать требованиям геометрической точности.
Обеспечение будущей перспективы обрабатывающих операций
Наконец, по мере того как промышленные отрасли во всём мире начинают производить более крупные и сложные компоненты, такие как турбинные приводы ветряных установок или валы судового пропульсивного механизма, технология обработки с высоким крутящим моментом становится действительно важной. Предприятия, использующие эти передовые системы, обнаруживают, что получают возврат инвестиций на 41% быстрее, чем если бы они приобрели традиционные станки с ЧПУ. Это происходит потому, что они тратят меньше на инструменты и могут производить больше за то же время. Кроме того, эти системы очень гибкие. Они могут работать с различными видами материалов, от отжигаемых инструментальных сталей (45 HRC) до высокосилиевых алюминиевых сплавов, не требуя значительной настройки. Это означает, что производители могут быть увереннее при подаче заявок на крупные, высоко рентабельные проекты в различных промышленных секторах.