Четвертая ось на фрезерный станок с чпу

Когда заходит речь о четвертой оси, многие сразу думают о сложных пятиосевых системах, но на практике даже базовая конфигурация с поворотным устройством может кардинально изменить подход к обработке. У нас в цехе долгое время считали это излишеством, пока не столкнулись с заказом на фрезеровку лопаток турбины — вот где пришлось быстро переучиваться.

Зачем вообще нужна четвертая ось

Помню, как первый раз подключили простейший поворотный стол к нашему старенькому Fanuc. Оператор три дня разбирался с G-кодами, зато когда научились одновременно фрезеровать пазы на цилиндрической заготовке без переустановки — производительность выросла на 40%. Главное не ошибиться с выбором типа привода — сервомоторы надежнее, но шаговые дешевле, хоть и страдают люфтом при длительной работе.

Особенно критично для деталей типа шкивов или шестерен, где нужна непрерывная обработка по контуру. Без четвертой оси приходилось делать по 4-5 переустановок, каждая — риск погрешности. Сейчас даже для гаек с фасками используем, экономим минут 15 на партию.

Кстати, часто упускают момент с охлаждением — если ось работает постоянно, подшипники греются сильнее обычного. Пришлось допиливать форсунки подачи СОЖ прямо на корпус поворотного механизма, иначе через 3-4 часа работы появлялся люфт до 0.02 мм.

Ошибки при интеграции

Самая распространенная проблема — неправильный расчет момента. Как-то поставили китайский привод на 8 Нм, а для алюминиевых заготовок диаметром 200 мм нужно было минимум 12. В итоге ось проскальзывала при черновой обработке, испортили две детали. Пришлось экстренно заказывать усилитель момента, простаивали почти неделю.

Еще нюанс — калибровка нулевой точки. Если делать 'на глаз', накапливается погрешность угла поворота. Для точных работ типа фрезеровки спиральных канавок рекомендуем использовать прецизионные датчики, хоть они и удорожают систему на 15-20%.

Недавно на фрезерный станок с чпу от ООО Ханьчжун Вэйкэ Машинери ставили их же комплект четвертой оси — там хорошо продуманы крепления T-паза, не требует допиливания как у аналогов. Но пришлось отдельно докупать переходник для нашего контроллера.

Практические кейсы

Для клиента из аэрокосмической отрасли делали корпусные детали с отверстиями под углом 67 градусов. Без четвертой оси пришлось бы использовать кондукторы, а так запрограммировали наклон за один установ. Правда, пришлось уменьшить подачу на 30% — вибрации были выше расчетных.

Интересный случай был с обработкой бронзовых втулок — при непрерывном вращении стружка не успевала эвакуироваться, наматывалась на фрезу. Решили установным циклом: 2 оборота — остановка на 0.3 секунды для сдува стружки. Время цикла увеличилось, но брак упал до нуля.

Коллеги с завода сельхозтехники делились опытом — они используют четвертую ось для фрезеровки шлицев на валах. Говорят, главное вовремя менять щетки токосъемника, иначе бывают сбои энкодера. Мы для профилактики чистим раз в 200 моточасов.

Особенности настройки

В ПО часто заложены стандартные циклы для четвертой оси, но они не всегда оптимальны. Например, в Siemens Sinumerik есть готовая функция для обработки многогранников, но при работе с твердыми сплавами лучше вручную выставлять паузы в верхних точках — меньше нагрузка на инструмент.

Советую отдельно тестировать кинематику при работе с G68 (координатный поворот). Как-то забыли компенсировать смещение инструмента, получили бракованную партию фланцев. Теперь всегда делаем пробный проход на пенопласте.

Для тяжелых заготовок важно учитывать инерцию — мы ставили тормоз на ось после случая, когда при резком останова 50-килограммовая заготовка провернулась по инерции и повредила зажимные кулачки. Доработка обошлась в 12 тысяч рублей, но сэкономила на возможном ремонте шпинделя.

Перспективы развития

Сейчас многие переходят на системы с прямым приводом — момент выше, люфт практически нулевой. Но цена кусается, для серийного производства пока не окупается. Хотя для медицинских имплантов, где точность нужна в микронах, уже ставят такие.

Интересно, что ООО Ханьчжун Вэйкэ Машинери в своих новых разработках комбинируют четвертую ось с системами лазерного контроля износа инструмента. На их сайте wkjx.ru видел видео, как при непрерывном вращении детали датчик отслеживает состояние фрезы — технология перспективная, но пока дорогая для средних цехов.

Думаем в следующем квартале апгрейдить наш станочный парк — рассматриваем варианты с ЧПУ и интегрированной четвертой осью вместо отдельно подключаемых модулей. По предварительным расчетам, это снизит время переналадки на 25%, что критично для мелкосерийного производства.