Поворотные оси для фрезерного станка ЧПУ

Что такое поворотная ось станка ЧПУ

Поворотная ось превращает трёхосевой фрезерный станок с ЧПУ в четырёхосевой. Заготовку зажимают в патроне передней бабки, и шаговый двигатель поворачивает её на заданный угол по команде контроллера. Ось вращения параллельна оси X станка, в программах её обозначают буквой A. Фреза обрабатывает заготовку сверху, а поворотная ось подставляет под неё нужную сторону.

Из чего состоит поворотная ось

• Передняя бабка. Корпус со шпинделем, патрон для зажима заготовки, шаговый двигатель и понижающая передача между двигателем и шпинделем.
• Патрон. Кулачки зажимают заготовку по наружной или внутренней поверхности. Комплект прямых и обратных кулачков расширяет диапазон диаметров зажима.
• Задняя бабка. Корпус с пинолью и вращающимся центром. Маховик выдвигает пиноль, центр упирается в торец заготовки, рычаг фиксирует пиноль в нужном положении.
• Основания. Пазы под болты для крепления к столу станка и выступ снизу для выравнивания по пазу стола.

Как работает привод оси

Шаговый двигатель делает шаг 1.8°, то есть 200 шагов на оборот. Например, ремённая передача 6:1 уменьшает угол поворота заготовки в 6 раз: один шаг двигателя поворачивает её на 0.3°. Во столько же раз передача увеличивает момент на шпинделе без учёта потерь и уменьшает скорость вращения.

Контроллер считает ось A в градусах, поэтому в настройках указывают число шагов на градус. Расчёт: 200 шагов x дробление шага драйвера x передаточное число / 360°. При дроблении 1/8 и передаче 6:1 получается 200 x 8 x 6 / 360 = 26.667 шага на градус.

Дробление уменьшает угол на шаг, но момент двигателя на микрошаге ниже, чем на полном шаге, поэтому точность поворота под нагрузкой определяет и передача, и жёсткость зажима заготовки.

Подача по оси A

Контроллер задаёт подачу по оси A в градусах в минуту, поэтому скорость резания на поверхности заготовки зависит от её диаметра: v = F x 3.1416 x D / 360, где F подача в градусах в минуту, D диаметр в миллиметрах. При подаче 1000° в минуту заготовка диаметром 50 мм проходит под фрезой 436 мм в минуту, диаметром 100 мм уже 873 мм в минуту.

Поэтому подачу по оси A подбирают под наибольший диаметр обрабатываемого участка, а при обработке ступенчатой детали проверяют скорость и на малых диаметрах.

Что обрабатывают на поворотной оси

• Тела вращения из дерева и пластика: балясины, ножки мебели, ручки, фигурные валы.
• Объёмная резьба и рельеф по всей поверхности цилиндрической заготовки.
• Гравировка надписей и узоров на цилиндрах и кольцах.
• Пазы, отверстия и лыски, расположенные по окружности через равные углы.

Как подобрать поворотную ось

• Высота центра. Высота центра задаёт наибольший радиус заготовки, который помещается над столом. Кроме того, над заготовкой нужен запас хода по оси Z для фрезы и шпинделя.
• Одна высота центра у обеих бабок. Передняя и задняя бабка должны иметь одинаковую высоту центра, иначе ось заготовки пойдёт наклонно.
• Патрон. Диаметр патрона и число кулачков выбирают по диаметру и форме заготовок: четыре кулачка удобно держат квадратный брус.
• Передаточное число. Чем больше передаточное число, тем меньше угол поворота на шаг двигателя и больше момент на шпинделе, но тем медленнее вращение.
• Электроника. Контроллер станка должен поддерживать четвёртую ось, для двигателя нужен отдельный драйвер с током, подходящим к двигателю.

С высотой центра 65 мм над столом помещается заготовка диаметром меньше 130 мм. Длину детали между патроном и центром ограничивает ход стола по оси X и длина паза, в который ставят обе бабки.

Установка и настройка

• Ставьте переднюю и заднюю бабку в один паз стола: выступы оснований выравнивают их по одной линии.
• Проверьте параллельность оси вращения оси X индикатором по цилиндрической оправке или по заготовке.
• Длинную заготовку поджимайте задней бабкой: без опоры второй конец отжимается фрезой и вибрирует.
• Не пережимайте заготовку центром: чрезмерный поджим нагружает подшипники обеих бабок.
• После настройки числа шагов на градус поверните ось командой на 360° и проверьте, что заготовка вернулась в исходное положение.

Частые ошибки

• Ставят заднюю бабку с другой высотой центра, и заготовка вращается с биением.
• Не поджимают длинную заготовку центром, и её свободный конец вибрирует под фрезой.
• Указывают в контроллере шаги на градус без учёта дробления драйвера или передачи, и ось поворачивается не на тот угол.
• Задают подачу по оси A как линейную, и на большом диаметре скорость резания выходит выше расчётной.
• Не проверяют запас хода по Z над заготовкой, и шпиндель упирается в деталь.
• Ставят бабки в разные пазы стола, и ось вращения идёт не параллельно оси X.