В этом номере мы познакомим вас с беспрецедентно эффективным металлорежущим оборудованием – токарными многошпиндельными автоматами. Сегодня это наиболее сложное оборудование с ЧПУ с огромным количеством управляемых координат, оно находит широкое применение в таких отраслях промышленности, как автомобильная или производство пневматических и гидравлических компонентов.

Если в прошлом многошпиндельные автоматы были нацелены на несложные детали, которые требовались большими партиями, то современное оборудование обладает гибкостью и способно к быстрой переналадке для выполнения сложной обработки тел вращения, в том числе с применением Y-координаты. За счет использования 6 или 8 шпинделей время получения готовой детали чрезвычайно небольшое. В советское время многошпиндельные автоматы выпускали предприятия, находящиеся на Украине, но с приходом рыночной экономики и ввиду отсутствия спроса они пришли в упадок.

Познакомиться с производством многошпиндельных автоматов и их техническими возможностями крайне интересно российским покупателям, поэтому сегодня мы беседуем с менеджером по продажам подразделения многошпиндельных автоматов компании TAJMAC-ZPS Романом Павелкой.

 - Здравствуйте, Роман! Ваше предприятие имеет богатую историю производства многошпиндельных токарных автоматов. Продукция компании ZPS была хорошо известна во всем мире. В вашем сборочном цехе я видела один из первых станков подобного типа. Нетрудно понять, насколько далеко продвинулось это оборудование. Как все начиналось?

 - Наши первые подобные станки были сконструированы и запущены в серию в 1951 году, и это были первые шаги в развитии направления многошпиндельных станков. Причиной стали возрастающие требования автомобильной индустрии, с которыми не справлялись традиционные токарные станки. В течение нескольких лет был запущен в серию станок AN35, который выполнял обработку деталей из пруткового материала и станок ANК135, который мог обрабатывать штучные заготовки.

- Что мог делать станок, с которого началась история развития многошпиндельных автоматов на вашем предприятии?

- Станки AN35 и ANК 135 были революционным, но очень простым продуктом, привод шпинделей и суппортов осуществлялся от одного электродвигателя, шпиндели вращались непрерывно и одновременно, суппорта управлялись кулачками. У каждого шпинделя был поперечный и продольный суппорт. Для установки новой заготовки рабочему приходилось специальным ручным рычагом останавливать вращение шпинделей. Это устаревшая и очень опасная для оператора система, по сравнению с современным оборудованием. Естественно, детали, которые могли обрабатываться на таких станках, были простейшими. Станки имели успех на рынке, пользовались высоким спросом в СССР и странах социалистического блока. Прошло 70 лет, и многое изменилось: развивались системы приводов, выросли возможности современного инструмента, появились системы ЧПУ, управляющие десятками осей. Станки стали более производительными и удобными для отладки технологии обработки.

- Какие многошпиндельные автоматы производит ваше предприятие сегодня?

- Я отмечу, что в нашей номенклатуре два типа многошпиндельных автоматов: кулачковые и ЧПУ-управляемые. В современных кулачковых автоматах системой подачи суппортов управляет один двигатель, а второй управляет вращением шпинделей. Этот тип автоматов – идеальное и максимально эффективное решение для производства огромных партий простых, но точных деталей. Конструирование ЧПУ-управляемого многошпиндельного автомата было сверхзадачей для предприятия. Завод работал над этим с 2000 года, и в 2003 году был представлен автомат TMZ626CNC.

Сейчас в нашей номенклатуре есть 6- и 8-шпиндельные ЧПУ-автоматы, в современных станках TMZ возможно до 59 управляемых осей, в этом случае у заказчика есть возможность применения современного инструмента для обработки деталей с применением Y-координаты, обработки и нарезания резьбы внеосевых отверстий. Диалоговый режим в написании программы обработки и настройки станка на деталь в ЧПУ позволяет быстрый переход с одной детали на другую. Тем самым экономическая целесообразность в использовании многошпиндельных станков на ограниченных сериях деталей стала конкурентной и оправданной.

Хочу обратить ваше внимание, что мы применяем ЧПУ и на кулачковых автоматах. Это расширяет возможности кулачковых автоматов. На один или два шпинделя мы можем установить ЧПУ-управляемые суппорта, которые позволяют управлять двумя линейными координатами и круговой осью С на каждом шпинделе, и, как следствие, выполнять более сложную обработку.

- Расскажите поподробнее о конструктивных особенностях и технических характеристиках кулачковых и ЧПУ-управляемых автоматов.

- Есть простая модель восприятия многошпиндельного автомата: предприятие получает в компактном корпусе фактически 6 или 8 станков, которые одновременно выполняют часть общей программы обработки детали, позволяют сократить время получения готового изделия в 6-10 раз, а также экономит производственную площадь и количество работников, обслуживающих станки. Но чтобы разобраться детально, я предлагаю вам посмотреть, как это происходит на примере наших станков. Очень важно понимать разницу между кулачковым и ЧПУ-управляемым многошпиндельным автоматом. Это позволит клиенту делать правильный выбор в зависимости от задач, стоящих перед предприятием.

Визуально наши кулачковые и ЧПУ-управляемые автоматы похожи. Принципиальное отличие в конструкции станков – это наличие кулачковых механизмов для продольной и поперечной подачи у кулачкового автомата там, где у ЧПУ-управляемого автомата за это отвечают электродвигатели с приводами. Если мы сравниваем станки одного типоразмера, например, с возможностью обработки круглого прутка до 42 мм, то разница в технических возможностях будет проявляться в наличии у ЧПУ-управляемого станка большего количества суппортов, как правило, 2 на каждый шпиндель, которые значительно увеличивают возможности обработки деталей. По сути, каждый суппорт – это 1 или 3 управляемые оси, а всего в базе нашего ЧПУ-управляемого станка 24 управляемые оси.

- Что бы вы назвали самым важным узлом многошпиндельного станка?

- Самый важный элемент станка, можно сказать, «сердце» многошпиндельного автомата – его шпиндельный барабан, где находятся шпинделя. Это самая ответственная деталь, и все ее компонены, включая зубообработку, изготавливаются на нашем заводе, и каждый проходит тщательную проверку и тестирование перед установкой на станину. В целом, конструкция барабана в кулачковом автомате и автомате с ЧПУ аналогична. Шпиндельный барабан очень точно поворачивается, так чтобы шпиндели с прутками находились в правильном месте в системе координат станка, чтобы суппорт с инструментом мог выполнить свою задачу по обработке детали в каждом шпинделе. Поворот шпиндельного барабана происходит менее, чем за 1 секунду. Это время является непродуктивным в общем цикле обработки.

Здесь показано существенное различие между вариантами исполнения станков. У кулачкового автомата только 2 двигателя, где один мотор задает скорость вращения всем шпинделям, а другой управляет движением суппортов через кулачки. У ЧПУ-управляемого автомата каждый шпиндель может вращаться от отдельного мотора с запрограммированной для него скоростью, индексироваться, изменить направление вращения или остановиться для выполнения фрезерных операций. В зависимости от комплектации станка суппортами станок снабжен необходимым количеством электрических моторов, обеспечивающих перемещение каждого суппорта.

Для технологов наиболее важно понимать возможности оснащения суппортами рабочей зоны и отличия в варианте кулачкового исполнения и ЧПУ-управляемого. У 6-шпиндельного кулачкового автомата 6 передних, 6 боковых суппорта, из них 4 составных суппорта на соответствующих шпинделях. Все они управляются механическими кулачками. Когда требуется более сложная обработка, устанавливаются дополнительные сервоприводы для управления осями составных суппортов. Это позволяет, например, отфрезеровать винтовую канавку.

Суппорта ЧПУ-управляемого станка управляются от ЧПУ и они включают в себя 6 передних суппортов, 5 составных суппортов и 1 отрезной суппорт. Моторы, управляющие продольными суппортами, размещаются в правой части станка от рабочей зоны. Поперечными суппортами управляют моторы, которые располагаются слева от рабочей зоны.

Продольные суппорта могут иметь до 3 осей: ось W отвечает за подачу инструмента по оси детали, ось U задает выдвижение инструмента для профильного растачивания, третья ось (третий двигатель) обеспечивает вращение инструмента. Для обработки деталей со стороны отрезки на продольном суппорте можно установить противошпиндель на обоих видах автоматов.

Поперечные суппорта обладают большей функциональностью. Они в основном предназначены для обработки наружной поверхности детали, у 6-шпиндельного автомата Y-координата может быть установлена для трех шпинделей на соответствующих поперечных суппортах. В 6-й позиции устанавливается отрезной суппорт. Для обработки обратной стороны детали используется задний суппорт, установленный здесь же. На этом суппорте размещается до 3 инструментов, из них два могут быть приводными.

Отмечу возможность параллельной обработки двух деталей за один цикл. В этом случае станок работает как 2 трех или четырех шпиндельных автомата.

Конечно, особенностей каждого типа гораздо больше, но чтобы разобраться во всем детально, приезжайте к нам на завод, вы сможете увидеть станки на разных стадиях сборки, а также станки, проходящие тестирование, и я на реальных примерах расскажу об их работе.

В целом, кулачковый автомат – это простой и очень мощный станок, показывающий высокую точность и жесткость в массовом и крупносерийном производстве. Для наладки станков используются системы быстросменных кулачков, скорости моторов шпинделя и подач регулируются. Автомат с ЧПУ является более гибким продуктом с возможностью быстрой переналадки и программирования для производства новых деталей. Благодаря более совершенной системе приводов и ЧПУ возможности по комплексной обработке значительно расширяются. В базовом исполнении 24 ЧПУ-управляемые оси, и 20 осей можно установить дополнительно. В этих автоматах используются стандартные режущие инструменты, которые поставляются известными фирмами, и к которым привык заказчик. Непродуктивное время в станках с ЧПУ снижено до минимума, поэтому стоимость производства в расчете на деталь очень низкая.

- Это очень наглядно, спасибо. Подскажите, что является самым сложным для конструктора в создании более совершенных машин?

- Задача наших конструкторов – уместить все двигатели и привода в компактное пространство станка и обеспечить жесткость и высокие скорости перемещений. Самый новый продукт, который мы выводим на рынок, - это компактный станок PENTA.В этом станке 5 шпинделей, но за счет увеличения возможного количества инструментов на каждый шпиндель его возможности не уступают станкам, уже имеющимся в нашей линейке. В настоящее время станок проходит тестирование и дорабатывается для выпуска в серийное производство.

- Как много человек работает в вашем дивизионе? Как распределены обязанности?

- В нашем дивизионе трудится 150 человек. Из них около 12 – это конструктора, занимающиеся разработкой новых станков, 4 человека – технологи, по 2 на кулачковые и ЧПУ-управляемые станки, которые формируют техническую спецификацию оборудования под требования клиента. Потом по этой спецификации группа конструкторов из 11 человек формирует конструкторскую документацию на производство станка. В отделе продаж у нас 10 человек, сервисом, пусконаладочными работами, отладкой технологии, обучением операторов, модификацией PLC и программ ЧПУ занимается 30 человек. 4 человека отвечают за запчасти. Еще 6 человек выполняют пусконаладочные работы и отладку технологии у клиента. Остальные – это специалисты по сборке, это еще около 30 человек.

- Сколько времени занимает сборка кулачкового и ЧПУ-управляемого многошпиндельного автомата?

- Сборка любого автомата в нашей компании подразумевает не только установку комплектующих на станину, но и тестирование, включающее проверку геометрической точности и отладку технологии на нашем заводе, то есть все то, что станок проходит перед тем, как быть отгруженным нашему клиенту. Эти процедуры требуют крайне высокого уровня знаний и навыков, как сборщиков, так и технологов и специалистов по пусконаладке. Мы поставляем комплектное решение и осуществляем техническую поддержку, поэтому мы большое внимание уделяем квалификации наших сотрудников. В среднем, сборка ЧПУ-управляемого автомата занимает 1,5 – 2 месяца, а сборка кулачкового – 30 дней.

- В мире ограниченное количество производителей многошпиндельных токарных автоматов. Расскажите, чем отличаются станки разных производителей?

- Токарные многошпиндельные автоматы – это высокотехнологичное оборудование, и производят их фирмы с мировым именем, поэтому откровенно негативные качества оборудования наших конкурентов назвать сложно, и это было бы неверным. Скорее, дело здесь в удобстве, привычке и преемственности, а значит, и в определенной специализации. Например, SCHUTTE – это старейший производитель, их станки наиболее схожи со станками нашей фирмы. Что касается кулачковых автоматов, они есть как у SCHUTTE, так и у DMG, но диаметры прутка до 20 мм. Автоматы компании Index – это очень компактные и скоростные машины, вся суппортная группа находится с одной стороны, по два суппорта на один шпиндель, диаметр прутка до 52 мм. У компании TORNOS шпинделя имеют продольное перемещение, как у автоматов swiss type с суппортами, расположенными только с одной стороны, по одному суппорту на один шпиндель. В 2017 году DMG презентовала свой новый 6-шпиндельный станок с продольным перемещением шпинделей, аналогичного по конструкции станкам TORNOS. Есть и другие фирмы, которые занимаются модернизацией старых станков и продают их под видом новых, я считаю, что это неправильно. В Японии есть производитель новых станков, но они работают только на внутреннем рынке.

В целом главное отличие нас от других производителей – наличие в номенклатуре кулачковых станков разного типоразмера и больших диаметров прутка до 67 мм. Когда мы начинали заниматься ЧПУ-управляемыми автоматами, мы думали, что кулачковые автоматы перестанут пользоваться спросом. Но жизнь показала, что кулачковые автоматы – это отдельный рынок, и у них прекрасные перспективы и уникальное соотношение цены, качества и эффективности. Средний срок окупаемости кулачкового автомата при полной загрузке – 3-4 года, в зависимости от характеристик продукта. Это очень быстро и привлекательно для менеджеров предприятий-заказчиков.

- Благодарю вас за интересный разговор о таком эффективном оборудовании