Centrum tokarsko-frezarskie CNC do obróbki kompozytów
Centrum tokarsko-frezarskie CNC to rodzaj obrabiarki opracowanej na bazie tokarki CNC, z dodatkowymi możliwościami rozwiercania i frezowania. Posiada ono łoże tokarskie, wrzeciono tokarskie oraz wrzeciono pomocnicze do frezowania i rozwiercania. Maszyna koncentruje się głównie na toczeniu, a frezowanie i rozwiercanie stanowią funkcje uzupełniające, stąd jej nazwa – centrum tokarsko-frezarskie.
Jak pokazano na rysunku 1, małe i średnie centra tokarsko-frezarskie o konstrukcji kompozytowej przypominają poziomą tokarkę CNC, z pochylonym łożem i wrzecionem tokarskim u dołu. Wrzeciono tokarskie jest również wyposażone w sterowanie osią Cs i akcesoria, takie jak konik i kły tokarskie. Górna część maszyny składa się z wrzeciona pomocniczego i automatycznego zmieniacza narzędzi, który przyjmuje konstrukcję frezarki i wytaczarki. Narzędzia tokarskie i frezarskie wykorzystują zunifikowany uchwyt narzędziowy, a wymiana narzędzi odbywa się za pomocą ramienia robota.
Główna różnica między kompozytowym centrum tokarsko-frezarskim a centrum tokarskim polega na wrzecionie pomocniczym i automatycznym zmieniaczu narzędzi. Centrum tokarskie, podobnie jak w pełni funkcjonalna tokarka CNC, wykorzystuje głowicę narzędziową z głowicą rewolwerową, a wymiana narzędzi odbywa się poprzez indeksowanie głowicy. Narzędzia mechaniczne i układy napędowe są umieszczone wewnątrz głowicy rewolwerowej. Taka konstrukcja umożliwia łatwą wymianę narzędzi z dużą prędkością i zapewnia dobrą sztywność. Jednak w przypadku operacji frezowania i wytaczania maszyna ma ograniczenia, takie jak mały zakres ruchu w osi Y, słabe możliwości frezowania oraz złożony układ napędowy wrzeciona pomocniczego z długim łańcuchem napędowym, niską prędkością obrotową wrzeciona i słabą sztywnością. W związku z tym jej możliwości frezowania i wytaczania są stosunkowo słabe.
Wrzeciono pomocnicze kompozytowego centrum tokarsko-frezarskiego zazwyczaj wykorzystuje bezpośrednie połączenie z silnikiem lub napęd elektryczny wrzeciona, zapewniając prostą, sztywną konstrukcję o wysokich prędkościach obrotowych, sięgających dziesiątek tysięcy obr./min. Może ono również obsługiwać standardowe narzędzia frezarskie i wytaczające, co znacznie poprawia możliwości frezowania i wytaczania maszyny.
Wrzeciono pomocnicze kompozytowego centrum tokarsko-frezarskiego może się obracać w szerokim zakresie około 225° (oś B), umożliwiając regulację orientacji narzędzia zarówno podczas toczenia, jak i frezowania oraz rozwiercania powierzchni pochyłych. Na przykład, gdy maszyna jest używana do toczenia wewnętrznego lub zewnętrznego powierzchni walcowych lub czołowych, narzędzie tokarskie jest blokowane w pozycji, a oś B jest ustawiona na 0° lub 90° w celu pozycjonowania i mocowania. Przedmiot obrabiany obraca się wraz z wrzecionem głównym, podczas gdy osie X i Z sterują ruchem podczas toczenia. Gdy maszyna jest używana do rozwiercania i frezowania bocznego lub czołowego korpusu obrotowego, wrzeciono tokarskie przełącza się na sterowanie osią C, stając się osią obrotową CNC. W tym momencie wrzeciono pomocnicze wykonuje operacje rozwiercania, frezowania i wiercenia przedmiotu obrabianego zamontowanego na wrzecionie tokarskim. Dzięki pięciu osiom współrzędnych (X, Y, Z, B i C) maszyna może wykonywać obróbkę 5-osiową.
To kompozytowe centrum tokarsko-frezarskie skutecznie rozwiązuje problem ograniczeń frezowania w centrach tokarskich i umożliwia obróbkę 5-osiową. Jednak jego automatyczna zmieniarka narzędzi jest stosunkowo złożona, a konstrukcja skośnego łoża nakłada pewne ograniczenia na ruch w osi Y. Aby rozwiązać te problemy, większe kompozytowe centra tokarsko-frezarskie czasami wykorzystują konstrukcję z ruchomą kolumną, podobną do pionowego 5-osiowego centrum obróbkowego, ze stołem obrotowym w osi A i wahadłem wrzeciona. W tym przypadku oś A wykorzystuje konstrukcję wrzeciona tokarskiego, wraz z konikiem i kłami, co pozwala kompozytowej maszynie tokarsko-frezarskiej w pełni zintegrować możliwości toczenia tokarki CNC z możliwościami rozwiercania i frezowania frezarki.