Модульный токарно-фрезерный станок

[AlanDerby]

Коллегий, хочу рассказать о нашем проекте токарно-фрезерного станка.
Сразу скажу, что проект серьезный, под него выделен бюджет, так что теперь не отвертеться - надо делать.

Ключевая идея проекта - модульность. Это подразумевает, что каждый модуль станка является отдельным функциональным устройством, который может использоваться как отдельно, так и в составе комплекса. Каждый модуль имеет свою программно-электронную систему управления, которая передает и получает данные по протоколу ModBus и интерфейсу RS-485.
Станок планируется выпускать в разных размерностях. Под патрон 100 мм, 125 мм и 160 мм. Первым будет под 100 мм, т.к. он просто проще в изготовлении. Концепция подразумевает, что станок должен быть максимально доступным, работать от сети 220В, проходить в стандартный дверной проем 800 мм.
Основной потребитель - небольшие предприятия, гаражные мастерские и т.п, нуждающиеся в небольшом станке, но с большим функционалом. Подразумевается, что клиент может приобрести основу, а в дальнейшем докупать модули и производить апгрейд. На данный момент задумано 5 основных модулей, причем каждый модуль сам может состоять из модулей:

1. Основной модуль: станина с передней бабкой. Привод асинхронный. Система управления - по проводам, т.е. продольная и поперечная подачи не имеют механической связи с лимбами. Управление происходит от энкодеров. Оператор вращает лимбы, лимбы вращают энкодеры, энкодеры передают данные о перемещении на двигатели. В качестве дополнительного модуля к этой системе - модуль обратной связи. Т.е. чем больше нагрузка на двигатель подачи, тем больше усилие на лимбе.
Вся эта система имеет также весь тот функционал, который принято называть "Электронной гитарой". Т.е. система может автоматически нарезать резьбы, выполнять проточку и расточку. При подключении к ПК, возможно неограниченное расширение функционала новыми циклами.
Также будет электронных линеек по энкодерам, что можно использовать при смене инструмента. Т.е пронумеровываем инструмент, вносим в систему величины смещения и система при смене инструмента пересчитывает координаты.
При подключении к ПК вся эта система сможет работать, как полноценный станок с ЧПУ.

2. Модуль - револьверная головка. Собственно, я думаю, что все знают, что это такое и пояснять нет смысла. Наша револьверная головка также может апгрейдиться приводным инструментом и вертикальной осью. Она может синхронизировать вращение приводного инструмента с шпинделем станка, что позволит нарезать резьбы метчиком, выполнять полигональное точение, нарезать зубчатые колеса. Само собой, эта револьверная головка, как сказано ранее, может работать не только на нашем станке, но и на других.

3. Токарно-фрезерная ось (ТФО). Эта штука (под патрон 160 мм) уже прошла испытания и готовится к серийному выпуску. Правда пока без блока управления. Он, в коммерческом виде, буде доступен ориентировочно в конце марта. Что может ТФО? Она может работать, как передняя бабка токарного станка, либо, как 4-я ось на фрезерном. Управляется она сервомотором, по этому может как поворачиваться и фиксироваться в заданном положении, так и вращаться на высокой скорости. Ставим ее на стол фрезерного станка, на шпиндельную головку фрезера вешаем блок резов и получаем токарно-фрезерный станок. Если интересно, могу скинуть видео работы прототипов.
ТФО может работать как на ручном станке, так и на станке с ЧПУ. При этом она позволяет выполнять проточку, расточку, отрезание, в автоматическом режиме нарезает резьбы, в т.ч. внутренние, наружные, конические. Синхронизируется с шпинделем фрезерного и позволяет нарезать зубчатые колеса. Например, мы на ней режем зубчатые шкивы для наших проектов. Естественно она может поворачиваться на заданный угол. В этом положении она фиксируется диковым тормозом. Соответственно в комплексе с нашим станком она выполняет роль передней бабки и в дополненная револьверной головкой с приводным инструментом делает станок - токарно-фрезерным.

4. Модуль автоматического зажима и разжима кулачкового патрона. Это единственный модуль, который скорее всего, мало где может быть установлен, кроме как на нашем станке. На другие станки его теоретическим можно поставить, но геморно. Эта штука будет работать в паре с ТФО и обеспечит автоматический зажим или разжим кулачкового патрона. Больше сказать тут в общем то и нечего.

5. Самый интересный модуль - робот-манипулятор для подачи заготовок. Звучит грозно, но на самом деле это должна быть максимально простая штука с четко заданным функционалом. Работать будет под управлением собственного языка программирования, максимально приближенного к g-коду. На данный момент в нем всего 28 команд. Робом позволяет брать заготовку из указанного места, либо из разных ячеек, координаты которых прописаны, и подавать в патрон. Потом извлекать готовую деталь и либо складывать в лоток, либо также раскладывать в ячейки. Ближайший аналог - робот советского ТПК-125, но с несколько более продвинутым функционалом. Т.к. манипулятор управляется собственным блоком управления, он может быть установлен не только на наш, но и на любой другой станок.

Из всего перечисленного ТЗ на разработку электроники и ПО, сформировано только для ТФО. Как писал выше, она уже запущена в производство, а электроника в разработке. Если нужно, могу подробнее расписать ее возможности и принципы управления.
По остальным модулям ТЗ в процессе формирования, так что если есть пожелания, буду благодарен если вы их выскажете. Мы со своей стороны, постараемся, на сколько это возможно, внедрить их в конечный продукт.

[rry]

конечно интересно это всё)
а сейчас особенно интересен ваш модуль ТФО. начал собирать токарный ЧПУ, и остановился на подборе нормальной передней бабки, так год и стоит станина отмытая и готовая к оснащению(( вот на неё нацеплять готовых модулей начав с готовой шпиндельной передней бабки было бы круто
так что скидывайте

[AlanDerby]

Прототип на видео, более года гоняли на собственном производстве. Полученный опыт учел при проектировании серийного изделия.
ТФО разработано под патрон 160 мм, посадка на фланец.
Проходное отверстие - 45 мм. Внутреннего конуса нет. За всю свою токарную практику ни разу не приходилось им пользоваться, а вот диаметра проходного отверстия часто не хватало, так что от конуса отказался, а проходное сделал по максимуму.
На последнем предсерийном прототипе радиальное биение по посадочному пояску получилось - 6 микрон. Планирую, что в серийном будет не хуже.
Для фрезерной обработки шпиндель оснащен дисковым тормозом, который надежно удерживает шпиндель на месте.
Высота центра от подошвы - 138 мм.
Мощность серводвигателя - 1 кВт, 220 В. Можно увеличить до 3,8 кВт. 220 В.
Можно выбирать между двумя скоростями с передаточным отношением 5:1 или 2,5:1. Переключение производится перекидыванием ремня. Лично я почти всегда работаю в режиме 5:1.

Общая концепция. На серийном двигатель и шкивы закрыты кожухами.
https://vkvideo.ru/video872420804_456239018?t=56s

Обработка в токарно-фрезерном режиме:
https://vkvideo.ru/video872420804_456239021?t=1m18s

В токарном режиме:
https://vkvideo.ru/video872420804_456239022?t=1m

Нарезание зубьев шестерни:
https://vkvideo.ru/video872420804_456239026

Обработка в полноценном режиме 4-й оси. Т.к. передача ременная, то конечно работать с большой нагрузкой в полноценном 4-х осевом режиме не получится. Но небольшими фрезами - запросто.
https://vkvideo.ru/video872420804_456239025

Был вопрос о том, что на всех видео пластик или цветнина. А как он будет сталь обрабатывать? Хватит ли жесткости, для того, чтобы отрезным резцом без дробления работать? Ответ - жесткости ТФО хватит, главное, чтобы жесткости станка хватило. Вот отрезание прутка из стали 40Х резцом:
https://vkvideo.ru/video872420804_456239035

В ближайшие дни появится видео с предсерийным прототипом. Его сегодня покрасили (к слову, плохо получилось. Серийные, надеюсь придумаем, как красить лучше), завтра соберем, будем всякое на нем пробовать и выкладывать.

[Mixer777]

Интересует ориентировочная стоимость "Токарно-фрезерная ось (ТФО)". Концепция максимально доступный станок хороша, хотелось бы увидеть границы доступности

[AlanDerby]

Интересует ориентировочная стоимость "Токарно-фрезерная ось (ТФО)". Концепция максимально доступный станок хороша, хотелось бы увидеть границы доступности

Доступность, она разная - что доступно одному, кажется совершенно недоступным другому.

ТФО в комплектации с двигателем на 1 кВт, без токарного патрона и без блока управления планируется продавать за 210 тыс. руб. без НДС.
Токарный патрон - штука индивидуальная. Если нужно, мы, конечно, за дополнительную оплату, можем поставить.
Блок управления, как писал выше, пока в разработке. Инженеры сказали, что работа займет около 3 месяцев, так что ожидаю, что коммерческий образец блока управления будет доступен ориентировочно в конце марта.

Вообще, по задумке, весь станок, в полной комплектации, хотелось бы удержать в пределах 1 млн. Будем стараться, а там посмотрим.

[AlanDerby]

Почти ! финальный вид ТФО. В серийном исполнении цвет будет серым, а не черным.

https://vkvideo.ru/video872420804_456239036

Корпус с мотором и коробкой передач можно собрать как на одну, так и на другую сторону. Также на боку будет две кнопки. Пока не решил, где их правильнее всего расположить, чтобы было удобно пользоваться. Если есть идеи, велком!. Назначение кнопок:

1. "Выполнить". Допустим, работаете вы в ручном режиме и вам нужно поворачивать заготовку на 30 градусов за каждый шаг. Вы выставляете параметры на блоке управления, и при нажатии кнопки "Выполнить" ТФО будет каждый раз поворачиваться на 30 градусов.
2. "В положение ключа". Когда ТФО не крутится, она заблокирована тормозом. Может случиться так, что токарный патрон остановился в положении, когда отверстие для ключа недоступно. После нажатия этой кнопки, ТФО поворачивается в заданное положение, которое вы сами можете прописать в настройках блока управления.


Внешний вид панели управления:
http://virshketech.com/wp-content/uploa ... ель-02.jpg

Панель управления снабжена цветным TFT экраном:
https://vkvideo.ru/@id872420804?section ... _456239037

[AlanDerby]

Первое изделие - Блок ТФО-160 готов!
Осталось дождаться окончания работ по блоку управления (ориентировочно конец марта).
Если кому-то нужно ТФО для самостоятельного подключения, или передняя бабка токарника, велком!

Эта ТФО под патрон 160 мм.
Сервомотор 130 мм, 1 кВт, 4 Нм.
Две передачи с редукцией 5:1 или 2,5:1, соответственно максимальная скорость до 500 об./мин. или до 1000 об./мин
Проходное отверстие 45 мм.
Пневматический дисковый тормоз для фиксации шпинделя во время фрезеровки.
Датчик нулевого положения.
В комплекте: ТФО, сервомотор, сервоконтроллер, кабели сервы. Цена в таком виде: 200 тыс.

ТФО выполняет функции делительной головки и передней бабки токарного станка. Видео есть выше в теме.