+86-13825713158
№ 26-5, улица Юйчэн, город Чанань, город Дунгуань, провинция Гуандун
+86-13825713158
2025-09-16
Его основная концепция проектирования берёт начало из потребностей точной обработки в швейцарской часовой промышленности, и в настоящее время он широко применяется в высокотехнологичных отраслях производства, таких как медицина, аэрокосмическая промышленность, электроника и другие.
Ниже рассматриваются: принцип работы, ключевые преимущества, различия с традиционными ЧПУ-токарными станками и стоимость закупки.
I. Основная конструкция и рабочий процесс швейцарского ЧПУ-токарного станка строятся вокруг «скользящей направляющей втулки (Sliding Headstock)», основные принципы которого изложены ниже:
1. В случае обработки на традиционном ЧПУ-токарном станке лишь передняя часть прутка зажимается зажимной патроной, а задняя часть остаётся свободной (особенно при соотношении длины к диаметру детали >5:1). Это приводит к изгибающейся деформации под действием резанийных усилий, что снижает точность обработки.
В то же время швейцарский станок использует «двухопорную» конструкцию:
• Передняя опора: пруток зажимается главным валом (главным патроном);
• Задняя опора: хвост прутка поддерживается подвижной направляющей втулкой (Bar Feeder with Sliding Bushing), которая синхронно перемещается к направлению главного вала (т.е. «ход сердца»), постоянно обеспечивая жёсткую опору.
• Такая конструкция сокращает длину свободного подвешивания прутка до минимума (только от направляющей втулки до зоны обработки инструментом), что значительно уменьшает резанийные вибрации и деформации.
• Особенно эффективна она для обработки тонких длинномерных деталей малого диаметра (φ0,5–φ32 мм) и большой длины (L/D＞10), таких как медицинские катетеры и аэрокосмические валы.
2.Швейцарский токарный станок обычно оснащается многоосевой системой ЧПУ (например, Fanuc, Syntec, Mitsubishi) и интегрирует такие функциональные модули, как:
• Ось Y (радиальная подача);
• Ось C (вращающаяся силовая револьверная головка);
• Вспомогательный главный вал (Sub-spindle).
• Главный вал отвечает за вращение прутка и его осевую подачу;
• направляющая втулка синхронно движется вместе с главным валом, поддерживая хвост прутка;
• силовая револьверная головка оси Y выполняет фрезерование, сверление, нарезание резьбы и другие радиальные операции (перпендикулярно оси главного вала);
• вспомогательный главный вал, управляемый сервоприводом, согласованно работает с главным валом (например, главный вал зажимает один конец детали, а вспомогательный — с другого, после чего осуществляет разрезание и вторичную обработку), что позволяет проводить «одновременную обработку с двух концов».
3.Автоматическая подача прутка: для эффективной непрерывной обработки швейцарский станок комплектуется автоматическим податчиком прутка (Bar Feeder).
• Он посредством гидравлического или сервопривода непрерывно подаёт весь пруток в направляющую втулку.
• После завершения обработки деталь разрезается вспомогательным главным валом, после чего она автоматически падает или собирается манипулятором.
• Весь процесс не требует ручного вмешательства, что делает станок идеальным для массового производства.
1.Высокая точность обработки
• Стабильность размеров деталей с большим соотношением длины к диаметру: Полная опора скользящей направляющей втулки устраняет изгибающуюся деформацию, вызванную свободным подвешиванием прутка.
• Погрешности круглости и прямоты тонких длинномерных валов могут быть контролируемыми в пределах до 0,005 мм (в то время как у традиционных станков они обычно превышают 0,02 мм).
• Лучшее качество поверхности: Точное соединение направляющей втулки (зазор < 0,001 мм) снижает трение между прутком и втулкой, благодаря чему шероховатость обработанной поверхности может достигать Ra0,4 мкм (в то время как у традиционных станков она составляет обычно Ra1,6–3,2 мкм).
2.Превосходная производительность
• Интеграция множества операций: Благодаря совместной работе оси Y, оси C и вспомогательного главного вала, на станке можно выполнить нарезание наружного диаметра, фрезерование пазов, сверление, нарезание резьбы, разрезание и другие операции за одну установку (тогда как на традиционных станках требуется многократная установка, что приводит к накоплению ошибок).
• Непрерывное автоматизированное производство: Режим «ход сердца» с автоматической подачей прутка и разрезанием вспомогательным главным валом позволяет достигать ежедневной производительности одного станка в 3–5 раз выше, чем у традиционных (что особенно актуально для массового производства мелких деталей диаметром менее 10 мм).
3.Точная ориентация на специфические задачи
• Специализация на тонких прецизионных деталях: Станок отлично подходит для обработки медицинских изделий (например, ортопедических винтов, кардиостентов), аэрокосмических микровалов (например, топливных форсунок двигателей), электронных компонентов (например, контактов разъёмов) — то есть деталей малого диаметра с высокими требованиями к точности.
• Высокая способность обрабатывать сложные формы: Благодаря поперечной фрезеровке по оси Y и вращению по оси C, станок позволяет напрямую обрабатывать дуги, наклонные поверхности, спиральные канавки и другие элементы (в то время как для традиционных станков требуется дополнительное приобретение фрезерных станков или обрабатывающих центров).
По сути, различия между швейцарским ЧПУ-токарным станком и традиционным ЧПУ-токарным станком заключаются в разделении концепции проектирования и области применения. Конкретное сравнение приведено ниже:
Сравнение длины обработки:
• Обычно пятиосевые швейцарские автоматические токарные машины в режиме со скользящей направляющей втулкой позволяют обрабатывать детали длиной до 200 мм.
• Например, модель Taike 205 (швейцарская автоматическая токарная машина) достигает максимальной длины обработки 255 мм, что соответствует передовому уровню в отрасли.
• В то же время обычные ЧПУ-токарные станки способны обрабатывать детали длиной не более 100 мм.
• При добавлении хвостовой опоры длину обработки можно увеличить, однако это приводит к значительному снижению скорости вращения шпинделя, что отрицательно сказывается на производительности.
• Кроме того, при фактической длине обработки свыше 60 мм материал с высокой вероятностью деформируется под давлением.
• Максимальная длина обработки на камертонных автоматических токарных станках составляет всего 35 мм.
• Таким образом, швейцарские автоматические токарные машины обладают более широкой применимостью для обработки различных изделий.
2.Сравнение производительности:
• Благодаря конструкции швейцарской автоматической токарной машины шпиндельная коробка, захватывающая заготовку, может выполнять точное прямолинейное движение вдоль станины станка, в то время как инструмент практически не двигается.
• После завершения обработки инструмент быстро возвращается в исходное положение, что экономит значительное время.
• Кроме того, двухглавные швейцарские автоматические токарные машины используют решение с вспомогательным главным валом: после того как основной главный вал обрабатывает один участок и отрезает деталь, вспомогательный главный вал захватывает заготовку, отводит её к задним инструментам и выполняет сверление, фрезерование и другие операции.
• Это сокращает время обработки вдвое. Время обработки на пятиосевой швейцарской автоматический токарный станок составляет всего 60 % от времени, затрачиваемого традиционным ЧПУ-токарным станком.
• При этом не требуется многократная установка заготовки, что позволяет выполнить все сложные операции за один проход и избежать потери точности из-за повторной фиксации.
• Высокая степень автоматизации позволяет одному оператору управлять 10 станками.
• В отличие от этого, на традиционных ЧПУ-токарных станках инструмент перемещается к заготовке для резания, затем возвращается в исходное положение, после чего следующий инструмент выполняет аналогичные действия.
• Каждая операция требует около 2 секунд на подвод и отвод инструмента; для сложных деталей, требующих использования десятков инструментов, время необрабатывающих перемещений инструмента может превышать 20 секунд.
• Кроме того, такие станки имеют ограниченные возможности для кастомизации модульных функций. Если после обработки передней части детали требуется обработать заднюю часть на другом станке, повторная фиксация приводит к потере точности более чем на 0,001 мм, а необходимость ручного вмешательства увеличивает себестоимость производства и затрудняет достижение требуемого клиентом качества.
• При одинаковом времени обработки стокарные машины работают почти в два раза быстрее, что позволяет производить больше деталей и, соответственно, получать более высокую прибыль.
Швейцария: Tornos (изобретатель швейцарских автоматических токарных машин, обладающий очень высокой точностью обработки и стабильностью в работе, но требует дорогостоящего обслуживания). Стоимость закупки составляет около 100 тысяч долларов США.
Япония: Citizen, Star (известные мировые производители часов, чьи станки позволяют обрабатывать микроскопические детали с высочайшей точностью, но они ориентированы на эффективную обработку миниатюрных деталей. Модель 205 имеет умеренную жёсткость, поэтому эффективность обработки деталей с большим диаметром несколько снижается). Стоимость закупки составляет около 70 тысяч долларов США.
Китай: TaiKe(одна из первых китайских компаний, специализирующихся на производстве швейцарских автоматических токарных машин, участвовавшая в разработке и совместном составлении отраслевого стандарта «ЧПУ-токарные станки с двумя главными валами для точного продольного резания»). Особенности станков: высокая жёсткость, стабильность работы. Стоимость закупки составляет около 50 тысяч долларов США, а совокупная стоимость эксплуатации относительно низкая. Экономичная модель 203 швейцарской автоматической токарной машины стоит менее 30 тысяч долларов США.
Модель 20 ЧПУ-токарного станка стоит около 20 тысяч долларов США, однако для обработки сложных изделий требуется несколько станков, что увеличивает затраты на аренду площадей, рабочую силу и другие операционные расходы. Совокупная стоимость эксплуатации такого станка может даже превышать затраты на швейцарскую автоматическую токарную машину, а точность обработки продукции с трудом соответствует требованиям премиальных клиентов.
IV：Рекомендации по выбору
Если ваши основные изделия — это очень тонкие и длинные детали (с большим соотношением длины к диаметру, L/D), малого диаметра (преимущественно Ø0,5–Ø32 мм), сложной конструкции, требующие высочайшей точности и изготавливаемые крупными партиями, — швейцарская автоматическая токарная машина станет вашим первым выбором или даже единственным вариантом.
