12 июня 2020

Сегодня мы рассмотрим важную тему по использованию задней бабки на вашем токарном станке Haas. Задняя бабка доступна почти для всех токарных станков Haas. Она заметно расширяет возможности вашего производства. Так для чего же она нужна?

Задняя бабка необходима для обработки длинных тонких заготовок. Показателем является отношение длины заготовки к её диаметру, но не всей длины. Очевидно, что речь идёт только о неподдерживаемой части заготовки, установленной в патрон станка.

Данная заготовка имеет это отношение шесть к одному, но зажать её мы можем с вылетом пять диаметров. В этом случае у нас будут проблемы при точении, если нет поддержки задней бабкой! А можем зажать с вылетом три диаметра и тогда, вероятно, нам поддержка задней бабки не понадобится. Если же вылет превысит 10 диаметров, то заготовка окажется столь «гибкой», что и поддержки задней бабкой может оказаться недостаточно.

В итоге! Если вылет составляет три диаметра или меньше, то задняя бабка, скорее всего, будет не нужна. Если вылет превышает это соотношение, то она нам поможет! А вот когда вылет превышает 10 диаметров, то задняя бабка, конечно, будет нужна, но может потребоваться и кое-что ещё, например, люнет.

Рассмотрим этот резьбовой вал. Как мы будем использовать заднюю бабку в этом случае? После обработки первой стороны, мы переворачиваем заготовку и зажимаем мягкими кулачками за обработанный диаметр для выполнения второй операции. Так как наш самый маленький окончательный диаметр будет на самом конце заготовки, то мы не сможем зацентроваться большим сверлом, поэтому выберем маленькое центровочное сверло и вращающийся центр, который неглубоко входит в отверстие и обеспечивает дополнительный зазор для режущего инструмента.

До начала сверления центровочного отверстия нам надо подготовить торец заготовки. Торцовку и сверление центровочным сверлом делаем на том же вылете, что и будущую обработку. Вылет довольно большой и не будет ли проблем? Хороший вопрос!

Давайте посмотрим. Из-за большого вылета подрезание торца и сверление должны выполняться на малых скоростях и подачах и с маленьким съёмом материала во избежание отгибов детали, вибраций и аварий. Никогда не используйте высокие обороты шпинделя из-за опасности повреждения станка, инструмента, заготовки или даже травмы оператора!

Давайте проверим заготовку по поверхности, которую мы только что обработали и позицию центровочного отверстия. Мы видим очень небольшие биения, значит мы всё сделали правильно!

Итак, после торцовки и центровки заготовки задняя бабка перемещается автоматически в позицию поддерживания детали для дальнейшей обработки.

В процессе исполнения управляющей программы не требуется никакой ручной активации задней бабки. Но, прежде чем мы продолжим, надо коротко сказать о глубине центровочного отверстия. Важная часть центровочного инструмента — это 60-градусные конические режущие кромки. Использовать их по глубине не стоит более чем на 90%. Если же просверлить глубже, то на детали останется «ребро», которое не позволит заднему центру правильно использовать коническую часть. Это довольно очевидно, но все же мы решили об этом напомнить.

А еще стоит отметить, что использовать 90-градусные фасочные свёрла, неправильно и некорректно. Задний центр будет работать только своей вершиной! Если коротко, всегда используйте только центровочные свёрла с углом 60 градусов для идеального соответствия углу вращающегося центра.

Теперь перейдём к теме управления задней бабкой. Как сказать стойке управления, чтобы она переместила заднюю бабку? Для этого нужно использовать коды М21 и М22.

М21 — это команда на движение задней бабки ВПЕРЁД, а М22 — команда на отход НАЗАД. Давайте добавим эти команды в нашу программу. Двигаем курсор вниз до выбора инструмента и вставляем сюда М21. И в конце программы ставим М22 после завершения движения осей.

Еще один способ заставить заднюю бабку двигаться — использовать педаль.

Но оба эти способа требуют предварительно задать координаты трёх точек. Самая правая возможная точка нахождения задней бабки называется HOME POSITION. Это машинный ноль оси В. В сеттинге 105 мы указываем точку отхода задней бабки от детали. В сеттинге номер 107 мы задаём координату точки удержания детали. Когда мы зажимаем и разжимаем деталь задней бабкой, мы заставляем её двигаться между этими точками. И мы поговорим о них подробнее через минуту.

Когда используется ножная педаль для приведения задней бабки в движение вперёд и назад, то, нажав педаль второй раз, вы остановите движение в целях безопасности. Однако, когда задняя бабка движется по команде M21 или M22, то нажатие на педаль не остановит заднюю бабку.

Есть ещё несколько способов заставить заднюю бабку двигаться. Можно использовать кнопки TS RAPID, TS на стойке ЧПУ, или маховичок ручного управления, выбрав ось В, или даже можно дать команду на перемещение оси В.

Но! НИКОГДА ни один из этих способов не должен использоваться для поджатия детали. Для этого нужно использовать только команду М21 или ножную педаль. Маховичком, кнопками на пульте ЧПУ или командой перемещения оси В невозможно обеспечить полноценный зажим детали.

Команды M21 и M22 используют значения, которые мы задали в настройках 105, 106 и 107.

Начнём с настройки номер 107 — позиции зажима. Это координата определяет позицию задней бабки, когда она зажимает деталь. Чтобы найти значение сеттинга 107, перемещаем заднюю бабку вперёд, пока она не коснётся детали и добавляем к этому значению примерно полдюйма. На экране видим –23.3 дюйма, а в настройку 107 пишем –23.8. Это будет «ТОЧКА УДЕРЖАНИЯ». Другими словами, задняя бабка будет стремиться достичь этой точки, но остановится она в точке –23.3 дюйма плюс-минус из-за возможной разницы в длине заготовок.

Давайте это проверим. Наша задняя бабка пытается достичь отрицательного значения 23.8, но, конечно, останавливается, когда упирается в заготовку. Деталь зажата!

А как насчёт настройки номер 106? Это точка перехода с ускоренного перемещения на рабочее. Поставим сюда 2 дюйма и увидим, что задняя бабка замедлится за два дюйма до точки удержания детали.

Теперь посмотрим настройку 105. Это значение определяет, насколько далеко задней бабке отходить от детали. Если ставим 11 дюймов, то настолько и будет отводиться задняя бабка. Чтобы не тратить время на лишнее перемещение, поставим новое значение 3.5 дюйма. Такой отвод даст возможность снимать и ставить заготовку и экономить время.

Есть еще важная настройка номер 121. Если её отключить, то задняя бабка будет перемещаться в позицию 107, но не будет проверять достигла ли она её и зажата ли деталь, так что если ваша деталь оказалась не в нужном месте, может оказаться, что она вовсе и не зажата! А стойка не будет знать об этом, поэтому мы рекомендуем не отключать этот сеттинг. Тогда при активации задней бабки педалью или М-кодом станок остановится по ошибке, если не найдёт вашу деталь в указанном месте.

Далее рассмотрим настройки 93 и 94, которые определяют область вокруг задней бабки. Этот невидимый щит движется вместе с ней и предохраняет станок от столкновений.

Сеттинг 93 — это расстояние от машинного нуля оси Х до точки возможного столкновения с задней бабкой. Чтобы настроить его правильно, выберите инструмент с самым большим вылетом и подведите его к задней бабке, оставив безопасный зазор. Текущую координату запишите в сеттинг 93. В нашем случае запишем сюда немного меньшее значение: 7.6 дюйма с минусом. Теперь суппорт ни при каких обстоятельствах не перейдёт эту запретную точку.

Значение настройки 94 немного сложнее определить, но определить это значение надо! Итак, переместим заднюю бабку вправо и посмотрим, как это работает. Допустим, нам нужно сверлить заготовку. Мы же не хотим ударить револьвером заднюю бабку при отводе сверла от детали? Так вот! Настройка 94 представляет собой разницу между самой левой точкой задней бабки и самой правой точкой суппорта по оси Z. Это защитит нас от столкновения, потому что это зона безопасности не координата Z, а небольшой зазор, который движется вместе с задней бабкой! Например, при смене вращающегося центра на другой, с большим вылетом, необходимо отвести заднюю бабку вправо, опустить суппорт вниз и, двигая его вправо, установить безопасный зазор.

Теперь нам надо ВЫЧЕСТЬ текущую координату оси В из текущей координаты оси Z! В нашем случае отрицательные 5 дюймов мы вычитаем из отрицательных восьми с лишним дюймов. Это даст нам отрицательную величину –3.82 дюйма. В настройку 94 вносим –4.0 дюйма. Немного округлили для безопасности в большую сторону.

Вы можете заметить сейчас, что красная область заметно меньше 4 дюймов. Дело в том, что значение настройки 94 — это разница между значениями осей Z и B, а не величина зазора. Это легко проконтролировать в таблице смещений.

Итак, мы задали все необходимые значения и готовы теперь зажать нашу деталь в патроне. Остаётся ещё один важный вопрос: какое давление нам следует использовать для поджима?

Часто оператор токарного станка считает, что лучше использовать как можно большее давление для задней бабки, чтобы она лучше держала заготовку. Другие думают, что должны задать небольшое давление, чтобы не деформировать деталь. Очень высокое давление задней бабки может привести к прогибу заготовки, а также может привести к тому, что заготовка будет задвинута в патрон.

Мы рекомендуем начинать работу с давления 200 фунтов на квадратный дюйм. Если будет нужно, то нагрузку можно потом увеличить. Но для некоторых деталей даже давление 200 фунтов на квадратный дюйм может оказаться большим.

Возьмем стальной вал диаметром четверть дюйма и алюминиевую трубу диаметром 1 дюйм. Какое нужно давление, чтобы их деформировать? Начнем со 100 фунтов на квадратный дюйм. Будем измерять биение в середине каждой детали. С давлением 100 фунтов всё нормально. Увеличение давления до 200, а потом и до 300 фунтов приводит к существенному деформированию стального стержня. Алюминиевая труба начинает деформироваться при 400 фунтов на квадратный дюйм. Стальной стержень при таком давлении так сильно деформируется, что нам даже не нужен больше индикатор.

Почему мы показали вам это? Мы хотим, чтобы вы поняли, что и давление 200 фунтов на квадратный дюйм нельзя использовать для некоторых слабых деталей. Оптимальное давление нужно подбирать в каждом конкретном случае обработки. Нельзя допустить, чтобы детали начали деформироваться.

Давайте подведем итог нашего рассказа. Большинство токарных работ мы рекомендуем начинать с давлением 200 фунтов на квадратный дюйм за исключением обработки очень тяжелых деталей с очень серьезными режимами резания. Когда мы обрабатываем трубу с тонкой стенкой или когда наша заготовка совсем небольшого диаметра, то давление должны быть в диапазоне от 100 до 200 фунтов на квадратный дюйм. Когда наша заготовка действительно очень большая и тяжелая, то имеет смысл устанавливать давление от 200 до 400 фунтов на квадратный дюйм. Или, если силы резания направлены на заднюю бабку, то тоже можно применить давление выше 200 фунтов на квадратный дюйм для противодействия этим осевым силам, которые стремятся вытащить деталь из патрона.

Еще одна важная тема — вращающийся центр, который мы будем использовать. Это деталь, которая вставляется в пиноль задней бабки и поджимает заготовку. Она должна уметь свободно вращаться вместе с деталью, должна быть жестко установлена точно по центру и должна быть способна воспринимать высокую нагрузку от задней бабки. Вращающиеся задние центры бывают разных размеров и форм. Нужно выбрать устройство, которое наилучшим образом обеспечит поддержку вашей детали.

В нашем примере мы использовали удлиненный вращающийся центр, так как наша деталь имеет на конце небольшой диаметр. Вращающийся центр должен позволить режущему инструменту обрабатывать деталь, поэтому мы выбрали устройство с уменьшенным диаметром. Если бы мы выбрали обычный вращающийся центр, то нам нужно было бы действовать особенно осторожно. Нужно обязательно проверить, что режущий инструмент не столкнется с задним центром.

Давайте сейчас внимательно посмотрим на удлиненный вращающийся центр, который обычно применяется на станках с ЧПУ, и на обычный. Удлиненный центр оставляет нам больше свободного места в рабочей зоне станка, но он менее жесткий по сравнению с обычным центром. Используйте более жесткий центр, если у вас появилась вибрация.

Вот три основные параметра, которые необходимо учитывать при выборе вращающегося центра: максимальная допустимая масса, максимально возможные обороты и максимальное осевое усилие. Не превышайте эти допустимые значения, если хотите максимально продлить срок службы своего центра.

Если масса заготовки и обороты шпинделя не превышают допустимых значений, то основным фактором, влияющим на срок службы центра, будет осевая нагрузка задней бабки. Это еще одна причина не увеличивать без необходимости её давление.

Задние вращающиеся центры действительно изнашиваются, особенно, если с ними неправильно обращаются. Давайте проверим состояние этого заднего центра.

Сначала проверим, как плавно вращаются ролики подшипников. Сделаем несколько оборотов в одном направлении, проверяя плавность вращения. Подшипники этого центра в хорошем состоянии.

Далее проверим биение центра. Результат вполне приемлемый. Этот центр можно использовать.

В отличие от этого центра у нас есть ещё центр с серьезным износом. Он имеет заметные повреждения. Даже на относительно хороших участках мы получаем скачкообразные движения стрелки индикатора. Его подшипники и рабочая поверхность повреждены. Необходимо ремонтировать его или заменить.

Убедитесь, что конический хвостовик вращающегося центра чистый, без ржавчины и не имеет вмятин или других повреждений. Визуально проверяем состояние и чистоту конуса. Конус задней бабки также должен быть в хорошем состоянии.

Мы сейчас покажем правильный способ удаления вращающегося центра из конуса задней бабки. Нам понадобится стальной стержень и молоток. Задний центр, обычно, достаточно легко выбивается.

Давайте проведем один эксперимент с нашим резьбовым валом. На верхнем видео мы будем обрабатывать вал с поджимом задней бабкой. Давление 200 фунтов на квадратный дюйм, так как мы знаем, что этого давления вполне достаточно для поддержки детали. На нижнем видео будет обработка вала без поджима задней бабкой.

Запускаем наши программы обработки. В каждом случае подобраны оптимальные для каждого вида зажима режимы резания.

Иногда операторы переживают, что они потеряют время, связанное с перемещением задней бабки. Но, дополнительный зажим позволяет использовать более высокие режимы резания и позволяет получить более качественную обработанную поверхность. Мы можем работать значительно быстрее, так как наш зажим более жесткий.

Хотя обработка детали с поджимом задней бабкой началась с некоторым опозданием, общее время цикла оказалось заметно меньше. Оно составило 1 минуту 55 секунд. Обработка без использования задней бабки длилась 2 минуты 50 секунд. Разница существенная.

Также мы видим, что качество поверхности, которое было ближе к задней бабке, у обработанных деталей значительно отличается. Поверхности, которые были ближе к кулачкам патрона, в обоих случаях выглядят хорошо.

Давайте измерим, какая получилась шероховатость поверхности в случае с поджимом задней бабкой и в случае без поджима. Сначала берем деталь, которую мы обрабатывали без поджима, и измеряем поверхность у кулачков патрона. Получаем 59 микродюймов. Теперь измеряем поверхность этой детали с другой стороны. Поверхность более грубая, получаем 121 микродюйм. Мы этого ожидали, так как эта часть детали находилась дальше от зажима. Отношение длины к диаметру 4.5.

Теперь берем деталь, которую мы обрабатывали с поджимом задней бабкой. Измеряем поверхность у кулачков патрона. Получаем 55 микродюймов. Перемещаемся к другому концу детали, который находится рядом с задней бабкой. Также получаем 55 микродюймов.

Есть веские причины, чтобы использовать заднюю бабку при обработке такого вала.

Надеемся, что это видео было полезным. Спасибо за просмотр!