Велосипедная индустрия и станки с Числовым Программным Управлением (ЧПУ)

Материал подготовлен на соновании публикации экспертов издания PinkBike.

Сегодня разобраться в особенностях изготовления современных велосипедных компонентов на станках с Числовым программным управлением (ЧПУ) нам поможет эксперт индустрии с 23 летним опытом работы, совладелец компании Стрейтлайн Деннис Паульсон (Straitline, Dennis Paulson). Помимо изготовления педалей, выносов, успокоителей цепи и других компонентов собственной разработки, компания Стрейтлайн также принимает заказы на изготовление металлических деталей для нужд полиции и аэрокосмической отрасли. Можно быть уверенным, что они кое-что смыслят в станках с ЧПУ.

РВ: Первым делом мы, конечно, хотим поинтересоваться, что представляет собой станок с числовым программным управлением и как он работает?

Станки с числовым программным управлением (или просто станки с ЧПУ) чаще всего используются для обработки металлических заготовок, но данная технология нашла также применение в лёгкой и пищевой промышленности. И представляет она собой компьютер, который управляет высокотехнологичным сервомотором, который посредством червячной передачи сообщает движение головке с режущим инструментом, помимо этого компьютерный блок управляет скоростью режущего инструмента. Всё это вместе позволяет придавать заготовке практически любую форму.

На левой фотографии изображён МТМ (Multi-Tasking Machine, Многофункциональный станок), предназначенный для сложных операций по сверлению и фрезеровке. Головка с режущим инструментом у него может двигаться по пяти осям (одна ось отвечает за движение вверх-вниз, другая — влево-вправо и т.д.). Станок на правой фотографии (класса Turn Mill) имеет более ограниченный функционал в части фрезеровки по сравнению с МТМ, т.к. головка с режущим инструментом у него имеет меньше осей движения.

РВ: Какие преимущества у этой технологии по сравнению с ковкой и литьём?

Два основных преимущества станков с ЧПУ это точность и гибкость. При этом, однако, скорость изготовления деталей методом ковки или литья будет выше, чем в случае с механической обработкой. Но тут скорее целесообразно сравнивать конечный результат, готовые детали. При механической обработке на выходе мы получаем практически идеальную поверхность детали, в то время как после ковки или литья деталям ещё необходимо пройти дополнительную обработку (полировку или галтовку) для получения аналогичного результата.

Процесс литья.

РВ: Какие существуют типы станков с ЧПУ?

Существует огромное число разновидностей станков с ЧПУ и мне посчастливилось со многими поработать, но я, пожалуй, не буду заострять внимание на узкоспециализированных машинах и расскажу об универсальном оборудовании.

Как правило, самые простые машины с ЧПУ представляют собой токарные станки, у которых головка с режущим инструментом способна перемещаться по двум осям. Далее по иерархии следуют трёхосные (иногда четырёхосные) Установки вертикальной обработки (Vertical Machining Center, VMC). На ступень выше располагаются четырёхосные Установки горизонтальной обработки (Horizontal Machining Center, HMC). На эти машины, как правило, устанавливаются два и более крепления для заготовок, которые автоматически сменяют друг друга в процессе работы. Далее мы переходим к пятиосным машинам класса Turn Mill и MTM (Multi-Tasking Machine). Пятиосные станки могут иметь как VCM, так и HCM компоновку, а также дополнительные оси вращения для головки с режущим инструментом и/или крепления для заготовок. Это позволяет работать со сложными деталями, а также комплексно обрабатывать заготовку. Станка класса Turn Mill предназначены в основном для обработки круглых деталей путём фрезеровки.  Что касается MTM, то это вершина эволюции в мире станков с числовым программным управлением. Благодаря 7-9 рабочим осям эти машины способны изготовить практически любую деталь. В процессе работы заготовка и головка с режущим инструментом много кратно меняют своё положение, в результате чего почти полный цикл производства изделия удаётся уместить в один технологический процесс.

Ели же говорить о цене, то стоимость двухосного станка с ЧПУ колеблется в пределах $40 000 — $100 000. Дальше предел ограничивается только вашей фантазией и нуждами производства и в результате некоторые машины с ЧПУ стоят миллионы. Также стоит отметить, что практически на все современные станки ставятся системы удаления стружки и автоматической замены режущего инструмента.

Педали Straitline Dafacto изготавливаются с помощью четырёхосного HMC станка. Заготовки в неё закрепляются на вертикальной вращающейся опоре, что позволяет добиться равномерной и комплексной обработки. Кстати, фотография была сделана в тот момент, когда станок проверял состояние режущего инструмента перед переходом к следующей операции.

РВ: Какие элементы велосипедов и велосипедных аксессуаров можно изготавливать на станках с ЧПУ?

Практически любые: выносы, педали, звёзды, ручки для тормозов и т.д. Например в линейке наших продуктов нет практически ничего, что не было бы изготовлено на подобном оборудовании. Пожалуй, за исключением болтов. Мы также могли бы изготавливать их на станках с ЧПУ, но использовать в данном случае холодную высадку (технологию схожую с ковкой) гораздо более целесообразно с экономической точки зрения. Даже пластиковые детали после отливки проходят у нас обработку на станках с ЧПУ.

Корпус педали Straitline AMP находится на одной из завершающих стадий обработки в четырёхосном VCM станке. Деталь, закреплённая справа может свободно вращаться, что позволяет обработать её со всем сторон за одну технологическую операцию. Слева вверху находится головка с режущим инструментом, а в нижнем левом углу – лазерный измерительный блок, который проверяет параметры инструмента до и после каждой операции.

РВ: Станки с числовым программным управлением, безусловно, впечатляют, но есть у них какие-то ограничения или недостатки?

Да, существуют определённые ограничения. Например внутри заготовки сложно выточить остый угол, т.к. вращающийся инструмент всё равно будет чуть-чуть его сглаживать. Также детали, которые не требуют высокой точности, будет быстрее и проще изготовить методами литья или ковки. Однако впоследствии критические элементы детали всё равно обрабатываются на станках. На самом деле практически любой материал, так или иначе, можно обработать на станке.  Мы в Staritline работаем с алюминием, сталью, титаном и пластиком и каждый из этих материалов имеет тысячи разновидностей.