Различия между 2-осными и 4-осевыми резьбонарезными станками

В области механической обработки нарезные станки являются важным оборудованием, используемым для обработки внутренней резьбы на заготовках, широко применяемым в таких отраслях, как автомобилестроение, производство электронных компонентов и точное машиностроение. Среди различных типов резьбонарезных станков 2-осные и 4-осевые резьбонарезные станки являются двумя наиболее часто используемыми моделями, каждая из которых имеет различные структурные характеристики, функциональные преимущества и сценарии применения. Понимание различий между ними имеет решающее значение для предприятий при выборе подходящего оборудования, повышении эффективности производства и обеспечении качества переработки. В этой статье будут подробно рассмотрены основные различия между 2-осными и 4-осными резьбонарезными станками с различных аспектов, включая структурную конструкцию, принципы работы, функциональные возможности, область применения и экономическую эффективность.

1. Структурные различия в конструкции

Самое фундаментальное различие между 2-осными и 4-осными резьбонарезными станками заключается в их конструктивном исполнении, особенно в количестве подвижных осей и расположении резьбонарезных головок, что напрямую определяет их возможности обработки и гибкость.

1.1 2-осевой резьбонарезной станок

Двухосный нарезной станок обычно состоит из двух основных подвижных осей: оси X (горизонтальное направление) и оси Z (вертикальное направление). Ось X отвечает за горизонтальное перемещение заготовки или нарезающей головки для регулировки положения точки нарезания резьбы, а ось Z управляет вертикальным перемещением нарезающей головки для выполнения действий подачи и отвода во время процесса нарезания резьбы. В большинстве случаев 2-осевой резьбонарезной станок оснащен одной или двумя саморезными головками, которые закреплены на оси Z и перемещаются синхронно или независимо по осям X и Z.

Конструкция двухосного резьбонарезного станка относительно проста и компактна. Обычно он имеет портальную или консольную конструкцию с небольшой занимаемой площадью и простотой установки и отладки. Система управления также относительно проста и в основном реализует позиционирование по оси X и подачу по оси Z, что подходит для малых и средних предприятий с ограниченным производственным пространством и простыми требованиями к обработке.

1.2 4-осевой резьбонарезной станок

По сравнению с 2-осевым нарезным станком, 4-осевой нарезной станок добавляет еще две подвижные оси на основе осей X и Z, обычно ось Y (еще одно горизонтальное направление, перпендикулярное оси X) и ось A (ось вращения). Ось Y расширяет диапазон горизонтального перемещения резьбонарезной головки или заготовки, позволяя обрабатывать в любой точке горизонтальной плоскости; ось А позволяет заготовке или нарезающей головке вращаться вокруг фиксированной оси, что особенно подходит для обработки резьбовых отверстий на окружной поверхности цилиндрических заготовок или заготовок неправильной формы.

4-осевой резьбонарезной станок имеет более сложную конструкцию, часто оснащен несколькими саморезными головками (до 4 и более), причем саморезные головки могут перемещаться независимо по осям X, Y и Z, а также вращаться вместе с осью A. Станок обычно оснащен более совершенной системой числового программного управления (ЧПУ) для реализации многоосного управления рычажным механизмом, обеспечивая точность и синхронизацию каждой оси во время процесса обработки. Из-за сложной конструкции 4-осевой резьбонарезной станок занимает большую площадь и требует более высокого технического уровня при монтаже, наладке и обслуживании.

2. Различия в принципах работы

Разница в конструктивном исполнении приводит к значительным различиям в принципах работы 2-х и 4-х осевых станков для нарезания резьбы, особенно с точки зрения позиционирования обработки, управления движением и эффективности нарезания резьбы.

2.1 Принцип работы 2-осевого резьбонарезного станка

Принцип работы двухосного резьбонарезного станка относительно прост. Сначала заготовка фиксируется на верстаке, а система управления посылает сигнал для перемещения оси X, располагая резьбонарезную головку над предварительно просверленным отверстием в заготовке. Затем ось Z заставляет нарезающую головку двигаться вниз с определенной скоростью, а сама нарезающая головка вращается с соответствующей скоростью, чтобы нарезать внутреннюю резьбу на заготовке. После завершения нарезания резьбы ось Z заставляет нарезающую головку втягиваться вверх, а ось X перемещается в следующее положение нарезания резьбы, чтобы начать следующий цикл нарезания резьбы.

Поскольку 2-осевой резьбонарезной станок имеет только оси X и Z, он может обрабатывать резьбовые отверстия только в одной горизонтальной плоскости (или вертикальной плоскости, в зависимости от компоновки станка) и не может обрабатывать отверстия в разных горизонтальных положениях или на окружной поверхности заготовки. Нарезные головки большинства двухосевых нарезных станков движутся синхронно, что подходит для обработки нескольких резьбовых отверстий с одинаковым расстоянием и положением.

2.2 Принцип работы 4-осевого резьбонарезного станка

4-осевой нарезной станок использует многоосное управление рычажным механизмом, а его принцип работы является более сложным и гибким. Во время обработки заготовка фиксируется на поворотном верстаке (управляемом осью A), а оси X, Y и Z взаимодействуют для позиционирования нарезающей головки в точном положении нарезания резьбы. Ось А может поворачивать заготовку на определенный угол, так что нарезающая головка может обрабатывать резьбовые отверстия в разных положениях по окружности заготовки. Кроме того, несколько нарезных головок 4-осевого нарезающего станка могут работать независимо или синхронно, а каждую нарезную головку можно позиционировать и подавать отдельно посредством управления осями X, Y и Z, реализуя одновременную обработку нескольких резьбовых отверстий с разными положениями и характеристиками.

Система числового управления 4-осевого резьбонарезного станка может предварительно запрограммировать путь обработки, и станок может автоматически выполнять действия по позиционированию, вращению, нарезанию резьбы и отводу в соответствии с программой, что значительно сокращает ручное вмешательство и повышает точность и эффективность обработки. Особенно при обработке сложных заготовок функция 4-осевого соединения позволяет избежать многократного зажима заготовки, уменьшить ошибки зажима и обеспечить соосность и точность положения каждого резьбового отверстия.

3. Различия в функциональных возможностях

Из-за различий в конструкции и принципе работы 2- и 4-осные резьбонарезные станки имеют очевидные пробелы в функциональных возможностях, включая гибкость обработки, точность обработки, эффективность нарезания резьбы и адаптируемость к сложным заготовкам.

3.1 Гибкость обработки

2-осевой нарезной станок имеет ограниченную гибкость обработки. Он может обрабатывать резьбовые отверстия только в одной плоскости (плоскость X-Z) и не может обрабатывать отверстия в направлении оси Y или на окружной поверхности заготовки. После изменения положения обработки или угла резьбового отверстия заготовку необходимо повторно зажать и позиционировать, что занимает много времени и труда. Кроме того, двухосный нарезной станок сложно адаптировать для обработки заготовок неправильной формы, а сфера его применения относительно узка.

4-осевой резьбонарезной станок обладает высокой гибкостью обработки. Благодаря сотрудничеству осей X, Y, Z и A он может обрабатывать резьбовые отверстия в любом положении и под любым углом в трехмерном пространстве, что особенно подходит для обработки заготовок сложной структуры и нескольких резьбовых отверстий с разными положениями и углами. Функция вращения по оси A позволяет станку обрабатывать резьбовые отверстия на окружной поверхности цилиндрических заготовок без повторного зажима, а управление многоосным рычагом позволяет осуществлять однократный зажим и многократную обработку, что значительно повышает гибкость обработки и адаптируемость.

3.2 Точность обработки

Точность обработки двухосного резьбонарезного станка относительно общая, что в основном подходит для обработки заготовок с низкими требованиями к точности. Из-за простой конструкции ошибка позиционирования осей X и Z относительно велика, и синхронизацию резьбонарезных головок гарантировать сложно. Кроме того, при обработке нескольких резьбовых отверстий многократный зажим приведет к накоплению ошибок, влияющих на точность положения и соосность резьбовых отверстий.

4-осевой резьбонарезной станок оснащен высокоточной системой числового управления и высокожесткой конструкцией, обеспечивающей более высокую точность обработки. Оси X, Y, Z и A оснащены высокоточными линейными направляющими и шариковыми винтами, которые обеспечивают точное позиционирование и перемещение, а погрешность позиционирования можно контролировать в небольшом диапазоне. Кроме того, метод обработки однократного зажима позволяет избежать накопленных ошибок, вызванных многократным зажимом, обеспечивая соосность и точность положения каждого резьбового отверстия, что подходит для обработки высокоточных заготовок, таких как электронные компоненты и детали прецизионного оборудования.

3.3 Эффективность постукивания

Эффективность нарезания резьбы на двухосном нарезающем станке относительно низкая, особенно при обработке нескольких резьбовых отверстий в разных положениях. Поскольку он может обрабатывать только одно или два резьбовых отверстия одновременно, а каждая обработка требует изменения положения и зажима, цикл обработки длительный. Кроме того, 2-осевой резьбонарезной станок в основном является полуавтоматическим или полностью автоматическим с простыми функциями, а вспомогательное время (например, зажим и подача заготовки) относительно велико.

4-осевой нарезной станок имеет значительно более высокую эффективность нарезания резьбы. Он оснащен несколькими нарезающими головками, которые могут одновременно обрабатывать несколько резьбовых отверстий; многоосное управление рычажным механизмом позволяет машине выполнять действия по позиционированию, вращению и нарезанию резьбы за один раз, сокращая вспомогательное время; автоматическую систему загрузки и разгрузки можно настроить для реализации полностью автоматической обработки, что еще больше повышает эффективность производства. Для массового производства заготовок с несколькими резьбовыми отверстиями 4-осевой резьбонарезной станок может значительно сократить цикл обработки и снизить производственные затраты.

4. Различия в сфере применения

Различия в функциональных возможностях определяют, что 2- и 4-осные резьбонарезные станки применимы в разных отраслях и сценариях обработки, и предприятиям необходимо выбирать их в соответствии с собственными производственными потребностями.

4.1 Область применения 2-осевого резьбонарезного станка

2-осевой нарезной станок в основном подходит для малых и средних предприятий с простыми требованиями к обработке, низкими требованиями к точности и мелкосерийным производством. Общие сценарии применения включают в себя:

• Обработка простых заготовок: например, плоских пластин, кронштейнов и других заготовок с резьбовыми отверстиями в одной плоскости.

• Обработка изделий низкой точности: например, аппаратных аксессуаров, штампованных деталей и других изделий, к которым не предъявляются высокие требования к точности резьбы и точности положения.

• Мелкосерийное производство: из-за низкой эффективности не подходит для массового производства, но подходит для мелкосерийного пробного производства или мелкосерийной обработки специальных заготовок.

• Ограниченное производственное пространство: компактная конструкция 2-осевого нарезного станка занимает небольшую площадь, что подходит для предприятий с ограниченным количеством производственных цехов.

4.2 Область применения 4-осевого резьбонарезного станка

4-осевой резьбонарезной станок в основном подходит для крупных предприятий со сложными требованиями к обработке, высокими требованиями к точности и массовым производством. Общие сценарии применения включают в себя:

• Обработка сложных заготовок: таких как автомобильные детали (головки цилиндров двигателей, коробки передач), электронные компоненты (прецизионные разъемы) и другие заготовки с множеством резьбовых отверстий в разных положениях и под разными углами.

• Высокоточная обработка изделий: изделия, требующие высокой точности резьбы, точности позиционирования и соосности, такие как точные инструменты, детали медицинского оборудования и т. д.

• Массовое производство: высокая эффективность и полностью автоматическая обработка 4-осевого нарезного станка делают его пригодным для массового производства, что может значительно снизить производственные затраты и улучшить консистенцию продукта.

• Обработка заготовок специальной формы: например, цилиндрических заготовок, заготовок неправильной формы и т. д., которые требуют вращения оси А для завершения обработки резьбовых отверстий.

5. Разница в затратах и эффективности

Стоимость является важным фактором для предприятий при выборе резьбонарезных станков, и существует значительная разница в затратах на 2- и 4-осевые резьбонарезные станки.

5.1 2-осевой резьбонарезной станок

2-осевой нарезной станок имеет такие преимущества, как простая конструкция, низкая себестоимость производства и низкая цена продажи. Цена обычно составляет всего от 1/3 до 1/2 от цены 4-осевого резьбонарезного станка, который подходит для предприятий с ограниченными средствами. Кроме того, стоимость обслуживания 2-осевого нарезного станка также относительно невелика, технология обслуживания проста, и обычные операторы могут выполнять ежедневное обслуживание и устранение неисправностей, что может снизить затраты на техническое обслуживание предприятия и затраты на техническое обучение.

Однако 2-осевой нарезной станок имеет низкую эффективность и ограниченную функциональность и может не удовлетворять потребности предприятий в обработке, когда масштаб производства расширяется или структура продукта становится сложной, что может потребовать вторичных инвестиций для замены оборудования.

5.2 4-осевой резьбонарезной станок

4-осевой резьбонарезной станок имеет сложную конструкцию, высокую себестоимость и высокую цену реализации. Его цена обычно в несколько раз превышает стоимость 2-осевого резьбонарезного станка, что требует от предприятий наличия достаточных средств. Кроме того, стоимость обслуживания 4-осевого резьбонарезного станка также относительно высока, требуя профессионального и технического персонала для выполнения установки, наладки и обслуживания, а стоимость технического обучения операторов также относительно высока.

Тем не менее, 4-осевой резьбонарезной станок обладает высокой эффективностью, высокой точностью и высокой гибкостью, что позволяет удовлетворить потребности в обработке сложных заготовок и массовом производстве. Для предприятий с большими масштабами производства и высокими требованиями к продукции 4-осевой нарезной станок может повысить эффективность производства, снизить производственные затраты и улучшить качество продукции, что имеет более высокие долгосрочные показатели затрат. Кроме того, 4-осевой нарезной станок имеет широкие возможности расширения и может быть модернизирован и преобразован в соответствии с потребностями развития предприятий, что продлевает срок его службы.

6. Заключение

Таким образом, 2-осные и 4-осные резьбонарезные станки имеют существенные различия в конструкции, принципах работы, функциональных возможностях, сфере применения и экономической эффективности. 2-осевой резьбонарезной станок прост по конструкции, недорог и подходит для малых и средних предприятий с простыми требованиями к обработке, низкими требованиями к точности и мелкосерийным производством; 4-осевой нарезной станок имеет сложную конструкцию, высокую стоимость, но обладает высокой эффективностью, высокой точностью и высокой гибкостью, подходит для крупных предприятий со сложными требованиями к обработке, высокими требованиями к точности и массовым производством.

При выборе резьбонарезного станка предприятия должны всесторонне учитывать свои собственные производственные потребности, структуру продукции, требования к точности, масштабы производства и состояние фондов, а также выбирать наиболее подходящее оборудование в соответствии с реальной ситуацией. Для предприятий, находящихся на начальной стадии развития и имеющих ограниченные средства и простые потребности в обработке, 2-осевой резьбонарезной станок является более экономичным выбором; Для предприятий, которые имеют определенный масштаб развития и нуждаются в обработке сложных и высокоточных изделий в больших количествах, 4-осевой резьбонарезной станок может лучше удовлетворить производственные потребности и помочь предприятиям повысить свою основную конкурентоспособность на рынке.