Tokarka CNC 2-osiowa czy z napędzanymi narzędziami – co bardziej się opłaca?

Tokarka 2-osiowa jest prostsza, tańsza i często w pełni wystarczająca do produkcji detali obrotowych. Maszyna z napędzanymi narzędziami kosztuje więcej, ale może przejąć część operacji wykonywanych dotąd na frezarce lub wiertarce. O opłacalności nie decyduje więc sama cena zakupu. Najważniejsze są geometria wyrobów, liczba mocowań, długość serii oraz czas tracony na transport detali między stanowiskami.

Czym różni się tokarka 2-osiowa od maszyny z napędzanymi narzędziami?

Standardowa tokarka CNC wykorzystuje przede wszystkim osie X i Z. Oś Z odpowiada za ruch narzędzia wzdłuż obrabianego elementu, a oś X – za zmianę odległości od osi obrotu. Podczas skrawania obraca się detal zamocowany we wrzecionie, natomiast nóż tokarski pozostaje nieruchomy.

W tokarce z napędzanymi narzędziami wybrane oprawki w głowicy mają własny napęd. Dzięki temu można wprawić w ruch wiertło, frez lub gwintownik, gdy obrabiany przedmiot jest odpowiednio ustawiony. Do kontrolowania jego położenia potrzebna jest oś C, która pozwala indeksować wrzeciono albo sterować nim podczas frezowania.

Zakres możliwości zależy od konkretnej konfiguracji. Sama informacja o napędzanych narzędziach nie oznacza jeszcze, że maszyna wykona każdy detal frezowany. Znaczenie mają:

obecność i dokładność osi C;
dostępność osi Y;
moc oraz prędkość napędu narzędzi;
liczba gniazd w głowicy;
rodzaje dostępnych oprawek;
skok poszczególnych osi;
średnica przelotu wrzeciona;
obecność przeciwwrzeciona;
możliwości sterowania i oprogramowania CAM.

Oś Y umożliwia przesunięcie narzędzia poza oś detalu, co rozszerza zakres wiercenia i frezowania mimośrodowego. Przeciwwrzeciono pozwala natomiast przejąć detal i obrobić jego drugą stronę. Dopiero połączenie tych funkcji tworzy rozbudowane centrum tokarsko-frezarskie.

Jakie operacje umożliwia każda z maszyn?

Na tokarce 2-osiowej można wykonywać większość klasycznych operacji tokarskich:

planowanie czoła;
toczenie powierzchni zewnętrznych i wewnętrznych;
wykonywanie stożków;
rowkowanie;
przecinanie;
gwintowanie nożem;
wiercenie i rozwiercanie w osi obrotu;
wytaczanie.

Taka maszyna dobrze sprawdza się przy wałkach, tulejach, pierścieniach, sworzniach i innych częściach o geometrii obrotowej. Jeżeli detal wymaga później wykonania bocznego otworu, płaszczyzny lub rowka wpustowego, trzeba przenieść go na frezarkę albo inne stanowisko.

Napędzane narzędzia umożliwiają wykonanie dodatkowych operacji w tym samym zamocowaniu, między innymi:

wiercenia osiowego i promieniowego;
gwintowania otworów;
frezowania płaszczyzn;
wykonywania rowków i prostych kieszeni;
fazowania otworów;
znakowania lub grawerowania;
obróbki elementów rozmieszczonych na obwodzie.

Wiercenie poza osią wymaga odpowiedniej kinematyki, najczęściej osi Y lub właściwego ustawienia oprawki. Podobnie wiercenie pod kątem nie jest standardową funkcją każdej tokarki z napędzanymi narzędziami. Możliwość wykonania konkretnej operacji należy potwierdzić na podstawie specyfikacji maszyny i dostępnego oprzyrządowania.

Jak różnią się koszty zakupu i eksploatacji obu tokarek?

Tokarka 2-osiowa ma prostszą konstrukcję, dlatego wymaga mniejszego budżetu początkowego. Niższy jest również koszt wyposażenia jej w podstawowe oprawki. Programowanie klasycznych cykli toczenia jest stosunkowo łatwe, a wdrożenie operatora może trwać krócej.

Maszyna z napędzanymi narzędziami wymaga dopłaty za rozbudowaną głowicę, napędy, dodatkowe osie i bardziej zaawansowane sterowanie. Do kosztu inwestycji trzeba doliczyć:

oprawki do narzędzi napędzanych;
dodatkowe narzędzia skrawające;
uchwyty i szczęki;
sondę lub system pomiaru narzędzi, jeśli jest potrzebny;
odpowiednie oprogramowanie CAM;
szkolenie programistów i operatorów;
uruchomienie technologii;
serwis oraz części eksploatacyjne.

Bardziej rozbudowana konstrukcja oznacza również większą liczbę podzespołów wymagających kontroli. Oprawki napędzane, przekładnie i dodatkowe osie mogą podnosić koszt przeglądów oraz ewentualnych napraw. Nie oznacza to jednak, że droższa maszyna zawsze generuje wyższy koszt jednostkowy. Jeżeli zastępuje dwa stanowiska i eliminuje dodatkowe mocowanie, całkowity koszt wykonania detalu może wyraźnie spaść.

Przeglądając tokarki CNC do metalu, można porównać maszyny poziome, pionowe, wieloosiowe centra tokarskie oraz automaty wzdłużne. Dostarczamy urządzenia między innymi marek Hyundai Wia, Hanwha Precision Machinery i Chiah Chyun Machinery, a także oferuje oprzyrządowanie oraz obsługę serwisową. Dobór powinien wynikać z analizy detali, a nie wyłącznie z liczby osi podanej w katalogu.

Jak wybór maszyny wpływa na czas i koszt produkcji?

Przy kalkulacji należy porównać cały proces, a nie tylko czas pracy wrzeciona. Detal obrabiany na tokarce 2-osiowej może wymagać:

toczenia;
zdjęcia z uchwytu;
przewiezienia na frezarkę;
ponownego zamocowania i ustawienia bazy;
frezowania lub wiercenia;
dodatkowej kontroli wymiarów.

Tokarka z napędzanymi narzędziami może wykonać cały proces w jednym mocowaniu. Ogranicza pracę ręczną, produkcję w toku i liczbę operacji transportowych. Zaletą jest także łatwiejsze utrzymanie zależności geometrycznych pomiędzy poszczególnymi cechami detalu.

Z drugiej strony cykl na bardziej rozbudowanej tokarce nie zawsze będzie krótszy od równoległej pracy tokarki i centrum frezarskiego. Jeżeli zakład dysponuje wolną frezarką, a serie są bardzo duże, rozdzielenie operacji może zapewnić wyższą przepustowość. Wąskim gardłem nie musi być liczba zamocowań, lecz czas zajęcia jednej kosztownej maszyny.

Do porównania warto wykorzystać rzeczywiste dane:

czas toczenia;
czas drugiego mocowania;
czas transportu i oczekiwania;
czas frezowania;
udział operatora;
liczbę braków;
częstotliwość przezbrojeń;
koszt godziny pracy każdej maszyny;
wartość produkcji w toku.

Dopiero suma tych elementów pokazuje, która technologia daje niższy koszt jednostkowy.

Która tokarka CNC lepiej sprawdzi się w Twojej produkcji?

Tokarka 2-osiowa będzie racjonalnym wyborem, gdy firma wykonuje głównie proste elementy obrotowe. Sprawdza się przy stabilnym asortymencie, dużych seriach oraz produkcji, w której dodatkowe operacje frezarskie występują sporadycznie. Jej zaletami są łatwiejsza obsługa, krótsze wdrożenie i mniejszy koszt inwestycji.

Maszynę z napędzanymi narzędziami warto rozważyć, jeśli:

wiele detali wymaga otworów bocznych, płaszczyzn lub rowków;
części przechodzą obecnie przez kilka stanowisk;
istotna jest dokładność uzyskiwana w jednym mocowaniu;
firma produkuje krótkie i średnie serie zróżnicowanych części;
brakuje operatorów do obsługi kilku maszyn;
ważne jest skrócenie czasu przejścia zlecenia przez produkcję;
firma planuje zwiększać złożoność oferowanych detali.

Przed inwestycją warto wybrać kilka reprezentatywnych części i przygotować dla nich dwa warianty technologii. Dostawca może pomóc określić czas cyklu, liczbę potrzebnych narzędzi i konfigurację osi. Test powinien obejmować zarówno typowe detale, jak i te, które obecnie generują najwięcej dodatkowych operacji.

Najczęściej zadawane pytania

Kiedy warto wybrać tokarkę CNC 2-osiową?

Taka maszyna jest dobrym wyborem do części o geometrii obrotowej, które nie wymagają bocznego wiercenia ani frezowania. Może być szczególnie opłacalna przy dużych seriach prostych detali i ograniczonym budżecie inwestycyjnym.

Jakie możliwości daje tokarka z napędzanymi narzędziami?

Pozwala łączyć toczenie z wierceniem, gwintowaniem i wybranymi operacjami frezarskimi bez przekładania detalu na inną maszynę. Dokładny zakres zależy od osi C i Y, rodzaju głowicy, dostępnych oprawek oraz parametrów napędu.

Czy inwestycja w napędzane narzędzia szybko się zwraca?

Może zwrócić się szybko, jeżeli maszyna regularnie eliminuje drugie mocowanie i pracę na dodatkowym stanowisku. Zwrot będzie wolniejszy, gdy większość produkcji stanowią proste części toczone, a napędzane oprawki są wykorzystywane sporadycznie.

Jak różnią się koszty serwisowania obu typów tokarek?

Tokarka z napędzanymi narzędziami ma więcej podzespołów, dlatego przeglądy i naprawy mogą kosztować więcej. Tokarka 2-osiowa jest prostsza, ale o rzeczywistych kosztach utrzymania decydują również intensywność pracy, dostępność serwisu i jakość profilaktycznej konserwacji.