Токарная обработка металла на ЧПУ и автоматах: валы, болты и детали из алюминия и нержавейки

Подробная информация есть по ссылке токарная обработка

Токарная обработка металла: валы и болты

Токарная обработка металла на ЧПУ и токарных автоматах применяется для изготовления валов, крепежа и тел вращения. Выбор оборудования определяет себестоимость партии и достижимую точность.

Технологические различия ЧПУ-станков и токарных автоматов

Токарный станок с ЧПУ использует числовое программное управление для перемещения суппорта по осям. Автомат продольного точения работает с прутковой заготовкой, которая подается через цангу в зону резания.

Принцип работы автомата продольного точения

Пруток фиксируется в шпинделе и выдвигается на длину детали. Резцы расположены вокруг прутка, что позволяет обрабатывать наружные поверхности, торец и растачивать отверстия без переустановки. После завершения цикла готовая деталь отрезается, цикл повторяется автоматически.

Что дает числовое управление при токарной обработке валов

На станке с ЧПУ управление происходит по программе, что обеспечивает точное позиционирование инструмента относительно оси вала. Возможна автоматическая смена резцов для черновой и чистовой обработки. Обработка сложных ступенчатых профилей выполняется за один установ заготовки.

Поведение алюминия и нержавеющей стали при точении

Обрабатываемость алюминиевых сплавов и борьба с наростообразованием

Алюминий имеет низкую плотность и высокую теплопроводность. Главная проблема — налипание мягкого материала на режущую кромку. Это приводит к ухудшению шероховатости. Для контроля наростообразования ограничивают скорость резания в диапазоне 200–400 м/мин и применяют полированные канавки резца. Также эффективна подача СОЖ непосредственно в зону резания для удаления стружки.

Специфика резания нержавеющей стали: нагрев и упрочнение

Нержавеющая сталь имеет высокую вязкость и низкую теплопроводность. Тепло концентрируется в зоне контакта резца и заготовки. Поверхностный слой упрочняется при недостаточной подаче, что увеличивает износ инструмента. Требуются твердосплавные пластины с радиусом при вершине 0,4–0,8 мм и обильное охлаждение.

Изготовление валов на оборудовании с ЧПУ

Черновое и чистовое точение: распределение припуска

Черновое точение снимает основной припуск на глубину 2–5 мм. Чистовое точение выполняется с глубиной 0,3–0,5 мм и подачей 0,1–0,2 мм/об. Такое распределение снижает деформации и обеспечивает требуемую шероховатость.

Обеспечение соосности и точности диаметров вала

Соосность ступеней вала достигается обработкой в центрах или цанговом патроне. Для точности диаметров в пределах допуска 6–8 квалитета рекомендуется контроль диаметра в процессе резания. Система «станок — приспособление — инструмент» должна иметь жесткость, исключающую вибрации.

Серийное изготовление болтов на токарных автоматах

Формирование головки, стержня и резьбы за один цикл

Автомат продольного точения формирует головку болта под ключ, стержень и фаску. Резьбонарезной инструмент нарезает профиль резьбы на стержне за один проход плашкой или резьбовым резцом. Операции выполняются последовательно без участия оператора.

Подача прутка и стабильность размеров готового болта

Прутковая подача обеспечивает фиксированную длину вылета заготовки. Стабильность размеров болта зависит от жесткости цанги и поддержания зазора в направляющей втулке. При износе цанги появляется овальность стержня.

Выбор режимов резания и инструмента

Скорость, подача и глубина резания для алюминия

Для алюминиевых сплавов скорость резания составляет 300–600 м/мин. Подача — 0,1–0,3 мм/об. Резцы с передним углом 10–15 градусов уменьшают налипание. При обработке тонкостенных деталей снижают глубину резания до 1 мм для предотвращения деформации.

Геометрия резца и режимы для нержавеющей стали

Для нержавеющей стали рекомендуется скорость 80–150 м/мин и подача 0,15–0,35 мм/об. Меньшая подача приводит к упрочнению и вибрациям. Оптимальная геометрия: передний угол 8–12 градусов, задний угол 6–8 градусов. Пластины с покрытием из нитрида титана снижают нагрев.

Контроль качества при токарной обработке

Измерение диаметров, допусков и шероховатости

Диаметры измеряются микрометром, для внутренних поверхностей используется нутромер. Шероховатость контролируется профилометром по параметру Ra. Допуск задает допустимые отклонения диаметров вала и проверяется в начале и середине партии.

Дефекты резания и способы их устранения

При точении алюминия возможен нарост из-за недостаточной скорости или отсутствия СОЖ. На нержавейке появляются задиры при затуплении резца. Вибрации возникают при недостаточной жесткости станка или малой подаче. Исправление: корректировка режимов резания и замена инструмента.

Технология обработки выбирается исходя из материала, формы детали и размера партии. Автоматы продольного точения подходят для массового выпуска болтов, станки с ЧПУ — для валов с высокой точностью. Соблюдение режимов резания и применение СОЖ обеспечивают стабильные размеры и минимальный процент брака.