Токарная обработка с ЧПУ является одним из наиболее широко используемых способов обработки цилиндрических деталей с высокой точностью и повторяемостью. Центральное место в эффективности этого процесса занимают токарные станки — специализированные режущие инструменты, предназначенные для придания формы, финишной обработки и доводки вращающейся заготовки. Правильный выбор токарных станков и понимание их специфических функций имеют решающее значение для достижения точности размеров, оптимальной обработки поверхности и эффективности производства.
В этой статье представлен четкий обзор основных категорий токарных станков с ЧПУ, их роли в процессе обработки и ключевых рекомендаций по их выбору и применению в реальных производственных условиях.
Что такое токарная обработка с ЧПУ?
Токарная обработка с ЧПУ (числовым программным управлением) — это процесс субтрактивной обработки, при котором режущий инструмент удаляет материал с вращающейся заготовки. Этот процесс в основном используется для создания деталей круглого сечения, таких как валы, втулки, крепежные детали и корпуса.
На токарных станках с ЧПУ или токарных центрах обрабатываемая деталь вращается, в то время как режущий инструмент остается неподвижным (вдоль осей X и Z), обрабатывая материал для получения точных диаметров, канавок, резьбы или контуров.
Для выполнения этих операций используется широкий спектр режущих инструментов, каждый из которых имеет уникальную форму, геометрию и назначение для резки.
Основные типы токарных станков с ЧПУ и их функции
1. Токарный инструмент (внешняя черновая и чистовая обработка)
Это самые простые инструменты, используемые при токарной обработке с ЧПУ. Они удаляют материал с внешнего диаметра заготовки.
- Инструменты для черновой обработки предназначены для интенсивной резки и быстрого удаления материала. Как правило, они имеют прочные кромки и могут работать с более высокими скоростями подачи.
- Чистовые инструменты используются для более легких проходов, чтобы улучшить чистоту поверхности и добиться жестких допусков по размерам.
Области применения: Уменьшение наружного диаметра, придание формы профилям, достижение конечных размеров.
2. Облицовочный инструмент
Торцовые инструменты используются для обработки торца заготовки, создавая плоскую, гладкую поверхность, перпендикулярную ее оси.
- Обычно установленные горизонтально торцовые инструменты перемещаются вдоль оси X по направлению к центру заготовки.
- Они могут использоваться как при черновой, так и при чистовой обработке.
Области применения: Создание плоских поверхностей, подготовка детали к вторичным операциям, обеспечение прямоугольности.
3. Расточная планка (Внутренний токарный инструмент)
Расточные инструменты увеличивают или доводят внутренние цилиндрические поверхности. Установленные на расточных станках, эти инструменты входят в предварительно просверленные отверстия и удаляют материал изнутри.
- Внутренняя токарная обработка требует точной центровки инструмента, чтобы избежать вибрации и дребезжания.
- Для растачивания глубоких отверстий требуются расточные станки высокой жесткости и установки для подачи охлаждающей жидкости.
Области применения: Обработка внутреннего диаметра, подготовка отверстий для нарезания резьбы, обработка поверхности внутри полостей.
4. Инструмент для нарезания канавок
Инструменты для нарезания канавок используются для вырезания узких углублений как по наружному диаметру, так и внутри отверстий.
- Внешние инструменты для нарезания канавок прорезаются снаружи; внутренние инструменты для нарезания канавок прорезаются внутри отверстий.
- Пластина имеет узкое прямоугольное поперечное сечение, обеспечивающее постоянную ширину паза.
Области применения: Канавки для стопорных колец, каналы для уплотнительных колец, поднутрения для облегчения нарезания резьбы.
5. Разделительный инструмент (отрезной инструмент)
Разделительные инструменты используются для отделения готовой детали от сырья или пруткового материала.
- Они делают узкие прямые надрезы в радиальном направлении.
- Эти инструменты требуют точной настройки подачи и скорости вращения, чтобы избежать поломки инструмента из-за тонкой геометрии.
Области применения: Окончательная обрезка, создание отдельных компонентов из бруска.
6. Инструмент для нарезания резьбы
Резьбонарезные инструменты предназначены для создания наружной или внутренней резьбы на обрабатываемой детали.
- Вставки имеют форму, соответствующую геометрии резьбы (например, метрическую, UNC, трапециевидную).
- Нарезание резьбы требует синхронного перемещения подачи вдоль оси Z для поддержания точности шага.
Область применения: Резьбовые валы, гайки, крепежные детали и канавки для снятия резьбы.
7. Инструмент для профилирования
Профилирующие инструменты позволяют вырезать сложные кривые или контурные формы на внешней поверхности детали.
- Эти инструменты обычно имеют закругленный или угловатый наконечник.
- Используется для создания эстетических или аэродинамических поверхностей, а также эргономичных контуров.
Области применения: Нестандартная геометрия вала, закругленные переходы, особенности конструкции.
Материалы и типы вставок
В большинстве токарных станков с ЧПУ используются сменные твердосплавные пластины, которые закрепляются в держателе и могут быть заменены при износе без переналадки всего инструмента.
Распространенные материалы вставок включают:
- Твердосплавный (стандартный, с покрытием): Обеспечивает высокую износостойкость и длительный срок службы инструмента.
- Керамика: Лучше всего подходит для высокоскоростной отделки твердых материалов.
- CBN (кубический нитрид бора): Используется для обработки закаленной стали и изделий с высокой твердостью.
- PCD (поликристаллический алмаз): Идеально подходит для обработки цветных металлов и пластмасс.
Каждая вставка определяется следующим образом:
- Форма (например, треугольная, круглая, ромбовидная)
- Радиус носовой части
- Геометрия режущей кромки
- Стиль измельчителя стружки
Соображения по выбору инструмента
При выборе токарных станков с ЧПУ учитывайте следующее:
- Материал обрабатываемой детали: Для различных материалов требуются пластины разного сечения и геометрии.
- Геометрия детали: для выполнения глубоких отверстий, небольших радиусов и выступов могут потребоваться специальные инструменты.
- Требуемый допуск и чистовая обработка поверхности: Для изготовления высокоточных деталей могут потребоваться отдельные инструменты для черновой и чистовой обработки.
- Возможности станка: на выбор влияют жесткость инструмента, частота вращения шпинделя и параметры охлаждающей жидкости.
- Объем производства: При больших объемах производства стойкость инструмента и возможность его замены становятся более важными факторами.
Вывод
Токарные станки с ЧПУ являются основой прецизионных токарных операций. Каждый инструмент, независимо от того, используется ли он для точения, обработки канавок, нарезания резьбы или растачивания, выполняет определенную функцию, которая напрямую влияет на качество обработки, продолжительность цикла и стоимость производства. Понимание своих функций, возможностей и критериев отбора позволяет машинистам и инженерам создавать более эффективные, точные и надежные процессы токарной обработки.
Выбирая подходящие для работы инструменты и оптимизируя их траектории и параметры, производители могут повысить производительность, сократить количество брака и поставлять компоненты, соответствующие самым строгим отраслевым стандартам.