Использование резкого точения для сокращения времени заточки

Для некоторых применений твердое точение может обеспечить допуски и чистоту поверхности, которые делают шлифование ненужным. Для работ с очень жесткими допусками твердое точение также может служить эффективной предварительной чистовой операцией. Механическая обработка закаленной детали с точностью до нескольких тысяч дюймов от чистой формы ускоряет шлифовку за счет сведения к минимуму количества удаляемого материала.

Именно поэтому производственное предприятие Haas Automation в Окснарде, штат Калифорния, в настоящее время жестко обтачивает валы шпинделя токарного станка перед чистовой шлифовкой. Компания усердно точит множество других компонентов станка до окончательного размера и требований к чистоте поверхности, но это первый раз, когда она использует твердое точение в качестве операции предварительной чистовой обработки. Это не только ускорило шлифование внутреннего и наружного диаметра, но также устранило ситуацию прерывания шлифования, которая возникла из-за деформации поверхности вала после термообработки.

Дилемма искажения

Стремление компании интегрировать токарную обработку в процесс изготовления вала шпинделя было вызвано проблемой деформации поверхности. Непредсказуемая деформация затрудняла точное определение внутреннего и внешнего диаметров вала, а это означало, что операции шлифования должны были быть настроены на наихудший сценарий (наибольший внешний диаметр, наименьший внутренний диаметр), чтобы сначала сбить выступы материала. Это не только увеличило количество требуемых проходов, но и привело к прерывистому шлифованию, что отрицательно сказалось на сроке службы круга.

Haas имеет на складе один из своих токарных станков с ЧПУ SL-40L со вставками из кубического нитрида бора (CBN) для точения валов шпинделя Rc середины 50-х годов перед шлифованием. Станок выполняет по одному проходу для внутреннего и внешнего диаметров с глубиной резания до 0,015 дюйма. «Наш процесс твердого точения может обеспечить допуски на диаметр ±0,0003 дюйма, но требования к предварительной чистовой обработке валов шпинделя не такие жесткие», — говорит Дон Теллер, менеджер по инструментам Haas. Благодаря нарезке диаметр вала составляет от 0,003 до 0,005 дюйма чистового размера, что сокращает время шлифовки на 50 % и продлевает срок службы круга.

Компания не использует СОЖ при обработке шпиндельных валов. Это связано с тем, что относительно большая глубина резания (DOC) создает стружку, которая достаточно велика, чтобы отвести большую часть тепла, выделяемого при резке, что является целью при твердом точении. Однако при жестком точении деталей с критическими допусками при очень малых DOC компания заливает зону резания охлаждающей жидкостью. «В случаях, когда глубина резания очень мала, стружке не хватает массы для отвода тепла, которое могла бы отвести более крупная стружка», — говорит г-н Теллер. «Поскольку в деталь направляется дополнительное тепло, мы используем большой объем охлаждающей жидкости для поддержания термической стабильности и соблюдения допусков».

Такая мелкая стружка также имеет тенденцию образовывать «стальную вату» вокруг острия инструмента, поэтому затопление зоны резания позволяет достаточному количеству охлаждающей жидкости проходить через стружку и достигать острия инструмента. «При жестком точении наружного диаметра также полезно подавать охлаждающую жидкость с противоположных направлений, если это возможно, в случае образования стружкообразования», — говорит г-н Теллер. «Другой альтернативой является подача охлаждающей жидкости под высоким давлением, но вы должны точно направлять охлаждающую жидкость на кончик инструмента».