ЧПУ-точение: процесс, применение и преимущества

Если вы хотите изготовить детали в ЧПУ-мастерской, но не уверены в правильном процессе, это может вызвать путаницу. Особенно если вы не знакомы с услугами ЧПУ-обработки.

Для начала помните, что токаря используют определенные методы автоматизации для изготовления деталей. Наиболее распространенные — ЧПУ-фрезерование и ЧПУ-точение. У обоих своя специфическая цель, и между ними нет конкуренции. Это значит, что понимание ЧПУ-точения так же важно, как понимание ЧПУ-фрезерования.

Поскольку эта статья посвящена ЧПУ-точению, давайте разберем, что делает его таким важным для производства.

Что такое ЧПУ-точение?

ЧПУ-точение (Computer Numerical Control turning) — это процесс точной обработки, использующий ЧПУ-точной станок для резания заготовки линейным образом при её вращении или «точении» для формирования цилиндрической детали.

Процесс выполняется на механическом токарном станке, который по сути подстригает диаметр заготовки в определенную форму согласно заданному размеру, получая полированную готовую деталь. Хотя исходный материал обычно круглый, он может быть и других форм, например, квадратным или шестигранным.

Как работает ЧПУ-точение?

Процесс точения выполняется в выделенном ЧПУ-точном цехе. Горизонтален или вертикален токарный станок, используемый в этом процессе, зависит от веса и допуска заготовки.

В процессе ЧПУ-точения заготовка (материал для обработки) помещается на приспособление под названием «зажим», которое вращается с заданными оборотами в минуту. Одновременно резак подается в заготовку для удаления материала и формирования желаемой формы. Реvolвер с прилагательными инструментами запрограммирован на движение к прутку и удаление материала для получения запрограммированного результата. Поскольку это подразумевает удаление материала, что отличается от «3D-печати» (наращивания), это также называется «вычитательной обработкой». Если центр имеет и точение, и фрезерование, можно остановить вращение прутка и добавить другие функции: сверление, канавки, фрезерование плоскостей.

Инструменты ЧПУ-токарного станка или точного центра устанавливаются на револьвере, управляемом компьютером. Чем больше инструментов может держать револьвер, тем выше сложность деталей.

Существует много типов ЧПУ-точных центров. У них разные варианты инструментов, шпинделей, пределы внешнего диаметра, мощность и скорость, что все влияет на стоимость точеных деталей.

Разница между ЧПУ-фрезерованием и ЧПУ-точением

В общем, точение и фрезерование часто называют «ЧПУ-обработкой» — наши клиенты часто просят ЧПУ-обработку вместо точения или фрезерования как таковых. Конечно, наша работа — гарантировать использование наиболее подходящего процесса каждый раз.

Кратко, разница между этими двумя процессами сводится к тому, что движется — в общем, заготовка или станок.

При ЧПУ-точении металлическая заготовка подается в токарный станок и вращается на высокой скорости, тогда как одножесткий режущий инструмент удаляет часть металла для формирования желаемой формы. При фрезеровании заготовка обычно остается неподвижной, а многоосевой режущий инструмент вращается вокруг неё. (Связанная статья: В чем разница между ЧПУ-фрезерованием и ЧПУ-точением)

Какова типология ЧПУ-точения?

Существует множество операций точения для резки заготовок разной формы: прямых, криволинейных или с канавками.

1. Коническое точение

При коническом точении стандартная поверхность создается путем постепенного уменьшения или увеличения общего диаметра заготовки от одной части к другой.

Конические элементы в основном используются для механических конструкций и могут быть внутренними или внешними.

2. Твердое точение

По сути, твердое точение — это процесс, при котором твердость заготовки превышает 45 HRC (по шкале Роквелл С). Основное применение — после термической обработки деталей, обычно твердое точение заменяет шлифовальные операции.

3. Надрез (Facing)

При надрезе резак удаляет материал, делая угол между режущим инструментом и осью вращающейся заготовки подходящим для получения плоской поверхности.

Можно также использовать четырехгубчатый зажим при надрезе для создания различных нецилиндрических форм.

4. Сферическое точение

При сферическом точении, по мере постепенного уменьшения материала, на заготовке формируется сферическая или шаровидная поверхность.

Основное применение — шестерни, литье под давлением, гидравлические компоненты и другое оборудование.

5. Растачивание

Растачивание — по сути процесс расширения отверстия в заготовке путем удаления материала с помощью одножесткого режущего ребра.

В основном используется для резки отверстий с точными размерами и конических отверстий в материалах вроде цилиндров или труб.

6. Отрезание

Как следует из названия, отрезание — удаление части определенной длины подачей лезвиевидного режущего инструмента в исходную заготовку.

7. Канавление

Похоже на отрезание, канавление вырезает кусок сырья до определенной глубины, а не полностью.

Можно выполнять во внутренних и внешних зонах работы.

8. Сверление

Сверление — процесс создания круглого отверстия внутри заготовки для удаления материала из неё.

Операция сверления выполняется закреплением стандартного сверла в револьвере токарного станка и прямой подачей в заготовку.

9. Накатка (Knurling)

Накатка — специальный процесс точения, при котором на поверхность заготовки надавливается прямой или ромбовидный рисунок для улучшения внешнего вида и сцепления. Выполняется с помощью специальных инструментов.

По отдельности ни одна из этих операций не великолепна. Однако если смешать и сочетать их все и включить точность компьютерного программирования, разрабатываются невероятные высококачественные детали.

Как улучшить ЧПУ-точение

Ни один цех не хочет видеть свои детали уничтоженными или списанными в конце ЧПУ-точения. Хотя правильная технология и правильные инструменты могут сочетаться для выполнения работы вовремя, есть другие переменные, которые следует учитывать перед достижением стадии финиша. Вы можете принять следующие меры, чтобы получить лучшую чистоту поверхности:

Увеличьте скорость

Это наиболее применимо при использовании твердосплавных инструментов. Увеличение футов в минуту (SFM) обеспечит контакт материала с кончиком инструмента за более короткий период времени и также снизит накопление пристроенного ребра на инструменте, приводящее к плохой чистоте поверхности.

Уменьшите скорость подачи

Снижение скорости подачи помогает улучшить чистоту поверхности. Это также поможет уменьшить износ задней поверхности и продлить срок службы резака. Кроме того, удвоение радиуса кончика поможет улучшить чистоту поверхности. Для черновых применений лучше использовать инструмент с высокой подачей для быстрого удаления материала. Для финиша лучше снизить скорость подачи и уменьшить угол резания.

Используйте ломки стружки

Плохое ломание стружки, простой для удаления стружки и повышение температуры режущего ребра инструмента также могут привести к плохой чистоте поверхности. Ломка стружки может производить более мелкие стружки, которые быстро удаляются из зоны резания. И поскольку больше не нужно удалять стружку вручную, безопасность повышается.

Если ломка стружки может резать стружки до достаточной длины, вибрация минимизируется; стружки не наматываются на заготовку и инструмент не повреждается. Ломка стружки также снижает сопротивление резанию и может избежать сколов или повреждения режущего ребра. Меньшее сопротивление резанию снижает тепло и задерживает износ инструмента.

Используйте правильную технику

Вы хотите создавать стружку от тонкой к тонкой. Ваша техника важна для получения гладкой чистоты поверхности. Выберите инструмент меньше радиуса кончика, чтобы запрограммировать плавный переход от линии к линии.

При выполнении финального реза не только проверяйте заготовку, но и прилагайте все усилия. Вы также должны «читать» свою стружку. Характеристики стружки диктуют, какие настройки обработки или регулировки инструмента необходимо внести.

Используйте разные инструменты для черновой и финишной обработки

Можно сказать, что тот же резак можно использовать для черновой и финишной обработки. Но лучше использовать отдельные резаки: один для черновика, другой для финиша. При черновике можно использовать фрезу с крупным шагом зубьев, большим радиусом кончика, большим передним углом и высокой подачей. Для финиша можно использовать финишные фрезы с мелким шагом, подходящим передним углом и вытирающей гранью для лучшей чистоты поверхности.

Удаляйте стружку

Спорно, использовать ли СОЖ в фрезерных приложениях. Но всё зависит от типа работы: глубокое полостное фрезерование, тип материала и используемый резак. В некоторых случаях использование СОЖ следует избегать. Это может вызвать термические трещины и сократить срок службы инструмента, негативно влияя на чистоту поверхности. Но для алюминия, низкоуглеродистой стали или никелевых сплавов использование СОЖ предотвратит приклеивание инструмента к заготовке.

Проверяйте инструменты и закрепление заготовки

Хорошая идея — проверить состояние державы инструмента. Старые, изношенные державы могут вызывать смещение резака. Это может вызывать вибрации и негативно влиять на чистоту поверхности детали. Вам также нужна стабильная и жесткая оправа, особенно при высокой интенсивности удаления металла.