Токарная обработка: определение, виды операций, параметры резания и оснастка

Что такое токарная обработка?

Токарная обработка — процесс резания, при котором режущий инструмент (обычно невращающийся резец) описывает винтовую траекторию, движясь более-менее по прямой, пока заготовка вращается.

Обычно «токарная» — генерация наружных поверхностей этим действием, а то же действие на внутренних поверхностях — «расточка» (boring). Фраза «точение и расточка» объединяет семейство процессов, известных как точение. Обработка торцов (фланцев) — «фасонная точка» (facing), относится к любой категории как подмножество.

Токарная обработка может быть ручной (станок с ЧПУ требует постоянного контроля) или автоматизированной (ЧПУ). Сегодня najпопулярнее — ЧПУ (CNC).

При токарной заготовка (дерево, металл, пластик, камень) вращается, реzec движется по 1, 2 или 3 осям для создания точных диаметров и глубин. Можно точить снаружи цилиндра или внутри (также называется сверлением) для получения трубчатых деталей разной геометрии.

Хотя редко, ранние токарные станки делали сложные геометрические фигуры, даже платоновы тела; с появлением ЧПУ некомпьютеризированное управление траекторией стало нераспространенным. Для деталей токарной обработки по ЧПУ — YIJIN Hardware, лучший поставщик в Китае.

Процессы выполняются на токарном станке — старейшем типе станков, бывает разных типов: прямое точение, коническое, профилевое, внешнее канавкование. Получают формы: прямые, конические, изогнутые, канавки. Обычно используют однорезущий реzec. У каждой группы материалов есть оптимальные углы резеца, разработанные за годы.

Отходы металла при точении — стружка (chips, Северная Америка) или шверт (swarf, Британия). В некоторых местах — «точечные отходы» (turnings).

Процесс токарной обработки

Токарная обработка — форма механической обработки, процесс удаления материала для создания вращающихся деталей путем отрезания лишнего. Требуется: токарный станок, заготовка, приспособление, резец.

Заготовка закреплена в приспособлении на станке и вращается с высокой скоростью. Резец — обычно однорезущий, закреплен в станке, иногда многорезущие.

Резец входит в вращающуюся заготовку и срезает материал в виде мелких стружек, формируя форму.

Токарная обработка производит вращающиеся, обычно осесимметричные детали со многими элементами: отверстия, канавки, резьбы, конусы, ступени диаметров, контурные поверхности. Детали, полностью изготовленные токарной обработкой — компоненты малых серий, прототипы (валы, крепежи).

Часто как вторичный процесс для добавления/уточнения признаков на деталях из других процессов. Благодаря высоким допускам и чистоте — идеально для точных вращающихся элементов на заготовке, базовая форма которой уже получена.

Операции токарной обработки

Токарная — самая частая операция на токарном станке. Резец удаляет материал с наружного диаметра вращающейся заготовки. Главная цель — уменьшить диаметр до заданного. Два типа: черновая и чистовая.

Разнообразные операции для получения формы. Классифицируются как внешние (меняют наружный диаметр) и внутренние (меняют внутренний). Каждая определяется типом резеца и траекторией.

Внешние операции

• Продольное точение (Turning). Резец движется осево вдоль заготовки, удаляя материал для образования ступеней, конусов, фасок, контуров. Малый радиальный апатит, множественные проходы до конечного диаметра.
• Коническое точение (Tapered turning). Цилиндрическая форма, постепенно уменьшающаяся в диаметре от одного конца к другому.
• Твердое точение (Hard Turning). На материалах твердостью >45 HRC. Обычно после термообработки. Замена/ограничение шлифования. При чистом снятии материала конкурирует с черновым шлифованием. При чистовой — шлифование превосходит.
• Фасонная точка / обработка торца (Facing). Резец движется радиально по торцу заготовки, снимая тонкий слой для гладкой плоской поверхности. Малая глубина — за один или несколько проходов.
• Отрезание (Parting). Аналогично канавкованию, резец входит радиально в бок заготовки до центра/внутреннего диаметра, отрезая секцию.
• Канавкование (Grooving). Резец входит радиально в бок, режет канавку шириной режущего края. Множественные проходы для шире канавки, специальные резьбы для сложных геометрий.

Внутренние операции

• Расточка (Boring). Инструмент входит осево и режет по внутренней поверхности: ступени, конусы, фаски, контуры. Однорезущий, диаметр регулируется головкой. Часто после сверления для увеличения диаметра или точных размеров.
• Сверление (Drilling). Удаление материала изнутри. Стандартные сверла, закрепленные в тыловике или револьвере. Можно на отдельных станках.
• Кнурлинг (Knurling). Нанесение засечек на поверхность для рукояти или декора специальным резецом.
• Развертывание (Reaming). Доводка отверстия: удаление малого количества металла из уже сверленного отверстия. Для точных внутренних диаметров. Пример: 6 мм — сверло 5,98 мм, затем разверт.
• Резьбонарезание (Threading). Однорезущий реzec с 60° конусом движется осево по боку заготовки, нарезая резьбу на наружной поверхности. Длина и шаг задаются, может требовать множественных проходов.
• Полигональное точение (Polygonal turning). Нециклические формы без прерывания вращения заготовки.

Параметры резания

Скорость и движение резеца задаются параметрами, выбираемыми для каждой операции на основе материала заготовки, материала резеца, размера и др.

• Подача на оборот (Cutting feed) — расстояние, на которое реzec или заготовка продвигается за один оборот шпинделя, мм/обр (IPR). В некоторых операциях реzec входит в заготовку, в других — заготовка в реzec. Для многорезущего резеца подача на зуб (IPT) × число зубьев.
• Скорость резания (Cutting speed) — скорость поверхности заготовки относительно режущего ребра, м/мин (SFM).
• Скорость шпинделя (Spindle speed) — частота вращения шпинделя/заготовки, об/мин (RPM). RPM = скорость резания / длина окружности заготовки в зоне реза. Для постоянной скорости резания RPM должен меняться с диаметром. Если RPM фиксирован — скорость резания меняется.
• Скорость подачи (Feed rate) — скорость движения резеца относительно заготовки при резе, мм/мин (IPM) = подача на оборот (IPR) × RPM.
• Осевой апатит (Axial depth of cut) — глубина резеца по оси заготовки (фасонная точка). Большой апатит требует малой подачи, иначе высокая нагрузка на реzec, снижение стойкости. Обычно несколько проходов.
• Радиальный апатит (Radial depth of cut) — глубина резеца по радиусу заготовки (точение/расточка). Большой апатит требует малой подачи. Часто в несколько заходов.

Оснастка

Различные углы, формы, размеры однорезущего резеца напрямую связаны с получаемой поверхностью. Существуют разные углы: передний (rake), боковой передний, угол режущего ребра, задний (relief), радиус вершинки. Формы: V-образные, квадратные. Специальный держатель фиксирует реzec.

Часто задаваемые вопросы