Главные преимущества расточных станков для точной обработки

Спецификация расточных станков

Размеры между деталью и режущим инструментом меняются по двум осям, позволяя резать вертикально и горизонтально по внутренней поверхности. Режущий инструмент обычно однощипковый, из быстрорежущей стали M2, M3 или твердых сплавов P10, P01. Конусные отверстия получаются поворотом головки.

Расточные станки бывают разного размера. Малые детали растачивают на токарных, крупные — на расточных. Диаметр заготовок 1–4 м (до 20 м). Потребляемая мощность до 200 л.с. (150 кВт). Охлаждение зоны реза через полую расточную штангу. Вольфрамовые диски на штанге гасят вибрации. ЧПУ-системы обеспечивают автоматизацию и стабильность.

Зачем нужна расточная обработка?

Сверление оставляет большие допуски. Растачивание их уменьшает. Конструктивные нюансы: нежелательны большие длины отверстий (изгиб инструмента), сквозные отверстия лучше слепых. Глубокое сверление и растачивание — сложные области, требующие спец. инструмента и технологий. Разработаны методы глубоких отверстий с высокой точностью: многоточевые резаки с диаметрально противоположными силами, подача СОЖ под давлением к режущим кромкам. Классические примеры — сверление стволов ружей и пушек, теперь широко используемые в промышленности.

Как работает расточная обработка?

В ЧПУ заложены стандартные циклы растачивания — подпрограммы последовательных движений: резание, отход, подача, возврат. Большинство операций внешнего точения применимы и к растачиванию, но выбор инструмента ограничен диаметром и длиной отверстия. Главное правило — минимизировать вылет инструмента для жесткости и точности. Глубина отверстия определяет вылет. Больший диаметр инструмента дает жесткость, но ограничен пространством для удаления стружки.

Планирование производства требует учета геометрии инструмента, режущих режимов, типа расточной штанги и зажима для минимизации вибраций.

Важность режущих сил

При растачивании тангенциальная и радиальная силы стремятся оттолкнуть инструмент от заготовки, вызывая деформации. Тангенциальная сила давит вниз и от оси, уменьшая задний угол — критично для малых отверстий. Радиальная деформация меняет глубину резания, толщину стружки, вызывает вибрации. Жесткость инструмента и зажим определяют амплитуду вибраций.

Факторы, влияющие на режущие силы

● Геометрия пластины

Положительный передний угол снижает тангенциальную силу, но ухудшает задний или главный угол. Малый задний угол — риск зажима и вибраций. Большой передний и малый главный угол — острее кромка, легче входит в материал, но быстрее изнашивается. Износ кромки меняет геометрию, снижает задний угол. Для чистовой обработки допустимый износ 0,1–0,3 мм, для черновой — 0,3–1 мм.

● Главный угол в плане (Rake angle)

Влияет на осевую и радиальную компоненты силы. Малый угол — большая осевая сила (направлена вдоль штанги, безопасно), большая радиальная. Малые углы (≤15°) рекомендуются для растачивания (легкая обработка). При 15° радиальная сила почти в 2 раза выше, чем при 0°.

● Радиус вершины пластины (Nose radius)

Больший радиус увеличивает тангенциальную и радиальную силы и вибрации. Радиальную деформацию влияет соотношение глубины резания и радиуса. Если глубина < радиуса — радиальная сила растет с глубиной. Если глубина ≥ радиуса — определяется главным углом. Оптимально выбирать радиус чуть меньше глубины резания: минимум радиальных сил при максимальной прочности кромки и чистоте поверхности.