Станкостроительный завод \ О компании \ Статьи \ Виды работ на токарных станках с ЧПУ

Основные операции выполняемые на токарных ЧПУ станках

Сущность токарной обработки состоит в формировании поверхности детали инструментом с режущей кромкой, при этом, как правило, происходит вращение заготовки и перемещение резца. Процесс точения достаточно разнообразен по форме и материалам обрабатываемых деталей, типам операций, условиям обработки, требованиям, себестоимости и многим другим факторам. С помощью черновых и чистовых операций, выполняемых на токарных станках с ЧПУ, получают детали различной конфигурации с показателем чистоты поверхности Ra до 1,25, а в некоторых случаях и выше. Точность поверхности зависит от жесткости системы станок-инструмент-деталь, от применяемого инструмента и режимов резания: чем тверже режущая кромка инструмента (твердые сплавы, металлокерамика, эльбор, кубический нитрид бора, алмаз и т.д.), выше скорость вращения заготовки, меньше подача и вылет резца, тем лучше показатели чистоты и точности поверхности.


ТС1625Ф3	ТС1720Ф4

Существует несколько основных типов токарных операций, в число которых входят:

•обработка цилиндрических поверхностей;

•обработка конических деталей типа вал;

•оформление сложных поверхностей тел вращения, фасонное точение, обтачивание галтелей и скруглений

•торцовка заготовок, обработка уступов;

•вытачивание канавок (наружних и внутренних);

•сверление отверстий;

•растачивание, развертывание, зенкерование отверстий;

•нарезание внутренней и наружной резьбы с помощью резцов и инструмента: метчиков, резьбонарезных головок.

•отрезка заготовок;

Обработка цилиндрических поверхностей

относится к числу самых простых операций по выбору типа инструмента, расчету режимов резания и программированию обработки.

Точение - это комбинация двух движений - вращения заготовки и перемещения инструмента. В случае обработки цилиндрических поверхностей подача инструмента производится вдоль оси вращающейся заготовки, таким образом производится съем припуска металла, то есть обработка диаметра заготовки. Разновидностью наружного точения являются обработка ступенчатых валов с помощью проходных упорных и подрезных резцов.

На станках с ЧПУ оптимизация процесса точения происходит в направлении повышения скорости и возможности проведения обработки несколькими инструментами за один установ, что позволяет в одном цикле производить как черновую, так и чистовую обработку. Также важно повышение контроля процесса точения, что в конечном итоге сказывается на качестве обрабатываемых деталей и надежности всей работы.

При токарной обработке цилиндрических поверхностей на станках с ЧПУ высокая точность точения достигается благодаря жесткости системы, современному режущему инструменту и различным системам контроля процесса обработки.

Для обеспечения жесткости системы станок-инструмент-деталь применяют следующие способы крепления заготовки:

1. при обработке в патроне - уменьшение вылета заготовки (современные токарные станки имеют увеличенное отверстие в шпинделе)

2. при обработке длинных и тяжелых деталей - фиксация в центрах передней и задней бабки. В пиноль, как правило, вставляют вращающийся центр и им поджимают заготовку. Поводковая планшайба передает крутящий момент от шпинделя токарного станка изделию.

2.Закрепление деталей со сравнительно небольшой длиной в трех- или четырехкулачковом токарных патронах. Длинные заготовки также могут закрепляться в патроне шпинделя, а их консольная часть при резании поддерживается люнетом. Люнет устанавливается на направляющие станины или суппорт.

3.Применяют комбинированное (1 и 2) закрепление обрабатываемых изделий.

4. К технологическим приемам часто относят возможности управления шпинделем станка на околорезонансных частотах (управляемый колебательный разгон-торможении шпинделя).

Эффективное выполнение различных токарных операций требует применения специально разработанного инструмента. Подробно о токарном инструменте рассказано в статье:

К наиболее известным и распространенным системам контроля процесса обработки можно отнести станочные датчики контроля режущей кромки инструмента. Учет времени резания каждым инструментом и автоматическая смена на резервный инструмент.

Обточка конических деталей типа вал

При данном виде обработки токарные станки с ЧПУ имеют бесспорное преимущество. Точная и производительная токарная обработка конической поверхности детали на универсальных станках - трудоемкая операция, требующая не только соответствующей квалификации токаря, но и дополнительных приспособлений (применение одновременной подачи по двум осям (при технической возможности), шаблона, копировальной линейки). В то время как станок с ЧПУ осуществляет одновременную продольную и поперечную подачу инструмента. Это позволяет при программировании обработки линейные перемещения по осям Х и Z задать в одном кадре. В этом кадре управляющей программы указывают координаты конечной точки перемещения - вершины резца. Такой способ программирования является наиболее универсальным, так как позволяет осуществлять обработку с любым углом конусности. Обработка фасок часто является стандартной функцией ЧПУ, ускоряющей процесс программирования.

Оформление сложных поверхностей тел вращения, фасонное точение

Для получения тел вращения с криволинейной образующей на универсальных станках необходимо применять проходные или фасонные резцы с использованием копира или гидрокопировального суппорта. Зачастую для подобных операций требуется высокая квалификация токаря, а рентабельность достигается только при серийном производстве.

Современные токарные станки с ЧПУ имеют широкие технологические возможности. Фасонные поверхности весьма многообразны, их получение во многих случаях обеспечивается не геометрией инструмента, а формообразующими движениями рабочих органов станка по программе. Применение фасонных инструментов для работы на станках с ЧПУ встречается крайне редко. Получение всего разнообразия форм поверхностей детали может быть достигнуто за счет грамотного проектирования программы обработки. Точность круговой и прямолинейной интерполяции позволяет сделать плавные переходы между кадрами.

Это позволяет обойтись сравнительно узкой номенклатурой инструментов при обработке различных деталей. Программируемой точкой резца служит либо его вершина, либо центр закругления при вершине.

На станках с ЧПУ токарной группы особенно эффективно применение инструментов с многогранными неперетачиваемыми пластинками из твердого сплава и сверх твердых материалов. Они обеспечивают стабильность геометрии, возможность использования максимальной мощности станка, повышенную стойкость инструмента, упрощают наладку станка при износе инструмента. При износе одной из режущих кромок пластинку поворачивают, вводя в работу новую грань. Погрешность положения новой грани обычно не превышает 0,05-0,1 мм и может быть легко устранена при помощи корректоров системы ЧПУ.

Торцовка заготовок, обработка уступов

Этот вид обработки достижим при закреплении детали в патроне шпинделя станка. Операция производится подрезными или проходными резцами. Лучшую чистоту поверхности дает обработка «от центра к периферии» или при движении к центру заготовки соответственное увеличение скорости вращения шпинделя (постоянство скорости резания).

Вытачивание канавок

Канавки прорезают на цилиндрической, конической и торцевой поверхности детали с помощью канавочных и прорезных резцов за один или несколько проходов (в зависимости от конфигурации и требуемой точности поверхностей). При обработке канавок относительно больших размеров можно использовать комбинацию проходного и канавочного резцов. Для обработки канавок предусмотрены стандартные циклы, их программирование осуществляют обычными методами.

Отрезка изделия или заготовки

производится отрезными резцами, при этом инструмент перемещается в поперечном направлении к центру детали. В зависимости от размера детали применяют различные методы фиксации почти отрезанной или отрезанной детали. Поломку инструмента в конце резания предотвращают использованием поддерживающих люнетов и снижением подачи резца (на 45-55%) при приближении к центру детали на половину радиуса заготовки. Малые детали падают в лоток, ловитель детали или фиксируются в приспособлении револьверной головки.

Сверление, зенкерование, развертывание отверстий

Основным способом получения отверстий является сверление. Сверление - это процесс изготовления цилиндрических отверстий посредством металлорежущего инструмента. Сверление, как правило, предшествует таким операциям как растачивание или развертывание. Обработку можно производить как по центру детали (при зажиме ее в трехкулачковом патроне), так и со смещением центра отверстия. Смещение (эксцентриситет) достигается фиксацией заготовки в четырехкулачковом токарном патроне или на планшайбе передней бабки. На токарном обрабатывающем центре возможно использование приводного инструмента и изготовление отверстий как на оси шпинделя, так и со смещением по оси Х. При использовании радиального приводного блока возможна обработка отверстий расположенных вдоль оси Х.

В универсальном станке обрабатывающий инструмент: зенкер, сверло, развертка — закрепляется в коническом отверстии задней бабки напрямую или через зажимной патрон. в станках ЧПУ - в позиции резцедержки с использованием специальных резцовых блоков и оправок.

С развитием инструмента для обработки коротких отверстий последовательность процесса сверления и подготовка к нему претерпевают существенные изменения. Современный инструмент позволяет засверливаться в сплошной материал и не нуждается в предварительной зацентровке отверстий. Достигается высокое качество поверхности и, зачастую, отпадает необходимость в последующей чистовой обработке отверстия. Применение современных сверл со сменными пластинами позволяет вести обработку с высокими скоростями и большими объемами образующейся стружки, которая в станках с ЧПУ вымывается из отверстия потоками охлаждающей жидкости, подающейся под определенным давлением по внутренним каналам.

Для точности токарной обработки необходима правильная и одинаковая заточка режущих кромок сверла, перпендикулярность торца заготовки оси инструмента, отсутствие заусенцев, неровностей поверхности.

С помощью систем контроля и настройки фирмы Renishaw, программное обеспечение в станках с ЧПУ позволяет задать параметры коррекции на длину и диаметр инструмента и выполнять обнаружение поломки в процессе обработки. Подача инструмента в станке происходит механически. Сверло обеспечивает чистоту поверхности отверстия Ra 6.3...3.2, зенкер — Ra 2.5, развертка — Ra 1.25…0,8.

Растачивание отверстий

Получение точных отверстий, ступенчатых отверстий большого диаметра, а также внутренних канавок возможно с помощью операции растачивания. Изделие зажимается в патрон передней бабки, поддерживается люнетом (в случае значительной длины или массы). При этом доступ к торцу, обрабатываемому расточным резцом, остается свободен. Точность расточки на токарном станке с ЧПУ превышает точность сверления, часто обеспечивается технологией обработки, режущим инструментом, опытом токаря, системами уточненной настройки режущего инструмента и техническим состоянием оборудования.

Нарезание внутренней и наружной резьбы

с помощью резцов и инструмента: плашек, метчиков, резьбонарезных головок

Подробно о способах нарезания и видах получаемой резьбы рассказано в статье l.

Специальные возможности токарных станков

С помощью токарных станков с ЧПУ может проводиться обработка шпоночных пазов, отделка поверхностей (полировка, суперфиниширование), доводка (притирка), обкатывание шариками и роликами, накатывание, алмазное выглаживание т.д.

Станки с ЧПУ характеризуются производственной гибкостью, т. е. способностью быстро переналаживаться на обработку различных деталей. Для этого нужно всего лишь заменить управляющую программу и, при необходимости, оснастку и режущий инструмент. А уже проверенная и отработанная программа может быть использована в любой момент и любое число раз. Эти станки обеспечивают более высокую геометрическую точность обработанных деталей, что объясняется уменьшением влияния человеческого фактора, их более высокой статической и динамической жесткостью, а также более высокой точностью позиционирования и повторяемости траектории движения инструмента относительно обрабатываемой заготовки. Станки с ЧПУ обеспечивают более высокую производительность технологических операций за счет применения максимальных скоростей исполнительных органов при выполнении холостых установочных перемещений, а также назначения оптимальных режимов резания.

Металлорежущее оборудование с числовым программным управлением позволяет обрабатывать такие детали, которые невозможно изготовить на обычном универсальном оборудовании. Это детали со сложными пространственными рабочими полостями, которые должны быть изготовлены не только с высокой точностью геометрической формы и размеров, но и с низкой шероховатостью, например штампы, пресс-формы и др.