Śledź mnie na: 
Podsumowanie wszystkiego o toczeniu CNC
Obecnie działalność badawczo-rozwojowa w wielu gałęziach przemysłu opiera się na obróbce CNC części lub zespołów. Toczenie CNC jest formą obróbki CNC stosowaną do tworzenia okrągłych, cylindrycznych, stożkowych lub innych ukształtowanych części lub prototypów. Chociaż jego zakres zastosowań nie jest tak popularny jak toczenie CNC, nadal jest to wszechstronny i opłacalny proces produkcyjny, który umożliwia wytwarzanie dużej liczby części z różnych materiałów. W tym artykule przyjrzymy się dogłębnie, do czego służy toczenie CNC, jak działa, jakie ma zalety i wady oraz czym różni się od innych procesów produkcyjnych, takich jak frezowanie czy szlifowanie.
1. Czym jest toczenie CNC?
Toczenie CNC to proces produkcyjny, w którym pręt jest trzymany w uchwycie i obracany, podczas gdy narzędzie styka się z przedmiotem obrabianym z ustaloną prędkością w celu usunięcia materiału w celu utworzenia osiowosymetrycznej części lub prototypu. Oś obrotu tokarek CNC dzieli się na kierunki poziome lub pionowe, przy czym ten ostatni stosowany jest głównie do wytwarzania stosunkowo długich części o dużych promieniach. Jeśli tokarka CNC posiada również funkcję frezowania, może pozwolić na frezowanie innych kształtów części lub podzespołów.
Wybranym materiałem jest zwykle okrągły pręt lub inne regularne kwadraty lub sześciokąty.
W zależności od tokarki CNC dopuszczalna długość pręta może być różna.
Narzędzia tokarki CNC są zainstalowane w obrotowej wieży wiertniczej i sterowane przez komputer. Im więcej narzędzi w wieżyczce, tym więcej możliwości tworzenia skomplikowanych części.
Tokarki CNC mogą zarówno ciąć zewnętrzną część przedmiotu obrabianego, jak i wiercić otwory od wewnątrz, aby wykonać części rurowe.
2. Jaka jest funkcja toczenia CNC?
Toczenie CNC jest stosowane głównie do produkcji części osiowosymetrycznych, takich jak okrągłe wały, rury drążone, stożki, pręty gwintowane lub tuleje itp., podczas gdy w przypadku frezowania CNC stosunkowo trudno jest wytwarzać części o okrągłych konturach. Części wytwarzane metodą toczenia CNC mają bardzo gładkie wykończenie powierzchni i wąskie tolerancje, nawet z dokładnością do ± 0.0002 cala. Czasami współpraca frezowania CNC i toczenia CNC może znacznie poprawić wydajność. Na przykład frezowanie CNC jest wykonywane na częściach po toczeniu CNC. Mechanicy mogą dalej wytwarzać elementy asymetryczne na częściach, aby w pełni wykorzystać zalety dwóch procesów produkcyjnych.
3. Kluczowe czynniki, które należy wziąć pod uwagę przy obróbce części CNC
Zewnętrzna średnica części. Toczenie CNC często dobrze nadaje się do prototypowania i produkcji małoseryjnej. Kluczowym czynnikiem, który należy wziąć pod uwagę przy ustalaniu, czy toczenie CNC części jest najbardziej opłacalną metodą produkcji, jest średnica zewnętrzna (OD) części. Tokarka CNC ma maksymalne ograniczenie zewnętrznej średnicy pręta. Gdy średnica zewnętrzna przekracza maksymalny rozmiar dozwolony przez tokarkę CNC (np. 2.5 cala), należy ją zamocować osobno, co może wpłynąć na czas dostawy i koszt.
Narzędzie CNC. Kolejnym czynnikiem, na którym należy się skupić, są narzędzia CNC. Bez względu na to, jak cienkie lub małe jest narzędzie, krawędź skrawająca ma kształt cylindryczny, który pozostawia promień podczas obróbki narożników wewnętrznych. W przypadku niektórych części o specjalnych właściwościach konieczne jest wybranie najbardziej odpowiedniego narzędzia CNC.
Charakterystyka części. W przypadku części zaprojektowanych z podcięciami efektywnym rozwiązaniem jest toczenie CNC. Może to stanowić pewne wyzwanie dla frezowania CNC, które wymaga dłuższych specjalnych narzędzi z ryzykiem drgań, utraty precyzji, złego wykończenia powierzchni itp.
Części asymetryczne. W przypadku części asymetrycznych toczenie CNC nie jest idealne.
4. Zalety toczenia CNC
Ogranicz błąd ludzki. Wybór usługi toczenia CNC może znacznie zmniejszyć liczbę błędów ludzkich. Po zaprogramowaniu i skonfigurowaniu tokarka CNC działa automatycznie i może wytwarzać części z oczekiwanymi wynikami.
Popraw wydajność produkcji.Większość tokarek CNC pracuje ze stosunkowo dużą prędkością i może pracować przez długi czas bez przerwy. Jeden operator może nadzorować pracę wielu maszyn, co może przyczynić się do poprawy wydajności produkcji bez konieczności zatrudniania dodatkowej siły roboczej.
Zmniejsz ilość odpadów tempo materiałów. Tokarki CNC rzadko marnują materiały lub dostępne zasoby, zwłaszcza w przypadku metali szlachetnych, takich jak tytan, aluminium 7075 itp., Skutecznie oszczędzając całkowity koszt.
Wysoka precyzja.Toczenie CNC charakteryzuje się wysoką dokładnością obróbki i wykończeniem powierzchni, a wytwarzane części mają zawsze stałą jakość.
5. Wady toczenia CNC
Oprócz zalet toczenia CNC, musimy również wziąć pod uwagę niektóre jego wady. Oczywiście toczenie CNC wymaga większych inwestycji początkowych niż toczenie ręczne.
Wymaga wysokich kosztów instalacji
Wyższe wymagania techniczne dotyczące mechaniki i umiejętności programowania
Ekonomiczne tylko dla części osiowosymetrycznych
Tokarki CNC wymagają konserwacji i mogą nie być w stanie natychmiast naprawić usterki
Biorąc pod uwagę cechy toczenia CNC, zalety znacznie przewyższają wady.
6. Jak działa toczenie CNC
CAD / CAM projekt.Proces toczenia CNC jest w całości zautomatyzowany, ale poprzedzony jest cyfrową reprezentacją części wymaganej do projektowania CAD/CAM, która jest następnie konwertowana na kod G, język tokarki CNC. Kod G kieruje prędkością posuwu, prędkością obrotową, wymianą narzędzi itp. obrabiarki CNC. Często można to symulować w oprogramowaniu, takim jak MasterCAM firmy AutoCAD Fusion, które umożliwia wizualizację procesu produkcyjnego od materiału do produktu końcowego.
Proces toczenia.Po skonfigurowaniu kodu G operator ustawia i ładuje głowicę rewolwerową. Wieżyczka może pomieścić jednocześnie wiele narzędzi. Gdy pręty są zamocowane na miejscu, rozpoczyna się automatyczne cięcie nadmiaru materiału, aż do wyprodukowania pożądanej części lub prototypu
7. Typ toczenia CNC
Istnieje wiele różnych rodzajów toczenia CNC, takich jak toczenie, podcinanie, radełkowanie, wiercenie, planowanie, wytaczanie itp. W celu uzyskania pożądanego kształtu można wykonać różne operacje. Poniżej przedstawiono typowe operacje stosowane w projektach toczenia CNC.
Podczas stawiania czoła, narzędzie jednopunktowe porusza się promieniowo lub osiowo od krawędzi przedmiotu obrabianego, aby równomiernie przeciąć cienkie warstwy materiału, pozostawiając gładką powierzchnię. Głębokość skrawania powierzchni jest na ogół stosunkowo niewielka i można ją obrabiać promieniowo lub osiowo w jednym punkcie.
Toczenie stożkowe.Cięcie nożem tnie materiał w kształt stożka, w którym średnica przedmiotu obrabianego zmniejsza się lub zwiększa od jednego końca do drugiego (pomyśl na przykład o kształcie klepsydry).
Odwracanie formy.Tnij materiał i twórz kontury za pomocą okrągłych, zakrzywionych lub gładkich noży.
Toczenie konturowe.Frezy jednopunktowe mogą obrabiać okrągłe, zakrzywione lub gładkie części z ciągłymi krzywiznami.
Fazowanie.Faza jest zwykle ustawiona na 45 stopni, aby zapobiec uszkodzeniu ostrej krawędzi części lub ze względów bezpieczeństwa. Fazowane krawędzie są bardziej odporne na uszkodzenia niż kanciaste lub inne ostre krawędzie.
Przegroda.Użyj specjalnego narzędzia tnącego, aby wyciąć rowek prosto, aż zostanie odcięty.
Gwintowanie. Spiralne rowki są cięte tak, aby pasowały do śrub o jednolitej specyfikacji gwintu.
Nudny. Powiększ istniejący otwór.
Wiercenie. Proces usuwania materiału z wnętrza przedmiotu obrabianego w celu wykonania otworu za pomocą specjalnego wiertła ślimakowego.
Radełkowanie. Ma to na celu wycięcie linii prostych, linii ukośnych lub krzyżowych zygzakowatych wzorów na powierzchni części, co może nie tylko zwiększyć tarcie części, ale także poprawić efekt wizualny.
Rowkowanie.Proces obróbki wąskiego gniazda w części.
8. Materiały kompatybilne z toczeniem CNC
Toczenie CNC może być kompatybilne z setkami materiałów, w tym różnymi metalami lub tworzywami sztucznymi do wyboru. Wybór odpowiedniego materiału ma kluczowe znaczenie dla wykonania niestandardowej części lub prototypu. Przedstawiamy kilka najczęściej używanych materiałów i zwracamy uwagę na wspólne zastosowanie każdego materiału.
Aluminium. Aluminium jest jednym z najczęściej używanych materiałów do toczenia CNC, ma doskonały stosunek wytrzymałości do masy i jest wyjątkowo odporne na korozję. Części aluminiowe mogą być anodowane w celu dalszej poprawy wytrzymałości i odporności na korozję i są dostępne w różnych kolorach w celu poprawy estetyki wizualnej. Toczenie CNC aluminium jest szeroko stosowane w lotnictwie, sprzęcie medycznym, częściach samochodowych lub obudowach. Typowe modele ze stopów aluminium obejmują aluminium 5052, aluminium 7075, aluminium 7075-T6, aluminium 6063-T5, aluminium 7050-T7451, aluminium MIC-6, aluminium 6061-T6, aluminium 2024-T3 itp.
Stal.Ponieważ stal ma doskonałą wytrzymałość i twardość, jest często stosowana w częściach narażonych na duże obciążenia, odpornych na tarcie, takich jak koła zębate i wały. Typowe rodzaje stali to stal stopowa 4130, stal stopowa 4140, ASTM A36, stal 1018, stal A36 itp.
Stal nierdzewna. Po obróbce cieplnej stal nierdzewna ma doskonałą wytrzymałość i odporność na korozję i jest szeroko stosowana w lotnictwie, sprzęcie medycznym, żywności i innych dziedzinach. Typowe modele ze stali nierdzewnej to stal nierdzewna 15-5, stal nierdzewna 17-4, stal nierdzewna 18-8, stal nierdzewna 303, stal nierdzewna 304, stal nierdzewna 316/316L, stal nierdzewna 416, stal nierdzewna 420.
Tytan.Tytan ma doskonałą wytrzymałość, odporność na korozję, biokompatybilność i jest bardzo odpowiedni do produkcji implantów medycznych, samolotów i innych dziedzin. Najczęściej stosowanym stopem tytanu jest tytan 6Al-4V.
Podsumowanie popularnych materiałów metalowych do toczenia CNC
Aluminium | Ze stali nierdzewnej | Stal miękka, stopowa i narzędziowa | Inny metal |
6061-T6 | 303 | Stal miękka 1018 | Mosiądz C360 |
6082 | 304L | Stal miękka 1045 | Miedź C101 |
7075-T6 | 316L | Stal stopowa 1215 | Miedź C110 |
5083 | 2205 dupleks | Stal miękka A36 | Tytan klasy 1 |
5052 | 17-4 | Stal stopowa 4130 | Tytan klasy 2 |
2014 | 15-5 | Stal stopowa 4140 | Inwar |
2017 | 416 | Stal stopowa 4340 | Inconel 718 |
2024 | 420 | Stal narzędziowa A2 | Magnez AZ31B |
6063 | 430 | Stal narzędziowa A3 |
|
7050 | 440C | Stal narzędziowa D2 |
|
A380 | 301 | Stal narzędziowa S7 |
|
MIC 6 |
| Stal narzędziowa H13 |
|
|
| Stal narzędziowa O1 |
Istnieje również wiele opcji toczenia CNC popularnych tworzyw sztucznych.
PCVPVC jest tanim materiałem o dobrej odporności na korozję i chemikalia. Może być używany w szerokim zakresie zastosowań, od zabawek dla dzieci po rurociągi gazowe.
NylonNylon to wszechstronne, niedrogie tworzywo sztuczne, które jest odporne na ciepło, chemikalia i ścieranie, w niektórych przypadkach może zastąpić metal i może być używane do tworzenia części o wysokiej wytrzymałości i niewielkich tolerancjach.
Tworzywa sztuczne | Wzmocnione tworzywo sztuczne |
ABS | Garolit G-10 |
polipropylen | Polipropylen (PP) 30% GF |
Nylon 6 | Nylon 30% GF |
Delrin (POM-H) | FR-4 |
Acetal (POM-C) | PMMA (akryl) |
PVC | PEEK |
HDPE |
|
UHMWPE |
|
poliwęglan |
|
ZWIERZĘ DOMOWE |
|
PTFE (teflon) |
9, wytyczne projektowe toczenia CNC
Podsumowuje zalecane i technicznie wykonalne wartości wspólnych cech części toczonych CNC.
Cecha | Zalecany rozmiar | Możliwy rozmiar |
min. rozmiar funkcji | Ø 2.5 mm | Ø 0.5 mm |
Krawędzie wewnętrzne | 8 mm | 0.25 mm |
Minimalna grubość ściany | 0.8 mm (dla metali) | 0.5 mm (dla metali) |
Dziury | Średnica:standardowe rozmiary wierteł | Średnica: Ø 0.5 mm |
Wątki | Rozmiar: M6 lub większy | Rozmiar: M2 |
10. Proces obróbki powierzchniowej części toczonych CNC
Części toczone CNC mają do wyboru różne procesy obróbki powierzchni. Zgodnie z podsumowaniem DDPROTOTYPE, wiodącego producenta prototypów w Chinach, najczęstsza obróbka końcowa jest następująca.
Stan po obróbce (Ra 3.2 μm / Ra 126 μin).Jest to standardowy, najbardziej ekonomiczny proces przygotowania powierzchni z najwęższymi tolerancjami, gratowaniem i fazowaniem, jeśli to konieczne.
Wykończenie (Ra 1.6 μm / 0.8 μm).Zwykle gotowe części mają gładką powierzchnię, ślady nie są widoczne i nie ma potrzeby ręcznego polerowania.
Piaskowanie.Kulki szklane są natryskiwane na powierzchnię części pod wysokim ciśnieniem, aby uzyskać ziarnistą teksturę.
Szczotkowany + Anodowany Typ II (wykończenie błyszczące). Szczotkowane wykończenie przed anodowaniem typu II nadaje części błyszczący kolor, zwiększoną twardość i odporność na korozję.
Piaskowany + Anodowany Typ II (Matowy). Części poddane obróbce strumieniowo-ściernej i anodowane typu II mają dobrą odporność na korozję.
Anodowanie typu III (anodowanie twarde). Części anodowane typu III mają lepszą odporność na korozję i zużycie.
Malowanie proszkowe. Malowanie proszkowe działa na wszystkie metale, tworząc mocną, odporną na zużycie warstwę na powierzchni części.
Ciągnienie drutu + elektropolerowanie (Ra 0.8μm / Ra 32μin). Szczotkowane i elektropolerowane części mają gładkie i zadbane wykończenie.
Czarny tlenek.Proces obróbki powierzchniowej odpowiedni dla stali, który służy do poprawy odporności na korozję części stalowych i może skutecznie zmniejszyć odbicie.
Chromianowa powłoka konwersyjna.Nałożenie chromianowej powłoki konwersyjnej na część zwiększa odporność na korozję przy zachowaniu jej przewodności elektrycznej. Zgodny z RoHS.
Ciągnienie drutu (Ra 1.2 μm / Ra 47 μin). Zmniejszenie chropowatości powierzchni części papierem ściernym #400 – 600 poprawia jakość wizualną.
Polerowany (Ra 0.8μm / Ra 32μin). Powierzchnia części jest ręcznie polerowana w wielu kierunkach, aby jeszcze bardziej poprawić wykończenie powierzchni i lekko odbijać światło.
11. Tolerancja toczenia CNC
Jeśli nie ma specjalnej specyfikacji, toczenie CNC jest generalnie zgodne z normą ISO2768. Warto zaznaczyć, że tolerancja wymiaru nominalnego poniżej 0.5 mm musi być wyraźnie zaznaczona na rysunku.
Limity rozmiaru nominalnego | Tworzywa sztuczne (ISO 2768-m) | Metale (ISO 2768-f) |
0.5 mm* do 3 mm | ± 0.1mm | ± 0.05mm |
Ponad 3 mm do 6 mm | ± 0.1mm | ± 0.05mm |
Ponad 6 mm do 30 mm | ± 0.2mm | ± 0.1mm |
Ponad 30 mm do 120 mm | ± 0.3mm | ± 0.15mm |
Ponad 120 mm do 400 mm | ± 0.5mm | ± 0.2mm |
Ponad 400 mm do 1000 mm | ± 0.8mm | ± 0.3mm |
Ponad 1000 mm do 2000 mm | ± 1.2mm | ± 0.5mm |
Ponad 2000 mm do 4000 mm | ± 2mm |