Следуйте за мной на: 
Подводя итог всему о токарной обработке с ЧПУ
Сегодня исследования и разработки во многих отраслях промышленности основаны на обработке деталей или сборок с ЧПУ. Токарная обработка с ЧПУ — это форма обработки с ЧПУ, используемая для создания круглых, цилиндрических, конических или других фасонных деталей или прототипов. Хотя диапазон его применения не так популярен, как токарная обработка с ЧПУ, он по-прежнему является универсальным и экономически эффективным производственным процессом, позволяющим производить большое количество деталей из различных материалов. В этой статье мы подробно рассмотрим, для чего нужна токарная обработка с ЧПУ, как она работает, ее преимущества и недостатки и чем она отличается от других производственных процессов, таких как фрезерование или шлифование.
1. Что такое токарная обработка с ЧПУ?
Токарный станок с ЧПУ это производственный процесс, в котором стержень удерживается в патроне и вращается, в то время как инструмент приводится в контакт с заготовкой с заданной скоростью для удаления материала для создания осесимметричной детали или прототипа. Ось вращения токарных станков с ЧПУ делится на горизонтальное или вертикальное направления, причем последнее в основном используется для изготовления относительно длинных деталей с большими радиусами. Если токарный станок с ЧПУ также имеет функцию фрезерования, он может позволить фрезеровать другие формы деталей или компонентов.
Выбранный материал обычно представляет собой круглый стержень или другие правильные квадраты или шестиугольники.
В зависимости от токарного станка с ЧПУ допустимая длина прутка может быть разной.
Инструменты токарного станка с ЧПУ установлены во вращающейся буровой вышке и управляются компьютером. Чем больше инструментов в башенке, тем больше возможностей для изготовления сложных деталей.
Токарные станки с ЧПУ могут как резать заготовку снаружи, так и сверлить отверстия изнутри для изготовления трубчатых деталей.
2. Какова функция токарной обработки с ЧПУ?
Токарная обработка с ЧПУ в основном используется для изготовления осесимметричных деталей, таких как круглые валы, полые трубы, конусы, резьбовые стержни или втулки и т. Д., В то время как для фрезерной обработки с ЧПУ относительно сложно изготовить детали с круглыми контурами. Детали, изготовленные с помощью токарной обработки с ЧПУ, имеют очень гладкую поверхность и жесткие допуски, даже с точностью до ± 0.0002 дюйма. Иногда совместная работа фрезерных и токарных станков с ЧПУ может значительно повысить эффективность. Например, фрезерование с ЧПУ выполняется на деталях после токарной обработки с ЧПУ. Машинисты могут дополнительно изготавливать асимметричные детали на деталях, чтобы в полной мере использовать преимущества двух производственных процессов.
3. Ключевые факторы, которые следует учитывать при токарной обработке деталей с ЧПУ
Внешний диаметр детали. Токарная обработка с ЧПУ часто хорошо подходит для прототипирования и мелкосерийного производства. Ключевым фактором, который следует учитывать при определении того, является ли токарная обработка детали с ЧПУ наиболее рентабельным методом производства, является внешний диаметр (НД) детали. Токарный станок с ЧПУ имеет максимальное ограничение на внешний диаметр стержня. Когда внешний диаметр превышает максимальный размер, разрешенный токарным станком с ЧПУ (например, 2.5 дюйма), его необходимо зажать отдельно, что может повлиять на время и стоимость доставки.
Инструмент с ЧПУ. Еще один фактор, на который следует обратить внимание, — это инструменты с ЧПУ. Независимо от того, насколько тонкий или маленький инструмент, режущая кромка имеет цилиндрический характер, который оставляет радиус при обработке внутренних углов. Для некоторых деталей с особыми характеристиками необходимо выбрать наиболее подходящий инструмент с ЧПУ.
Характеристики детали. Для деталей с поднутрениями эффективным решением является токарная обработка с ЧПУ. Это может создать некоторые проблемы для фрезерной обработки с ЧПУ, которая требует более длинных специальных инструментов с риском вибрации, потери точности, плохого качества поверхности и т. д.
Асимметричные части. Для асимметричных деталей токарная обработка с ЧПУ не идеальна.
4. Преимущества токарной обработки с ЧПУ
Уменьшить человеческий фактор. Выбор услуги токарной обработки с ЧПУ может значительно уменьшить человеческий фактор. После программирования и настройки токарный станок с ЧПУ работает автоматически и может производить детали с ожидаемыми результатами.
Повысить эффективность производства.Большинство токарных станков с ЧПУ работают с относительно высокой скоростью и могут работать долгое время без перерыва. Один оператор может контролировать работу нескольких машин, что может помочь повысить эффективность производства без необходимости найма дополнительной рабочей силы.
Сокращение отходов скорость материалов. Токарные станки с ЧПУ редко тратят впустую материалы или доступные ресурсы, особенно для драгоценных металлов, таких как титан, алюминий 7075 и т. Д., Эффективно снижая общую стоимость.
Высокая точность.Токарная обработка с ЧПУ отличается высокой точностью обработки и чистотой поверхности, а изготавливаемые детали всегда неизменного качества.
5. Недостатки токарной обработки с ЧПУ
Помимо преимуществ токарной обработки с ЧПУ, нам также необходимо учитывать некоторые ее недостатки. Конечно, токарная обработка с ЧПУ требует больше первоначальных инвестиций, чем токарная обработка с ручным управлением.
Требует больших затрат на установку
Более высокие технические требования к механике и программированию
Экономично только для осесимметричных деталей
Токарные станки с ЧПУ нуждаются в обслуживании и могут не сразу устранить неисправность.
Взвешивая особенности токарной обработки с ЧПУ, преимущества намного перевешивают недостатки.
6. Как работает токарная обработка с ЧПУ
CAD / CAM дизайн.Процесс токарной обработки с ЧПУ полностью автоматизирован, но ему предшествует цифровое представление детали, необходимой для проектирования CAD/CAM, которое затем преобразуется в G-код, язык токарного станка с ЧПУ. G-код определяет скорость подачи, скорость вращения, смену инструмента и т. д. станка с ЧПУ. Это часто можно смоделировать в программном обеспечении, таком как MasterCAM AutoCAD Fusion, которое позволяет визуализировать производственный процесс от материала до конечного продукта.
Процесс поворота.После настройки G-кода оператор устанавливает и загружает револьверную головку. Башня может вмещать много инструментов одновременно. Когда стержни закреплены на месте, начинается автоматическая резка лишнего материала до тех пор, пока не будет изготовлена нужная деталь или прототип.
7. Токарный станок с ЧПУ
Существует множество различных типов токарной обработки с ЧПУ, таких как токарная обработка, подрезка, накатка, сверление, торцевание, растачивание и т. д., и для получения желаемой формы могут выполняться различные операции. Ниже приведены общие операции, которые вы используете в проектах токарной обработки с ЧПУ.
Во время облицовки, одноточечный инструмент перемещается радиально или аксиально от края заготовки, чтобы равномерно прорезать тонкие слои материала, оставляя гладкую поверхность. Глубина резания поверхности, как правило, относительно мала, и ее можно обрабатывать радиально или аксиально в одной точке.
Коническая токарная обработка.Ножевая резка разрезает материал в форме конуса, где диаметр заготовки уменьшается или увеличивается от одного конца к другому (например, форма песочных часов).
Точение формы.Вырежьте материал и создайте контурные детали с помощью ножей круглой, изогнутой или гладкой формы.
Контурное точение.Однолезвийные фрезы могут обрабатывать круглые, криволинейные или гладкие детали с непрерывными кривыми.
Снятие фаски.Фаска обычно устанавливается на 45 градусов, чтобы предотвратить повреждение острой кромки детали или в целях безопасности. Скошенные края более устойчивы к повреждениям, чем квадратные или другие острые края.
Partition.Используйте специальный режущий инструмент, чтобы вырезать канавку прямо, пока она не будет отрезана.
Резьба. Спиральные канавки нарезаются, чтобы соответствовать болтам с одинаковыми характеристиками резьбы.
Скучный. Увеличьте существующую апертуру.
Бурение. Процесс удаления материала изнутри заготовки для создания отверстия с помощью специального шнекового сверла.
накатки. Это делается для того, чтобы вырезать прямые линии, наклонные линии или перекрестные зигзагообразные узоры на поверхности детали, что может не только увеличить трение детали, но и улучшить визуальный эффект.
Нарезка.Процесс обработки узкой полости в детали.
8. Материалы, совместимые с ЧПУ.
Токарная обработка с ЧПУ может быть совместима с сотнями материалов, включая различные металлы или пластики на ваш выбор. Выбор правильного материала имеет решающее значение для изготовления нестандартной детали или прототипа. Мы представляем несколько наиболее широко используемых материалов и отмечаем общую применимость каждого материала.
Алюминий. Алюминий является одним из наиболее широко используемых материалов для токарной обработки с ЧПУ, имеет отличное соотношение прочности и веса и чрезвычайно устойчив к коррозии. Алюминиевые детали могут быть анодированы для дальнейшего повышения прочности и коррозионной стойкости, а также доступны в различных цветах для повышения визуальной эстетики. Токарная обработка алюминия с ЧПУ широко используется в аэрокосмической промышленности, медицинском оборудовании, автомобильных деталях или корпусах. Обычные модели из алюминиевого сплава включают алюминий 5052, алюминий 7075, алюминий 7075-T6, алюминий 6063-T5, алюминий 7050-T7451, алюминий MIC-6, алюминий 6061-T6, алюминий 2024-T3 и т. д.
Стали.Поскольку сталь обладает превосходной прочностью и твердостью, ее часто используют в деталях, подверженных высоким нагрузкам, устойчивых к трению, таких как шестерни и валы. Распространенными типами стали являются легированная сталь 4130, легированная сталь 4140, ASTM A36, сталь 1018, сталь A36 и т. д.
Нержавеющая сталь. После термической обработки нержавеющая сталь обладает отличной прочностью и коррозионной стойкостью и широко используется в аэрокосмической, медицинской, пищевой и других областях. Обычные модели из нержавеющей стали: нержавеющая сталь 15-5, нержавеющая сталь 17-4, нержавеющая сталь 18-8, нержавеющая сталь 303, нержавеющая сталь 304, нержавеющая сталь 316/316L, нержавеющая сталь 416, нержавеющая сталь 420.
Титан.Титан обладает отличной прочностью, коррозионной стойкостью, биосовместимостью и очень подходит для изготовления медицинских имплантатов, самолетов и других областей. Наиболее часто применяемым титановым сплавом является титан 6Ал-4В.
Краткое описание распространенных металлических материалов для токарной обработки с ЧПУ
Алюминий | Нержавеющая сталь | Мягкая, легированная и инструментальная сталь | Другой металл |
6061-T6 | 303 | Мягкая сталь 1018 | Латунь C360 |
6082 | 304L | Мягкая сталь 1045 | Медь С101 |
7075-T6 | 316L | Легированная сталь 1215 | Медь С110 |
5083 | 2205 Дуплекс | Мягкая сталь A36 | Титановый класс 1 |
5052 | 17-4 | Легированная сталь 4130 | Титановый класс 2 |
2014 | 15-5 | Легированная сталь 4140 | Инвар |
2017 | 416 | Легированная сталь 4340 | Inconel 718 |
2024 | 420 | Инструментальная сталь А2 | Магний AZ31B |
6063 | 430 | Инструментальная сталь А3 |
|
7050 | 440C | Инструментальная сталь D2 |
|
A380 | 301 | Инструментальная сталь S7 |
|
MIC 6 |
| Инструментальная сталь H13 |
|
|
| Инструментальная сталь О1 |
Существует также множество вариантов токарной обработки обычных пластиковых материалов с ЧПУ.
ПоливинилхлоридПВХ – недорогой материал с хорошей коррозионной стойкостью и химической стойкостью. Его можно использовать в самых разных областях, от детских игрушек до газопроводов.
Нейлон.Нейлон — это универсальный недорогой пластик, устойчивый к высоким температурам, химическим веществам и истиранию, который в некоторых случаях может заменить металл и может использоваться для создания высокопрочных деталей с жесткими допусками.
пластики | Усиленный пластик |
АБС | Гаролит Г-10 |
полипропилен | Полипропилен (ПП) 30%GF |
Нейлон 6 | Нейлон 30% GF |
Делрин (POM-H) | FR-4 |
Ацеталь (ПОМ-С) | ПММА (акрил) |
ПВХ | PEEK |
HDPE |
|
СВМПЭ |
|
поликарбонат |
|
PET |
|
PTFE (тефлон) |
9、Руководство по проектированию токарной обработки с ЧПУ
Обобщает рекомендуемые и технически допустимые значения для общих характеристик токарных деталей с ЧПУ.
Особенность | Рекомендуемый размер | Возможный размер |
Мин. размер элемента | Ø 2.5 мм | Ø 0.5 мм |
Внутренние края | R 8 мм | R 0.25 мм |
Минимальная толщина стенки | 0.8 мм (для металлов) | 0.5 мм (для металлов) |
Отверстия | Диаметр:стандартные размеры сверл | Диаметр: Ø 0.5 мм |
Потоки | Размер: M6 или больше | Размер: M2 |
10. Процесс обработки поверхности токарных деталей с ЧПУ.
Токарные детали с ЧПУ имеют различные процессы обработки поверхности на выбор. Согласно сводке DDPROTOTYPE, ведущего производителя прототипов в Китае, наиболее распространенными видами последующей обработки являются следующие.
После механической обработки (Ra 3.2 мкм / Ra 126 мкм).Это стандартный наиболее экономичный процесс подготовки поверхности с самыми жесткими допусками, удалением заусенцев и снятием фаски, если это необходимо.
Чистовая обработка (Ra 1.6 мкм/0.8 мкм).Обычно готовые детали имеют гладкую поверхность, следы не очевидны, нет необходимости в ручной полировке.
Пескоструйная обработка.Стеклянные шарики напыляются на поверхность детали под высоким давлением для создания зернистой текстуры.
Матовый + анодированный тип II (глянцевое покрытие). Матовая отделка перед анодированием типа II придает детали глянцевый цвет, повышенную твердость и коррозионную стойкость.
Пескоструйная обработка + анодированный тип II (матовый). Детали, подвергнутые пескоструйной обработке и анодированные по типу II, обладают хорошей коррозионной стойкостью.
Анодирование III типа (твердое анодирование). Детали, анодированные по типу III, обладают лучшей коррозионной и износостойкостью.
Порошковое покрытие. Порошковое покрытие действует на все металлы, образуя прочный износостойкий слой на поверхности детали.
Волочение проволоки + электрополировка (Ra 0.8 мкм / Ra 32 мкм). Матовые и электрополированные детали имеют гладкую и ухоженную поверхность.
Черный оксид.Процесс обработки поверхности, подходящий для стали, который используется для повышения коррозионной стойкости стальных деталей и может эффективно уменьшить отражение.
Хроматное конверсионное покрытие.Нанесение хроматного конверсионного покрытия на деталь повышает коррозионную стойкость при сохранении ее электропроводности. Соответствует RoHS.
Волочение проволоки (Ra 1.2 мкм / Ra 47 мкм). Уменьшение шероховатости поверхности детали наждачной бумагой #400-600 улучшает визуальное качество.
Полированный (Ra 0.8 мкм / Ra 32 мкм). Поверхность детали полируется вручную в нескольких направлениях для дальнейшего улучшения качества поверхности и легкого отражения.
11. Допуск токарной обработки с ЧПУ
Если нет специальной спецификации, токарная обработка с ЧПУ обычно соответствует стандарту ISO2768. Стоит отметить, что допуск номинального размера ниже 0.5 мм необходимо четко указывать на чертеже.
Пределы номинального размера | Пластмассы (ISO 2768-m) | Металлы (ИСО 2768-f) |
от 0.5 мм* до 3 мм | ± 0.1mm | ± 0.05mm |
Более 3 мм до 6 мм | ± 0.1mm | ± 0.05mm |
Более 6 мм до 30 мм | ± 0.2mm | ± 0.1mm |
Более 30 мм до 120 мм | ± 0.3mm | ± 0.15mm |
Более 120 мм до 400 мм | ± 0.5mm | ± 0.2mm |
Более 400 мм до 1000 мм | ± 0.8mm | ± 0.3mm |
Более 1000 мм до 2000 мм | ± 1.2mm | ± 0.5mm |
Более 2000 мм до 4000 мм | ± 2mm |
