Korak tokarenje u CNC obradi: Objašnjenje operacija tokarenja

CNC obrada je proces obrade s mnogo specifičnih tehnika, a postupno tokarenje je jedna od njih. Ova operacija rezanja uključuje uklanjanje materijala s obratka duž njegove duljine. To je temeljna operacija obrade koja se koristi za stvaranje precizni dijelovi s različitim promjerima u jednom postavljanju. U ovom blogu proći ćemo kroz osnove postupnog tokarenja kako biste bolje razumjeli ovu tehniku obrade.

Definicija, značajke i primjena metode stepenastog tokarenja

Stupčasto tokarenje je strojna obrada koja uklanja materijal u različitim aksijalnim zonama paralelnim s osi rotirajućeg obratka, stvarajući više cilindričnih segmenata različitih promjera. Svaka promjena promjera formira "rame" koje mora biti dimenzijski točno i vidljivo oštro, osim ako nije drugačije navedeno.

Tijekom postupnog tokarenja, stroj uspostavlja jedan promjer odjednom, pomičući položaj alata duž osi kako bi stvorio niz segmenata. Rezultat je “stepenasti” profil: ravne cilindrične površine odvojene naglim prijelazima. Na CNC tokarilicama, koordinate su programirane da se precizno indeksiraju na sljedeću stanicu, osiguravajući ponovljive duljine i položaje ramena na dijelovima.

Tipična terminologija

Gdje se koristi stepenasto tokarenje

Stepenasto tokarenje pojavljuje se svugdje u mehaničkim sustavima: automobilske osovine i vratila, tijela pričvršćivača s više promjera, stabljike ventila, čahure, komponente pumpi i stepenaste remenice. Svrha stupnjevitog tokarenja je proizvodnja dijelova koji zadovoljavaju specifične zahtjeve dizajna, s montažnim površinama i ramenima za pouzdano prianjanje, tako da se mogu glatko spajati s različitim spojnim komponentama, ležajevima, zupčanicima, spojnicama i odstojnicima.

Strojevi, alati i osnove postavljanja

Stupčasto tokarenje može se izvesti i ručnim tokarilicom i CNC obrada. Osnovni zahtjevi su uglavnom slični: sigurno držanje obratka, aksijalno poravnanje, kruto podešavanje alata i jasan plan za redoslijed rezova. U ovom dijelu ćemo se usredotočiti na to kako se provodi postupno tokarenje u CNC obradi.

Prihvat i centriranje obratka

• Pričvršćivanje obratkaStezne glave s tri čeljusti, stezne čahure ili mekane čeljusti drže obradak. Stezne čahure nude vrhunsku koncentričnost na brušenim šipkama, dok su mekane čeljusti idealne za prilagođene promjere i osjetljive površine.
• PodrškaDugi, vitki dijelovi imaju koristi od centra kontrašilice ili stabilnog naslona kako bi se spriječilo otklon i vibracije tijekom rezanja ramena.
• Aksijalno poravnanjeTo je prvenstveno osigurano inherentnom točnošću CNC stroja, vretena i prihvatnika obratka (stezne glave ili čahure). Za najviše zahtjeve preciznosti, navođenje vanjskog promjera (OD) ili korištenje brušenog registra može se izvesti tijekom postavljanja kako bi se provjerilo i fino podesilo poravnanje.

Alati za rezanje, pločice i geometrija

• Vrsta alataZa obavljanje većeg dijela postupnog tokarenja koristi se alat za tokarenje s indeksnim pločicama ili alat za tokarenje s jednom točkom. Poželjan je robustan vrh alata koji može podnijeti prekinuta opterećenja na ulazu u rame. Za specifična olakšanja ili utore može se koristiti alat za odrezivanje.
• GeometrijaPozitivan kut nagiba s odgovarajućim zazorom smanjuje trenje: mali radijus vrha alata pomaže u postizanju oštrijeg kuta ramena. Međutim, veći radijus poboljšava vijek trajanja alata i završna obrada površine ali će stvoriti mali filet na ramenu.
• Specijalizirani alatiAlati za utore ili profiliranje mogu se koristiti za učinkovito čišćenje ramena ili generiranje olakšanja i zakošenja.

Brzine, pomaci, rashladna tekućina i mjerenje

• Brzine/posudePrilagodite materijalu i alatima. Tvrđe legure zahtijevaju konzervativnu brzinu obrade površine i tvrđe pločice. Na primjer, aluminij je relativno mekan metal, što omogućuje veće brzine i velike pomake. Počnite s preporukama proizvođača i prilagodite na temelju stvaranja strugotine i trošenja alata.
• Rashladna tekućinaKorisno za odvođenje strugotine i kontrolu temperature, posebno kod čelika i nehrđajućeg čelika. Kod materijala koji se lako obrađuju, suho rezanje ili rezanje u magli može biti u redu kada se strugotina dobro lomi.
• MjerenjeNakon CNC procesa, pomično mjerilo se često koristi za mjerenje promjena promjera i duljina koraka tijekom postavljanja i inspekcije.

Kako funkcionira proces stepenastog tokarenja

Stupčasto tokarenje proizvodi precizne, cilindrične elemente različitih promjera na jednom obratku. Da biste to uspješno postigli, usredotočite se na tri ključna načela: pažljivo planiranje, održavanje krutosti tijekom grube obrade i izvođenje pažljivih, kontroliranih završnih prolaza.

Planiranje iz crteža

Za CNC tokarilice, planiranje se događa u programu, gdje se definiraju koordinate putanje alata i uključuju pokreti provjere kako bi se osiguralo da se svaki korak izreže čisto. Ključna taktika učinkovitosti je redoslijed operacija kako bi se dovršilo što više značajki s jednim alatom prije promjene, što minimizira promjene alata i smanjuje kumulativnu pogrešku.

Grubi rez i sekvenciranje za krutost

Cilj grube obrade je učinkovito uklanjanje materijala bez narušavanja stabilnosti. Uvijek radite od najčvršćeg stanja prema najmanje krućem. Uobičajena i učinkovita strategija je prvo grubo obrađivati najveće promjere. Ostavite mali, ujednačen dodatak za završnu obradu u svakom koraku.

Krutost je vrlo važan utjecajni faktor. Svedite prepust i alata i obratka na apsolutni minimum. Za vitke osovine koristite kontravršilicu ili prateći napon kako biste suzbili otklon i potisnuli vibracije. Za kontrolu strugotine odaberite odgovarajuću brzinu pomaka i dubinu rezanja kako biste potaknuli lom strugotine.

Završna obrada ramena, zakošenja i preklapanja

Završni prolazi zahtijevaju lakši dodir i veću kontrolu nad površinom obratka. Režite lagano, dosljedno kako biste postigli konačnu veličinu i željenu površinsku obradu. Prilikom približavanja ramenu, održavajte stabilan, kontinuiran pomak kako biste izbjegli tragove zastoja.

Za visokokvalitetno ravno rame, lagano ga okrenite prema dolje. nakon tokarenje susjednog promjera. Ako crtež dopušta, dodavanje malog skošenja ili podreza na koraku pomaže pri montaži i štiti rubove od oštećenja. Imajte na umu strategiju uklanjanja neravnina: slomite sve oštre rubove na kutovima koji nisu referentni. Ako je oštar rub funkcionalno potreban, mora se maskirati tijekom procesa uklanjanja neravnina i pažljivo provjeriti nakon toga, potencijalno pod povećanjem.

Uklanjanje neravnina i inspekcija

U CNC procesu, uklanjanje neravnina često uključuje uklanjanje neravnina s rubova stepenica i ramena pomoću namjenskih alata za uklanjanje neravnina. Na kraju, provedite temeljit pregled kako biste izmjerili sve promjere radi točnosti.

Tolerancije, završna obrada površine i kontrola kvalitete

Precizno stepenasto tokarenje uravnotežuje kontrolu promjera, geometriju ramena i završnu obradu površine.

Dimenzionalna kontrola i pravokutnost

• Tolerancije: Mnoge stepenaste osovine zahtijevaju ±0,001 u promjeru ili manje. Duljine koraka mogu se držati sličnih pojaseva ovisno o funkciji. Rame se često odnose na referentnu točku i mogu uključivati ograničenja okomitosti ili odstupanja.
• Pravokutnost: Provjerite površine ramena u odnosu na referentnu os pomoću indikatorskog pomaka ili sastavljanjem odgovarajućih komponenti tijekom provjera prvog artikla. Svaki konus ili otklon alata prikazat će se kao nepravokutni rameni.

Hrapavost površine i lomovi rubova

• Ciljevi završne obrade: Funkcionalne površine za ležajeve i brtve obično zahtijevaju glatkije završne obrade od nekritičnih površina. Ciljani Ra postiže se odgovarajućim radijusom vrha, završnim prolazima i, ako je potrebno, laganim poliranjem, osiguravajući da nema dimenzijskog pomaka.
• Lomovi rubova: Osim ako nije specificiran oštar kut, kontrolirano zakošenje ili mali radijus štite rubove, olakšavaju montažu i smanjuju rizik od stvaranja neravnina tijekom rada.

Nedostaci i rješenja u operaciji tokarenja

Kod postupnog tokarenja, mali problemi s postavkama brzo postaju očiti kao pogreške u veličini, vibracije ili nedostaci ramena. Za rješavanje problema ključan je sažet priručnik.

Predimenzionirani/premalo dimenzionirani koraci

Glavni uzroci pogrešaka u veličini uključuju netočne odmake alata, toplinski rast, nedosljednu mjernu silu ili izvođenje opružnih rezova koji ne uklanjaju materijal. Da biste to ispravili, ponovno dotjerajte alate, dopustite da dio i alat postignu toplinsku ravnotežu i koristite dosljednu mikrometarsku tehniku. Uvijek ostavite predvidljiv dodatak za završnu obradu i provjerite stvarno opterećenje strugotine kako biste izbjegli neproduktivne "zračne rezove".“

Vibriranje, konus i trošenje alata

Vibracije se rješavaju smanjenjem prepusta alata i obratka, dodavanjem potpore kontrašilicom ili stabilnim naslonom te laganim povećanjem posmaka ili smanjenjem brzine kako bi se izašlo iz rezonantne zone. Prelazak na oštriju pločicu s pozitivnim kutom nagiba također pomaže. Konus zahtijeva provjeru poravnanja kontrašilice, provjeru odstupanja vretena ili stezne glave i osiguravanje da je alat postavljen točno na visinu središta. Na CNC strojevima potvrdite vrijednosti kompenzacije i toplinske pomake. Trošenje alata je ključno jer stepenasti profili "kažnjavaju" tupe alate na ulazu u rameno. Važno je pratiti vijek trajanja alata, pravovremeno zamijeniti pločice i pregledati reznu oštricu na mikrooštećenja koja zaokružuju ramena.

Neravnine i loša završna obrada ramena

Ove nedostatke obično uzrokuju tupi alati, preveliki radijus vrha za element ili trenje zbog prelaganog posmaka blizu ramena. Rješenja su korištenje manjeg radijusa vrha za oštre ramene, održavanje stalnog završnog posmaka u ramenu i izvođenje laganog završnog reza.

Sigurnost i kontrola strugotine

Uvijek držite štitnike na mjestu, nosite zaštitu za oči i koristite kuku ili četku za uklanjanje strugotine - nikada ruke - za uklanjanje strugotine. Rezovi na ramenima mogu izbacivati vruće, uvijene strugotine prema operateru, stoga nanesite rashladnu tekućinu ili prilagodite geometriju lomača strugotine kako biste kontrolirali njihov protok. Uvijek zastanite kako biste uklonili strugotine prije mjerenja u blizini ramena.

Usporedba stepenastog tokarenja sa srodnim operacijama

O koračnom tokarenju se često raspravlja uz nekoliko susjednih operacija. Razumijevanje razlika izbjegava pogreške u modeliranju ili programiranju.

Ravno tokarenje, urezivanje i čeona obrada

• Ravno skretanje: Ovo se odnosi na stvaranje jednog, konzistentnog promjera duž cijele duljine obratka. Stupčasto tokarenje može se smatrati višestrukim primjerima ravnog tokarenja izvedenih na različitim aksijalnim položajima kako bi se stvorili stepenasti promjeri.
• Urezivanje žljebovaProizvodi uske udubljene elemente ili reljefe, a ne široke promjene promjera. Žljebovi mogu pratiti stepenasto tokarenje kako bi se osiguralo reljefno učvršćivanje na korijenima ramena ili za sigurnosne prstenove.
• Suočavanje: Kvadrira kraj rada ili lice ramena. Nadopunjuje stepenasto tokarenje kako bi se finalizirale duljine koraka i završetak ramena.

Konusno tokarenje i oblikovno tokarenje

• Konusno tokarenje: Stvara postupan, konusni prijelaz, a ne nagli pregib. Koristite konuse za interferentna dosjedanja ili elemente poravnanja gdje bi stepenasta promjena bila prenagla.
• Tokarenje oblika: Koristi posebne alate ili CNC profile za generiranje složenih kontura. Može uključivati korake unutar složenijeg oblika, ali namjera je nelinearna geometrija, a ne diskretne ravne površine.

CNC u odnosu na ručne obrade

• CNC tokarilice: Nude ponovljivost, jednostavno sekvenciranje više koraka, standardne cikluse i točne položaje ramena u serijama. Savršene za osovine više promjera s uskim tolerancijama i zahtjevima za dokumentaciju.
• Ručni tokarilice: Idealne za prototipove ili male količine kada iskusni operater može označiti prijelaze, postaviti graničnike i često mjeriti. Uspjeh ovisi o pažljivom označavanju, dosljednoj tehnici i discipliniranim kontrolama tijekom procesa.

Zaključak

Stupčasto tokarenje je osnovna tehnika obrade koja se koristi za izradu dijelova s više promjera i preciznim ramenima u jednom, učinkovitom postavljanju. Njegova ključna prednost je osiguravanje točnih dimenzija i odnosa između elemenata, što je bitno za dijelove koji se moraju ispravno uklopiti s drugim komponentama.

Savladavanje ovog procesa zahtijeva razumijevanje cijelog tijeka obrade, od planiranja do provjere. Kao svestrana i bitna vještina, vještina u stupnjevitom tokarenju čini temelj za složenije zadatke obrade i ključna je za izradu stupnjevitih dijelova koji se nalaze u većini mehaničkih sklopova.

Često postavljana pitanja