Strunjire pas cu pas în prelucrarea CNC: Operații de strunjire explicate

Prelucrarea CNC este un proces de prelucrare cu multe tehnici specifice, iar strunjirea în trepte este una dintre ele. Această operație de tăiere implică îndepărtarea materialului de pe o piesă de prelucrat de-a lungul acesteia. Este o operație fundamentală de prelucrare utilizată pentru a crea piese de precizie cu diametre variabile într-o singură configurație. În acest blog, vom trece în revistă elementele de bază ale strunjirii în trepte, astfel încât să puteți obține o mai bună înțelegere a acestei tehnici de prelucrare.

Definiția, caracteristicile și aplicațiile metodei de strunjire în trepte

Strunjirea în trepte este o operație de prelucrare prin care se îndepărtează material în zone axiale distincte, paralele cu axa unei piese de prelucrat în rotație, producând mai multe segmente cilindrice de diametre diferite. Fiecare modificare a diametrului formează un “umăr” care trebuie să fie atât precis din punct de vedere dimensional, cât și vizibil neted, cu excepția cazului în care se specifică altfel.

În timpul strunjirii în trepte, mașina stabilește câte un diametru pe rând, deplasând poziția sculei de-a lungul axei pentru a crea o serie de segmente. Rezultatul este un profil “în trepte”: zone cilindrice plane separate prin tranziții abrupte. La strungile CNC, coordonatele sunt programate pentru a indexa cu precizie următoarea stație, asigurând lungimi și poziții repetabile ale umărului pe piese.

Terminologie tipică

Unde se utilizează strunjirea în trepte

Strunjirea pas cu pas apare peste tot în sistemele mecanice: arbori și punți auto, corpuri de fixare cu diametre multiple, tije de supape, bucșe, componente de pompe și fulii în trepte. Scopul strunjirii în trepte este de a produce piese care îndeplinesc cerințe specifice de proiectare, cu suprafețe de montare și umeri pentru o potrivire fiabilă, astfel încât acestea să se poată interacționa fără probleme cu diferite componente de îmbinare, rulmenți, angrenaje, cuplaje și distanțiere.

Mașini, unelte și elemente esențiale de configurare

Strunjirea în pas poate fi efectuată atât prin operarea manuală a strungului, cât și Prelucrare CNC. Cerințele de bază sunt în mare parte similare: fixare sigură a piesei de prelucrare, aliniere axială, o configurație rigidă a sculelor și un plan clar pentru ordinea așchierilor. În această parte, ne vom concentra asupra modului în care se realizează strunjirea în trepte în prelucrarea CNC.

Prindere și centrare a piesei de lucru

• Fixare de pieseMandrinele cu trei fălci, pensele sau fălcile moi fixează piesa de prelucrat. Pensele oferă o concentricitate superioară pe barele rectificate, în timp ce fălcile moi sunt ideale pentru diametre personalizate și suprafețe delicate.
• SprijinPiesele lungi și subțiri beneficiază de un centru al păpușei mobile sau de o lăcuță stabilă pentru a preveni deformarea și vibrațiile în timpul așchierilor de umăr.
• Aliniere axialăAcest lucru este asigurat în principal de precizia inerentă a mașinii CNC, a axului și a dispozitivului de prindere a piesei (mandrină sau pensetă). Pentru cerințe de precizie maximă, indicarea diametrului exterior (OD) sau utilizarea unui registru de masă poate fi efectuată în timpul configurării pentru a verifica și regla fin alinierea.

Scule așchietoare, plăcuțe și geometrie

• Tipul de instrumentO plăcuță indexabilă sau o sculă de strunjire cu un singur punct se utilizează pentru a gestiona cea mai mare parte a strunjirii în trepte. Se preferă un vârf robust al sculei, care poate prelua sarcini întrerupte la intrarea în umăr. O sculă de debitare poate fi utilizată pentru reliefuri sau caneluri specifice.
• GeometrieO rază de degajare pozitivă cu o distanță adecvată reduce frecarea: o rază mică a vârfului sculei ajută la obținerea unui colț al umărului mai ascuțit. Cu toate acestea, o rază mai mare îmbunătățește durata de viață a sculei și finisarea suprafeței dar va crea o mică filetare la umăr.
• Instrumente specializateSculele de canelare sau profilare pot fi utilizate pentru curățarea umerilor sau pentru generarea eficientă a reliefurilor și teșiturilor.

Viteze, avansuri, lichid de răcire și măsurători

• Viteze/avansuriAdaptați la material și scule. Aliajele mai dure necesită o viteză de așchiere conservatoare și plăcuțe mai dure. De exemplu, aluminiul, fiind un metal relativ moale, permite viteze mai mari și avansuri generoase. Începeți cu recomandările producătorului și ajustați în funcție de formarea așchiilor și de uzura sculei.
• Lichid de răcireUtil pentru evacuarea așchiilor și controlul temperaturii, în special în oțeluri și inox. În materialele prelucrate prin prelucrare liberă, tăierea uscată sau prin pulverizare poate fi suficientă atunci când așchiile se sparg bine.
• MăsurareDupă procesul CNC, un caliper este adesea folosit pentru măsurarea modificărilor de diametru și a lungimilor treptelor în timpul configurării și inspecției.

Cum funcționează procesul de strunjire în trepte

Strunjirea în trepte produce elemente cilindrice precise, de diferite diametre, pe o singură piesă de prelucrat. Pentru a realiza acest lucru cu succes, concentrați-vă pe trei principii cheie: planificare meticuloasă, menținerea rigidității în timpul degroșării și executarea unor treceri de finisare atente și controlate.

Planificarea din desen

Pentru strungurile CNC, planificarea are loc în program, unde definiți coordonatele traiectoriei sculei și includeți mișcări de verificare pentru a vă asigura că fiecare pas este tăiat curat. O tactică cheie pentru eficiență este secvențierea operațiilor pentru a finaliza cât mai multe caracteristici posibil cu o singură sculă înainte de comutare, ceea ce minimizează schimbările de scule și reduce eroarea cumulativă.

Secvență brută și secvențiere pentru rigiditate

Scopul degroșării este de a îndepărta materialul eficient fără a afecta stabilitatea. Lucrați întotdeauna de la condiția cea mai rigidă la cea mai puțin rigidă. O strategie comună și eficientă este de a degroșa mai întâi cele mai mari diametre. Lăsați o adaos de finisare mică și uniformă la fiecare pas.

Rigiditatea este un factor de influență foarte critic. Mențineți la minimum absolut atât consola sculei, cât și a piesei de prelucrat. Pentru arbori subțiri, utilizați un centru pentru păpușa mobilă sau o reazem de urmat pentru a contracara deformarea și a suprima vibrațiile. Pentru controlul așchiilor, selectați o viteză de avans și o adâncime de așchiere adecvate pentru a încuraja ruperea așchiilor.

Finisarea umărilor, teșiturilor și îmbinărilor

Trecerile de finisare necesită o atingere mai ușoară și mai mult control asupra suprafeței piesei de prelucrat. Efectuați așchii ușoare și consistente pentru a obține dimensiunea finală și finisajul dorit al suprafeței. Când vă apropiați de un umăr, mențineți un avans stabil și continuu pentru a evita urmele de fixare.

Pentru un umăr pătrat de înaltă calitate, îndreptați ușor umărul. după strunjirea diametrului adiacent. Dacă desenul permite, adăugarea unei mici teșituri sau a unei adâncituri la pas ajută la asamblare și protejează muchiile de deteriorare. Aveți în vedere o strategie de debavurare: rupeți toate muchiile ascuțite de pe colțurile care nu sunt pe punctul de referință. Dacă o muchie ascuțită este necesară din punct de vedere funcțional, aceasta trebuie mascată în timpul procesului de debavurare și verificată cu atenție ulterior, eventual sub mărire.

Debavurare și inspecție

În procesul CNC, debavurarea implică adesea îndepărtarea bavurilor de pe marginile treptelor și umerii folosind unelte de debavurare dedicate. În cele din urmă, efectuați o inspecție amănunțită pentru a măsura toate diametrele pentru precizie.

Toleranțe, finisaj suprafață și control al calității

Strunjirea de precizie în trepte echilibrează controlul diametrului, geometria umărului și finisajul suprafeței.

Control dimensional și perpendicularitate

• Toleranțe: Multe arbori în trepte necesită un diametru de ±0,001 sau mai strâns. Lungimile treptelor pot fi menținute la benzi similare, în funcție de funcție. Umerii se referă adesea la o referință și pot include limite de perpendicularitate sau bătaie.
• Perpendicularitate: Verificați fețele umărului în raport cu axa de referință cu o baleiere indicatoare sau prin asamblarea componentelor de îmbinare în timpul verificărilor primului articol. Orice conicitate sau deviere a sculei va apărea ca umeri neperpendiculari.

Rugozitatea suprafeței și rupturile marginilor

• Finisaje țintă: Suprafețele funcționale pentru rulmenți și etanșări necesită, de obicei, finisaje mai netede decât suprafețele necritice. Obțineți Ra țintă printr-o rază adecvată a vârfului de așchiere, treceri de finisare și, dacă este necesar, lustruire ușoară, asigurându-vă că nu există abateri dimensionale.
• Rupturi pe muchie: Dacă nu este specificat un colț ascuțit, o teșitură controlată sau o rază mică protejează muchiile, facilitează asamblarea și reduce riscul formării bavurilor în timpul funcționării.

Defecte și soluții în operațiunea de strunjire

În strunjirea în trepte, micile probleme de configurare devin rapid evidente, cum ar fi erori de dimensiune, vibrații sau defecte de umăr. Un manual concis este esențial pentru rezolvare.

Trepte supradimensionate/subdimensionate

Cauzele principale ale erorilor de dimensiune includ offset-urile incorecte ale sculelor, creșterea termică, forța de măsurare inconsistentă sau efectuarea de tăieturi cu arc care nu reușesc să îndepărteze materialul. Pentru a corecta acest lucru, retușați sculele, permiteți piesei și scula să atingă echilibrul termic și utilizați o tehnică micrometrică consistentă. Lăsați întotdeauna o adaos de finisare previzibil și verificați încărcătura reală a așchiilor pentru a evita “tăieturile cu aer” neproductive.”

Trepidații, conicitate și uzură a sculelor

Vibrațiile se rezolvă prin reducerea consolei sculei și a piesei de prelucrat, adăugarea de suport cu o păpușă mobilă sau o lunetă stabilă și creșterea ușoară a avansului sau reducerea vitezei pentru a ieși dintr-o zonă de rezonanță. Trecerea la o plăcuță mai ascuțită cu degajare pozitivă ajută, de asemenea. Conicitatea necesită verificarea alinierii păpușei mobile, verificarea bătăii axului sau a mandrinei și asigurarea că sculele sunt setate exact la înălțimea centrală. La mașinile CNC, confirmați valorile de compensare și decalajele termice. Uzura sculei este critică, deoarece profilele în trepte penalizează sculele tocite la intrarea în umăr. Este important să urmăriți durata de viață a sculei, să înlocuiți prompt plăcuțele și să inspectați muchia așchietoare pentru micro-ciobiri care rotunjesc umerii.

Bavuri și finisare slabă a umărului

Aceste defecte sunt de obicei cauzate de scule tocite, o rază excesivă a vârfului pentru elementul respectiv sau frecare de la un avans prea mic în apropierea umărului. Remediile sunt utilizarea unei raze mai mici a vârfului pentru umeri ascuțiți, menținerea unui avans de finisare constant în umăr și efectuarea unei tăieturi de curățare ușoară a așchierii.

Siguranță și control al cipurilor

Păstrați întotdeauna apărătorile la locul lor, purtați ochelari de protecție și folosiți un cârlig sau o perie pentru așchii - niciodată mâinile - pentru îndepărtarea așchiilor. Tăieturile de tip umăr pot arunca așchii fierbinți și ondulate spre operator, așadar aplicați lichid de răcire sau ajustați geometria spărgătorului de așchii pentru a controla curgerea acestora. Faceți întotdeauna o pauză pentru a îndepărta așchiile înainte de a măsura în apropierea umărilor.

Cum se compară strunjirea în trepte cu operațiunile conexe

Strunjirea pas cu pas este adesea discutată alături de câteva operații învecinate. Înțelegerea distincțiilor evită greșelile de modelare sau programare.

Strunjire dreaptă, canelare și așchiere frontală

• Cotitură dreaptăAceasta se referă la crearea unui diametru unic, consistent pe lungimea unei piese de prelucrat. Strunjirea în trepte poate fi considerată ca mai multe instanțe de strunjire dreaptă efectuate în diferite poziții axiale pentru a crea diametre în trepte.
• CanelareaProduce elemente sau reliefuri înguste, nu modificări largi ale diametrului. Strânjirea în trepte poate fi însoțită de caneluri pentru a oferi reliefuri la rădăcinile umărului sau pentru inelele de susținere.
• Cu fața spreAjustează capătul lucrării sau o față a umărului. Completează strunjirea în trepte pentru a finaliza lungimile treptelor și finisarea umărului.

Strunjire conică și strunjire cu formă

• Strunjire conică: Creează o tranziție conică graduală, mai degrabă decât un umăr brusc. Folosiți conuri pentru potriviri cu interferență sau caracteristici de aliniere unde o schimbare în trepte ar fi prea bruscă.
• Strunjire prin formă: Utilizează scule speciale sau profile CNC pentru a genera contururi complexe. Poate include etape într-o formă mai complexă, dar intenția este geometria neliniară, mai degrabă decât suprafețe plane discrete.

Considerații despre CNC versus Manual

• Strunguri CNC: Oferă repetabilitate, secvențiere ușoară a mai multor etape, cicluri predefinite și poziții precise ale umărului în loturi. Perfecte pentru arbori cu diametre multiple, cu toleranțe strânse și cerințe de documentație.
• Strunguri manuale: Ideale pentru prototipuri sau volume mici de producție, atunci când un operator experimentat poate trasa tranziții, seta opriri și măsura frecvent. Succesul se bazează pe marcarea atentă, o tehnică consecventă și verificări disciplinate în timpul procesului.

Concluzie

Strunjirea în trepte este o tehnică fundamentală de prelucrare utilizată pentru a crea piese cu diametre multiple și umeri preciși într-o singură configurație eficientă. Avantajul său cheie este asigurarea unor dimensiuni și relații precise între caracteristici, ceea ce este esențial pentru piesele care trebuie să se potrivească corect cu alte componente.

Stăpânirea acestui proces necesită înțelegerea întregului flux de lucru de prelucrare, de la planificare până la verificare. Fiind o abilitate versatilă și esențială, competența în strunjirea în trepte formează baza pentru sarcini de prelucrare mai complexe și este crucială pentru fabricarea pieselor în trepte care se găsesc în majoritatea ansamblurilor mecanice.

întrebări frecvente