Степенасто стругање у CNC обради: Објашњење операција стругања

CNC обрада је процес обраде са много специфичних техника, а степенасто стругање је једна од њих. Ова операција сечења подразумева уклањање материјала са радног предмета дуж његове дужине. То је основна операција обраде која се користи за стварање прецизни делови са различитим пречницима у једном подешавању. У овом блогу ћемо проћи кроз основе степенастог стругања како бисте боље разумели ову технику обраде.

Дефиниција, карактеристике и примене методе степенастог стругања

Степенасто стругање је машинска операција која уклања материјал у различитим аксијалним зонама паралелним са осом ротирајућег радног предмета, производећи више цилиндричних сегмената различитих пречника. Свака промена пречника формира “раме” које мора бити и димензионално тачно и видљиво оштро, осим ако није другачије назначено.

Током степенастог стругања, машина подешава један пречник истовремено, померајући положај алата дуж осе да би створила низ сегмената. Резултат је “степенасти” профил: равне цилиндричне површине одвојене наглим прелазима. На CNC струговима, координате су програмиране да се прецизно индексирају до следеће станице, обезбеђујући поновљиве дужине и положаје рамена на деловима.

Типична терминологија

Где се користи степенасто окретање

Степенасто окретање се појављује свуда у механичким системима: аутомобилска вратила и осовине, тела причвршћивача са више пречника, стабла вентила, чауре, компоненте пумпи и степенасти ременици. Сврха степенастог стругања је производња делова који испуњавају специфичне захтеве дизајна, са монтажним површинама и раменима за поуздано приањање, тако да се могу глатко повезати са различитим компонентама за спајање, лежајевима, зупчаницима, спојницама и одстојницима.

Машине, алати и основне ствари за подешавање

Степенасто стругање може се изводити и ручним стругом и ЦНЦ обрада. Основни захтеви су углавном слични: сигурно држање радног предмета, аксијално поравнање, круто подешавање алата и јасан план за редослед резова. У овом делу ћемо се фокусирати на то како се изводи степенасто стругање у CNC обради.

Причвршћивање и центрирање радног предмета

• ПричвршћивањеТрочељусне стезне главе, стезне чауре или меке чељусти држе радни предмет. Стезне чауре нуде врхунску концентричност на брушеним шипкама, док су меке чељусти идеалне за прилагођене пречнике и осетљиве површине.
• ПодршкаДуги, витки делови имају користи од центра контрићног стаклена главица или стабилног наслона како би се спречило савијање и вибрације током сечења рамена.
• Аксијално поравнањеОво је првенствено обезбеђено инхерентном тачношћу CNC машине, вретена и држача радног предмета (стезне главе или стезне главе). За највише захтеве за прецизност, индикација спољног пречника (OD) или коришћење регистра за брушење може се извршити током подешавања ради провере и финог подешавања поравнања.

Алати за резање, плочице и геометрија

• Тип алатаЗа обављање највећег дела степенастог стругања користи се индексирајући уложак или алат за стругање са једним врхом. Пожељан је робустан нос алата који може да поднесе прекинута оптерећења на улазу у раме. Алат за одсецање може се користити за специфичне рељефе или жлебове.
• ГеометријаПозитиван угао нагиба са одговарајућим зазором смањује трење: мали радијус врха алата помаже у постизању оштријег угла рамена. Међутим, већи радијус побољшава век трајања алата и површинска обрада али ће створити мали филет на рамену.
• Специјализовани алатиАлати за жлебљење или профилисање могу се користити за ефикасно чишћење рамена или генерисање рељефа и скошених ивица.

Брзине, помаци, расхладна течност и мерење

• Брзине/подациУсклађивање са материјалом и алатом. Тврђе легуре захтевају конзервативну брзину обраде и чвршће плочице. На пример, алуминијум, као релативно мекан метал, омогућава веће брзине и издашне помаке. Почните са препорукама произвођача и прилагодите на основу формирања струготине и хабања алата.
• Расхладна течностКорисно за одвод струготине и контролу температуре, посебно код челика и нерђајућег челика. Код материјала који се лако обрађују, суво или магловито сечење може бити у реду када се струготина добро ломи.
• МерењеНакон CNC процеса, калипер се често користи за мерење промена пречника и дужина корака током подешавања и контроле.

Како функционише процес степенастог стругања

Степенасто стругање производи прецизне, цилиндричне елементе различитих пречника на једном радном предмету. Да бисте то успешно урадили, фокусирајте се на три кључна принципа: пажљиво планирање, одржавање крутости током грубе обраде и извршавање пажљивих, контролисаних завршних пролаза.

Планирање из цртежа

Код ЦНЦ стругова, планирање се одвија у програму, где дефинишете координате путање алата и укључујете верификационе покрете како бисте осигурали да се сваки корак чисто исече. Кључна тактика ефикасности је редослед операција како би се завршио што већи број функција једним алатом пре преласка, што минимизира измене алата и смањује кумулативне грешке.

Груби рез и секвенцирање за крутост

Циљ грубе обраде је ефикасно уклањање материјала без нарушавања стабилности. Увек радите од најкрутијег стања ка најмање крутом. Уобичајена и ефикасна стратегија је да се прво грубо обраде највећи пречници. Оставите мали, равномерни додатак за завршну обраду у сваком кораку.

Крутост је веома критичан фактор утицаја. Држите препуст и алата и радног предмета на апсолутном минимуму. За витка вратила користите центар контрићњака или пратећи луфт како бисте супротставили одступању и сузбили вибрације. За контролу струготине, изаберите одговарајућу брзину померања и дубину резања како бисте подстакли ломљење струготине.

Завршна обрада рамена, скошених ивица и прелива

Завршни пролази захтевају блажи додир и већу контролу над површином радног предмета. Правите лагана, константна сечења да бисте постигли коначну величину и жељену завршну обраду површине. Приликом приближавања рамену, одржавајте стабилно, континуирано кретање како бисте избегли трагове задржавања.

За висококвалитетно квадратно раме, окрените раме лагано после стругање суседног пречника. Ако цртеж дозвољава, додавање малог скошења или подреза на степенику помаже при монтажи и штити ивице од оштећења. Имајте на уму стратегију уклањања неравнина: поломите све оштре ивице на угловима који нису референтни. Ако је оштра ивица функционално потребна, она мора бити маскирана током процеса уклањања неравнина и пажљиво проверена након тога, потенцијално под увећањем.

Уклањање неравнина и инспекција

У CNC процесу, уклањање неравнина често подразумева уклањање неравнина са степенишних ивица и рамена коришћењем наменских алата за уклањање неравнина. На крају, спроведите темељан преглед како бисте измерили све пречнике ради тачности.

Толеранције, површинска обрада и контрола квалитета

Прецизно степенасто стругање уравнотежује контролу пречника, геометрију рамена и завршну обраду површине.

Димензионална контрола и правоугаоност

• Толеранције: Многа степенаста вратила захтевају ±0,001 у пречнику или мање. Дужине корака могу се држати сличних опсега у зависности од функције. Раме се често односе на референтну тачку и могу укључивати ограничења управности или одступања.
• Правомерност: Проверите површине рамена у односу на референтну осу помоћу индикаторског замаха или склапањем упарених компоненти током провере првог чланка. Свако конусовање или отклон алата ће се појавити као рамена ван правог угла.

Храпавост површине и преломи ивица

• Циљеви завршне обраде: Функционалне површине за лежајеве и заптивке обично захтевају глађе завршне обраде него некритичне површине. Постићи циљни Ra одговарајућим радијусом врха, завршним пролазима и, ако је потребно, лаганим полирањем, осигуравајући да нема димензионалног померања.
• Ломови ивица: Осим ако није наведен оштар угао, контролисано закошење или мали радијус штите ивице, олакшавају монтажу и смањују ризик од стварања неравнина током употребе.

Дефекти и решења у стругарству

Код степенастог стругања, мали проблеми са подешавањем брзо постају очигледни као грешке у величини, вибрирање или дефекти рамена. Концизан приручник је неопходан за решавање.

Превелики/премањи кораци

Основни узроци грешака у величини укључују нетачна одступања алата, термички раст, недоследну силу мерења или вршење опружних резова који не уклањају материјал. Да бисте ово исправили, поново дотерајте алате, дозволите да део и алат достигну термичку равнотежу и користите доследну микрометричку технику. Увек оставите предвидљив додатак за завршну обраду и проверите стварно оптерећење струготине како бисте избегли непродуктивне “ваздушне резове”.”

Вибрање, конусност и хабање алата

Вибрација се решава смањењем препуста алата и радног предмета, додавањем подршке контрачњаком или стабилним наслоном, и благим повећањем помака или смањењем брзине како би се изашло из резонантне зоне. Прелазак на оштрији плочиц са позитивним углом нагиба такође помаже. Конусност захтева проверу поравнања контрачњака, проверу излаза вретена или стезне главе и осигуравање да је алат подешен тачно на висину центра. На ЦНЦ машинама, потврдите вредности компензације и термичке одступања. Трошење алата је критично јер степенасти профили кажњавају тупе алате на улазу у раме. Важно је пратити век трајања алата, благовремено заменити плочице и прегледати резну ивицу на микрооштећења која заобљују рамена.

Неравнине и лоша завршна обрада рамена

Ове дефекте обично узрокују тупи алати, превелики радијус врха резача за елемент или трење услед прелаког померања близу рамена. Решења су коришћење мањег радијуса врха за оштра рамена, одржавање константног завршног померања у раме и извођење лаганог реза за чишћење чела.

Безбедност и контрола струготине

Увек држите заштитне штитнике на месту, носите заштиту за очи и користите куку или четку за уклањање струготине – никада руке – за уклањање струготине. Резови на рамену могу бацати вруће, увијене струготине према оператеру, па нанесите расхладну течност или подесите геометрију ломача струготине да бисте контролисали њихов проток. Увек направите паузу да бисте уклонили струготину пре мерења близу рамена.

Како се степенасто стругање пореди са сродним операцијама

Степенасто стругање се често разматра заједно са неколико суседних операција. Разумевање разлика избегава грешке у моделовању или програмирању.

Право стругање, жлебљење и чеоно обрада

• Право скретањеОво се односи на стварање једног, конзистентног пречника дуж дужине радног предмета. Степенасто стругање се може сматрати вишеструким случајевима праволинијског стругања изведеним на различитим аксијалним положајима ради стварања степенастих пречника.
• ЖлебљењеПроизводи уске удубљене елементе или рељефе, а не широке промене пречника. Жлебови могу пратити степенасто стругање како би се обезбедило рељеф код корена рамена или за прстенове за задржавање.
• СуочавањеКвадрира крај рада или лице рамена. Допуњује степенасто окретање како би се финализовале дужине корака и завршетак рамена.

Конично стругање и обликно стругање

• Конусно стругање: Ствара постепени, конусни прелаз уместо наглог рамена. Користите конусе за интерферентна налегања или елементе поравнања где би степенаста промена била превише нагла.
• Обрада облика: Користи специјалне алате или CNC профиле за генерисање сложених контура. Може да укључује кораке унутар сложенијег облика, али је намера нелинеарна геометрија, а не дискретне равне површине.

Разматрања CNC-а у односу на ручне машине

• ЦНЦ стругови: Нуде поновљивост, лако секвенцирање више корака, кондензоване циклусе и прецизне позиције рамена у серијама. Идеални за вратила више пречника са строгим толеранцијама и захтевима за документацију.
• Ручни стругови: Идеални за прототипове или мале количине када искусан оператер може да обележи прелазе, подеси граничнике и често мери. Успех се заснива на пажљивом обележавању, доследној техници и дисциплинованим контролама током процеса.

Закључак

Степенасто стругање је основна техника обраде која се користи за израду делова са више пречника и прецизним раменима у једном, ефикасном подешавању. Њена кључна предност је обезбеђивање тачних димензија и односа између карактеристика, што је неопходно за делове који морају правилно да се уклапају са другим компонентама.

Савладавање овог процеса захтева разумевање целог тока рада обраде, од планирања до верификације. Као свестрана и суштинска вештина, познавање степенастог стругања чини основу за сложеније задатке обраде и кључно је за производњу степенастих делова који се налазе у већини машинских склопова.

Често постављана питања