Комплексные услуги по резке металла.: поворот, бурение, скучный, строгание, протягивание, и фрезерование. Прецизионная обработка промышленных металлических деталей на заказ.
Мы перешли от ручных фрезерных и токарных станков к пятикоординатным центрам с ЧПУ и аддитивному производству..
Но через все это, шесть процессов остаются основой резки металла: поворот, бурение, скучный, строгание, протягивание, и фрезерование.
Любой другой метод — EDM, лазер, водорез — это специалист. Эти шестеро — универсалы. Овладейте ими, и ты можешь сделать почти все что угодно.
В этой статье, Я расскажу вам об основных принципах каждого процесса., точность, которую вы действительно можете ожидать, и приложения, в которых каждый сияет.
Я также поделюсь некоторыми с трудом полученными уроками из цеха — вещам, которые вы усвоите только после того, как сломаете несколько деталей..
1. Поворот: Основной процесс для вращающихся компонентов
Поворот является одним из наиболее широко используемых процессов обработки для изготовления вращающихся компонентов..
При обычном точении, заготовка вращается, в то время как неподвижный режущий инструмент перемещается в осевом или радиальном направлении для удаления материала.
Такое расположение делает токарную обработку валов особенно эффективной., втулки, рукава, штифт, и другие компоненты цилиндрической или конической формы..
Принцип работы и общие операции
Режущий инструмент удаляет материал с вращающейся заготовки для создания необходимой поверхности..
Путем изменения геометрии инструмента и направления подачи, токарный станок может выполнять несколько операций:
- Внешний поворот: Производит цилиндрические или ступенчатые внешние поверхности..
- Внутреннее точение: Увеличивает или завершает существующее отверстие..
- Лицом к лицу: Создает плоскую торцевую поверхность, перпендикулярную оси вращения..
- Конусная токарная обработка: Создает конические поверхности.
- Проточка и пробор: Создает канавки или отделяет деталь от заготовки..
- Резьба: Создает внутреннюю или внешнюю резьбу с помощью подходящего инструмента и синхронизированной подачи..
- Токарная обработка формы: Изготовление определенных профилей с использованием инструмента соответствующей формы..
Токарную обработку можно производить на обычных токарных станках., Токарные центры с ЧПУ, и токарно-фрезерные станки.
Оборудование с ЧПУ особенно ценно, когда компоненты имеют разные диаметры., канавки, нити, и прецизионные функции, которые должны поддерживать согласованные отношения.
Контроль обработки и точности
Удержание заготовки напрямую влияет на точность токарной обработки.. Трехкулачковый самоцентрирующийся патрон обеспечивает быструю загрузку и подходит для многих круглых деталей..
Независимый четырехкулачковый патрон позволяет регулировать отдельные кулачки и полезен для заготовок нестандартной формы или для операций, требующих точного выравнивания..
Точение между центрами часто предпочтительнее для длинных валов, когда поддержание соосности между несколькими секциями имеет решающее значение..
Для тонкостенных гильз или прецизионных отверстий, чрезмерная сила зажима может деформировать заготовку.
В этих случаях, правильно спроектированная расширяющаяся оправка, мягкие челюсти, или другое устройство распределенного зажима может обеспечить лучшую стабильность размеров..
Типичная точность и применение
Традиционная токарная обработка обычно обеспечивает класс допуска IT7–IT8 при подходящих условиях..
Прецизионная токарная обработка с ЧПУ позволяет добиться более жестких допусков., в зависимости от машины, материал, работа, режущий инструмент, и метод проверки.
Типичные приложения включают:
- Валы, ось, штифт, и резьбовые крепления
- Втулки, рукава, и седла подшипников
- Гидравлические цилиндры и компоненты клапанов
- Вращающиеся детали оборудования и прецизионная арматура
Токарная обработка обычно является первым выбором, когда доминирующими элементами являются вращения..
Для компонентов с обширными плоскими поверхностями, поперечные отверстия, или сложная трехмерная геометрия, фрезерная или комбинированная токарно-фрезерная обработка может быть более эффективной.
Совет по цеху:
Не стоит недооценивать важность геометрии инструмента.. Положительный передний угол снижает силы резания и улучшает качество поверхности алюминия..
Для стали, небольшой отрицательный передний угол может продлить срок службы инструмента. И всегда проверяйте высоту центра — отклонение в несколько тысячных приведет к конусности и плохой отделке..
2. Сверление и растачивание: Два основных процесса обработки отверстий
Обработка отверстий имеет основополагающее значение для механического производства.. Сверление и растачивание часто используются вместе., но они служат разным целям.
Сверление в первую очередь создает отверстие, в то время как растачивание увеличивает и исправляет существующее отверстие, чтобы улучшить его размер, геометрия, и позиционные отношения.
Бурение: Создание отверстий в твердом материале
При сверлении используется вращающееся сверло., обычно спиральное сверло, для создания отверстия в твердом материале. Сверло вращается, продвигаясь в осевом направлении в заготовку..
Это эффективный процесс изготовления отверстий под болты., масляные каналы, монтажные отверстия, и предварительные отверстия для последующей обработки.
Однако, сверление не приводит к автоматическому получению высокоточного отверстия.
Сверло может блуждать из-за неровных режущих кромок., плохая центровка, наклонная входная поверхность, недостаточная жесткость, или непостоянные силы резания. Эвакуация стружки также становится все труднее по мере увеличения глубины отверстия..
В практическом производстве, ряд мер помогают улучшить производительность бурения:
- Повернитесь лицом к входной поверхности или отметьте ее, когда это необходимо..
- Используйте подходящее центровое сверло или точечное сверло, чтобы определить положение входа..
- Убедитесь, что обе режущие кромки правильно заточены и сбалансированы..
- Выберите правильную геометрию сверла., Скорость резки, и подача материала.
- Обеспечить эффективную эвакуацию стружки, особенно для глубоких отверстий.
- Используйте сверлильный станок или станочное зондирование, когда точность позиционирования требует дополнительного контроля..
Прецизионные классы:
Просверленные отверстия обычно достигают от IT10 до IT12 с Ra 12,5–6,3 мкм. Отверстие может быть слишком большим, внекруглый, и не совсем прямо. Для точной работы, бурение - это только первый шаг.
Классическая последовательность сверления и развертывания:
Для отверстий, требующих IT7–IT8 и Ra 1,6–0,8 мкм., следить за сверлением с помощью развертки. Для еще большей точности (IT6 и Ра 0.4 мкм), использовать сверление → растачивание → рассверливание, или сверление → внутреннее шлифование.
Совет по цеху:
Блуждание по дрельм — враг. Всегда сначала выполняйте точечное сверление коротким сверлом., жесткое центральное сверло. Для глубоких ям, используйте цикл сверления для очистки стружки.
И следите за тем, чтобы сверло было острым: тупое сверло приведет к упрочнению поверхности и затруднит последующую обработку..
Скучный: Улучшение размера отверстия, Геометрия, и позиция
Растачивание удаляет материал с внутренней поверхности существующего отверстия с помощью одноточечного расточного инструмента или подходящей многолезвийной системы.. В отличие от бурения, обычно он не создает отверстие непосредственно из твердого материала.
Растачивание особенно полезно, когда отверстие должно соответствовать строгим требованиям к размерам или поддерживать контролируемую взаимосвязь с другими элементами..
Широко используется для корпусов двигателей., насосные тела, случаи передачи, Клапанские тела, и другие компоненты, содержащие прецизионные отверстия.
К основным преимуществам растачивания относятся:
- Коррекция размеров: Регулирует существующее отверстие до требуемого диаметра.
- Геометрическое улучшение: Помогает контролировать округлость, цилиндричность, и прямолинейность.
- Позиционная точность: Устанавливает отверстие относительно контролируемых баз станка или приспособления..
- Возможность большого диаметра: Образует отверстия, которые невозможно сверлить напрямую..
Прецизионные классы:
Скучно можно добиться от IT7 до IT6 и Ra 1,6–0,4 мкм. С плавающей скучной головой, вы можете удерживать размер и округлость в пределах нескольких микрон. Он также отлично подходит для исправления ошибок позиционирования, возникающих при сверлении..
Совет по цеху:
Расточные оправки склонны к прогибу, особенно при нависании. Используйте самую большую планку, которая подходит, свести вылет к минимуму, и для чистовой обработки используйте твердосплавную или металлокерамическую пластину с небольшим радиусом при вершине..
Для глубоких отверстий, используйте расточную оправку с демпфированием (антивибрационный) технологии — это меняет правила игры.
3. Строгание: Экономичное решение для больших плоских поверхностей
Строгание — это традиционный процесс обработки, в котором используется относительное линейное возвратно-поступательное движение между режущим инструментом и заготовкой..
В зависимости от конфигурации машины, либо инструмент, либо заготовка выполняют основной ход резания.
Материал удаляется во время хода резки., в то время как обратный ход, как правило, не режущий.
Хотя строгание менее распространено в современном крупносерийном производстве., остается полезным для больших заготовок, операции по техническому обслуживанию, и приложения, где использование высокопроизводительного оборудования не оправдано..
Принцип работы и оборудование
Обычные строгальные станки включают в себя:
- Создатель: Режущий инструмент совершает возвратно-поступательное движение по относительно небольшой заготовке..
- Рубанок: Заготовка обычно перемещается под режущим инструментом., делает машину подходящей для больших и тяжелых компонентов.
- Слоттеры: Инструмент с вертикальным возвратно-поступательным движением создает внутренние шпоночные пазы., слоты, и определенные внутренние профили.
Строгание позволяет получить плоские поверхности., шаги, канавки, и выбранные угловые поверхности.
Это особенно полезно, когда деталь слишком велика или ее неудобно обрабатывать с использованием обычного фрезерного оборудования..
Ограничения точности и процесса
Строгальные станки имеют относительно простую оснастку и могут обрабатывать широкий спектр заготовок..
Однако, возвратно-поступательное движение вызывает ускорение и замедление, в то время как обратный ход не удаляет материал. Эти факторы ограничивают скорость резки и общую производительность..
Типичные операции строгания позволяют достичь размеров классов IT9–IT11., с лучшими результатами возможны при благоприятных условиях.
Шероховатость поверхности обычно составляет около Ra 1,6–6,3 мкм., в зависимости от геометрии инструмента, кормить, материал, и состояние машины.
Строгание подходит для:
- Большие станины и направляющие поверхности станка
- Тяжелые конструктивные элементы
- Плоские поверхности и прямые канавки
- Ремонтные и эксплуатационные работы
- Штучное и мелкосерийное производство.
Совет по цеху:
Строгание происходит медленно и имеет возвратный ход на холостом ходу., так что это редко бывает экономично для производства. Но для одноразовой станины, слишком большой для мельницы, часто это единственный вариант.
Убедитесь, что инструмент острый, а механизм створки работает — если инструмент тормозит при обратном ходе., ты испортишь поверхность.
4. Протяжение: Высокопроизводительная обработка повторяющихся профилей
Протяжка — это процесс обработки, в котором используется специализированный многозубый инструмент, называемый протяжкой..
Зубы постепенно увеличиваются в высоту., позволяя последовательным зубьям удалять небольшое количество материала до тех пор, пока не будет получен требуемый профиль.
В отличие от обычного фрезерования или строгания, для создания объекта может потребоваться несколько проходов, протяжка часто позволяет завершить весь профиль за один проход или непрерывный проход..
Рабочий принцип
Каждый зуб протяжки удаляет контролируемую часть припуска на обработку..
Первые зубы выполняют черновую резку, промежуточные зубы удаляют дополнительный материал, и последние зубы определяют готовые размеры и поверхность.
Прошивку можно разделить на две основные категории.:
- Внутренняя протяжка: Производит внутренние шпоночные пазы, сплайны, многоугольные отверстия, и другие профили. В заготовке обычно требуется предварительное отверстие, через которое может пройти протяжка..
- Внешняя протяжка: Создает внешние профили, квартиры, канавки, и сложные контуры на внешней стороне детали.
Этот процесс особенно эффективен, когда требуемая геометрия повторяется в больших производственных партиях..
Вопросы точности и оснастки
Протяжка обычно достигает классов допуска IT7–IT9., с IT7–IT8 для подходящих применений и хорошо контролируемого инструмента..
Возможна шероховатость поверхности Ra 0,4–1,6 мкм., в зависимости от материала, дизайн инструмента, и условия процесса.
Его главное преимущество – повторяемость.. Как только протяжка, приспособление, и параметры машины установлены правильно, этот процесс может обеспечить стабильные размеры при относительно коротком времени цикла.
Однако, протяжки дорогие, и каждый инструмент предназначен для определенного профиля и требований к размерам.
Конструкция инструмента, Производство, обслуживание, поэтому затраты на замену должны учитываться при планировании процесса..
Протяжка обычно используется для:
- Внутренние и внешние шлицы
- Шпоночные канавки и многоугольные отверстия
- Трансмиссия и автомобильные компоненты
- Серийное производство прецизионных профилей
- Компоненты, требующие единообразной геометрии в больших партиях
Совет по цеху:
Протяжка стоит дорого, потому что инструмент изготавливается индивидуально под каждый профиль.. Это имеет смысл только для крупносерийного производства. (тысячи деталей).
Если вам нужна шпоночная канавка на одноразовом валу, используйте долбежку или протяжку на токарном станке — это медленнее, но намного дешевле.
5. Фрезерование: Самый универсальный процесс резки металла
Фрезерование является одним из наиболее широко используемых процессов в современном производстве.. Вращающаяся многолезвийная фреза удаляет материал, в то время как заготовка или стол станка обеспечивают необходимое движение подачи..
Об обрабатывающих центрах с ЧПУ, Скоординированное движение по нескольким осям позволяет создавать сложные поверхности и геометрические формы..
Фрезерование подходит для широкого спектра материалов., в том числе алюминиевые сплавы, нержавеющая сталь, Сплава Сталь, титан, латунь, и инженерные пластики.
Однако, геометрия инструмента, Параметры резки, работа, и стратегия подачи СОЖ должна быть адаптирована к материалу.
Общие операции фрезерования
Фрезерование позволяет получить самые разнообразные функции.:
- Торцевое фрезерование: Образует плоские поверхности, перпендикулярные оси фрезы..
- Периферийное фрезерование: Использует окружность фрезы для обработки поверхностей и пазов..
- Концевое фрезерование: Производит карманы, плечи, профили, и узкие черты.
- Фрезерование пазов: Создает шпоночные пазы, Т-образные пазы, и другие канавки с использованием подходящих фрез..
- Профильное фрезерование: Следует заданному контуру для создания двухмерной или трехмерной геометрии..
- Фрезерование полостей: Удаляет материал из карманов и сложных внутренних элементов..
- Фрезерование резьбы: Создает внутреннюю или внешнюю резьбу, используя подходящую траекторию фрезерования..
Современные обрабатывающие центры с ЧПУ могут совмещать эти операции в одном установе., сокращение обработки и помощь в поддержании позиционных взаимосвязей между элементами.
Обычное фрезерование, Подъемное фрезерование, и взаимодействие с инструментом
При обычном фрезеровании, также известный как фрезерование, толщина стружки увеличивается примерно от нуля до максимума по мере зацепления режущей кромки с заготовкой.
При попутном фрезеровании, или попутное фрезерование, Толщина стружки обычно начинается с максимальной и уменьшается до нуля..
Попутное фрезерование часто обеспечивает лучшее качество поверхности и может уменьшить трение в подходящих условиях..
Его обычно предпочитают на современных станках с ЧПУ с эффективным контролем люфта и достаточной жесткостью..
Однако, попутное фрезерование не является автоматически лучшим выбором для каждой установки. Состояние машины, жесткость заготовки, масштаб или состояние поверхности, зацепление резца, и стабильность крепления должны быть учтены.
Типичная точность и применение
Обычное фрезерование обычно позволяет получить классы IT8–IT10., в то время как управляемые операции фрезерования и чистовой обработки с ЧПУ могут достигать IT7 или более жестких допусков для подходящих функций..
Шероховатость поверхности Ra 1,6–3,2 мкм характерна для многих операций чистовой обработки., хотя возможна и более тонкая отделка.
Фрезерование широко применяется для:
- Плоские поверхности, шаги, и монтажные поверхности
- Карманы, слоты, и сложные полости
- Компоненты пресс-форм и штампов
- Прецизионные корпуса и кронштейны
- Двигатель, насос, и компоненты клапанов
- Многогранные компоненты, требующие обработки на станке с ЧПУ
Его самая большая сила – универсальность.. Когда компонент включает в себя несколько различных функций, Фрезерование с ЧПУ часто позволяет объединить их в контролируемую последовательность., сокращение изменений в настройке и повышение общей эффективности производства.
Совет по цеху:
Жесткость решает все. Держите инструмент как можно короче, используйте фрезу наибольшего диаметра, подходящую для этой функции, и не экономьте на работе.
Я видел больше проблем с вибрацией, решаемых улучшением приспособления, чем заменой фрезы..
Заключительные мысли: Правильный инструмент для правильной работы
Не существует «лучшего» процесса резки металла. Есть только самый подходящий. Вал следует провернуть, не фрезерованный. Прецизионное отверстие должно быть расточено, не пробурен.
Сложную шпоночную канавку, состоящую из тысячи деталей, следует протянуть., не фрезерованный. Если у вас нет достаточно большой мельницы, следует строгать единую станину станка..
Опытный механик знает, что выбор заключается в балансировке. геометрия, точность, объем, и стоимость.
На фрезерном станке цилиндрическую деталь не изготовишь так же качественно, как на токарном станке.. На сверлильном станке микрон не удержишь. Вы не можете экономически выгодно протянуть разовую деталь.
Итак, в следующий раз, когда вы посмотрите на рисунок, спроси себя: Что такое основная поверхность? Какая точность мне нужна? Сколько частей? Какие машины у меня есть? Ответы укажут вам правильный процесс.
И помните: лучший процесс — это тот, при котором работа выполняется правильно., вовремя, и по разумной цене. Вот для чего мы здесь.
Часто задаваемые вопросы
В чем разница между сверлением и растачиванием?
Сверление создает отверстие из твердого материала с помощью многоточечного сверла..
Растачивание увеличивает и уточняет существующее отверстие с помощью одноточечного инструмента.. Растачивание является более точным и позволяет исправить расположение и выравнивание..
Когда следует использовать строгание вместо фрезерования?
Строгание лучше всего подходит для больших, плоские поверхности при разовых или ремонтных работах, когда фрезерный станок недостаточно велик. Это редко бывает экономически выгодно для производства..
Какую точность я могу ожидать от стандартной токарной обработки??
ИТ7–ИТ8, с шероховатостью поверхности Ra 3,2–1,6 мкм. Финишная обработка может удерживать IT6 и Ra. 0.8 мкм.
Как предотвратить смещение сверла?
Сначала точечное сверление, используйте жесткое короткое сверло, убедитесь, что сверло острое и симметричное, и использовать сверлильный станок для производства.
Может ли растачивание обеспечить лучшую точность, чем развертывание??
Скучное может исправить положение, выравнивание, и размер, что делает его более универсальным для больших или сложных отверстий. Развертывание происходит быстрее для маленьких, прямые отверстия.
Какой процесс лучше всего подходит для шпоночной канавки на валу??
Для большого объема, протягивание. Для разового использования или ремонта, используйте долбежную фрезу или фрезеруйте шпоночную канавку.
