При токарной обработке используется токарный станок для удаления материала снаружи вращающейся заготовки, а при растачивании материал удаляется изнутри вращающейся заготовки.#база
Токарная обработка — это процесс удаления материала с наружного диаметра вращающейся заготовки с помощью токарного станка.Одноточечные фрезы разрезают металл с заготовки на (в идеале) короткую острую стружку, которую легко удалить.
Токарный станок с ЧПУ с постоянным контролем скорости резания позволяет оператору выбирать скорость резания, а затем станок автоматически регулирует число оборотов в минуту по мере прохождения режущим инструментом различных диаметров по внешнему контуру заготовки.Современные токарные станки также доступны в конфигурациях с одной и двумя револьверными головками: одинарные револьверные головки имеют горизонтальную и вертикальную ось, а двойные револьверные головки имеют по паре горизонтальных и вертикальных осей на каждую револьверную головку.
Ранние токарные инструменты представляли собой цельные прямоугольные детали из быстрорежущей стали с передними и задними углами на одном конце.Когда инструмент затупляется, слесарь затачивает его на болгарке для многократного использования.Инструменты из быстрорежущей стали по-прежнему распространены на старых токарных станках, но твердосплавные инструменты стали более популярными, особенно в паяной одноточечной форме.Твердый сплав обладает лучшей износостойкостью и твердостью, что увеличивает производительность и срок службы инструмента, но он дороже и требует опыта для переточки.
Токарная обработка представляет собой комбинацию линейного (инструмента) и вращательного (заготовки) движений.Поэтому скорость резания определяется как расстояние вращения (записывается как sfm – фут поверхности в минуту – или smm – квадратный метр в минуту – перемещение точки на поверхности детали за одну минуту).Скорость подачи (выраженная в дюймах или миллиметрах на оборот) — это линейное расстояние, которое инструмент проходит вдоль или поперек поверхности заготовки.Подача также иногда выражается как линейное расстояние (дюймы/мин или мм/мин), которое инструмент проходит за одну минуту.
Требования к скорости подачи различаются в зависимости от цели операции.Например, при черновой обработке высокие подачи зачастую лучше подходят для максимизации скорости съема металла, но требуются высокая жесткость детали и мощность станка.В то же время чистовое точение может замедлить скорость подачи для достижения шероховатости поверхности, указанной на чертеже детали.
Эффективность режущего инструмента во многом зависит от угла наклона инструмента относительно заготовки.Термины, определенные в этом разделе, применяются к режущим и зазорным пластинам, а также к паяным одноточечным инструментам.
Верхний передний угол (также известный как задний передний угол) — это угол, образующийся между углом пластины и линией, перпендикулярной заготовке, если смотреть сбоку, спереди и сзади инструмента.Верхний передний угол положителен, когда верхний передний угол наклонен вниз от точки резания к хвостовику;нейтральный, когда линия вверху пластины параллельна вершине хвостовика;и нейтрально, когда он наклонен вверх от точки резки.он выше держателя инструмента, верхний передний угол отрицательный..Лезвия и рукоятки также делятся на положительные и отрицательные углы.Пластины с положительным наклоном имеют скошенные стороны и подходят для державок с положительным и боковым передним углами.Отрицательные вставки имеют квадратную форму по отношению к вершине лезвия и подходят для рукояток с отрицательным верхним и боковым передним углом.Верхний передний угол уникален тем, что он зависит от геометрии пластины: положительно отшлифованные или сформированные стружколомы могут изменить эффективный верхний передний угол с отрицательного на положительный.Верхние передние углы также имеют тенденцию быть больше для более мягких и пластичных материалов заготовки, для которых требуются большие положительные углы сдвига, тогда как более твердые и жесткие материалы лучше всего резать с нейтральной или отрицательной геометрией.
Боковой передний угол, образованный между торцом лезвия и линией, перпендикулярной заготовке, если смотреть с торца.Эти углы положительны, когда они направлены в сторону от режущей кромки, нейтральны, когда они перпендикулярны режущей кромке, и отрицательны, когда они направлены вверх.Возможная толщина инструмента зависит от бокового переднего угла, меньшие углы позволяют использовать более толстые инструменты, которые повышают прочность, но требуют более высоких сил резания.При больших углах образуется более тонкая стружка и меньшие требования к силе резания, но за пределами максимального рекомендуемого угла режущая кромка ослабевает и теплопередача снижается.
Концевой режущий скос образуется между режущей кромкой лезвия на конце инструмента и линией, перпендикулярной тыльной стороне рукоятки.Этот угол определяет зазор между режущим инструментом и обработанной поверхностью заготовки.
Торцевой рельеф расположен ниже торцевой режущей кромки и образован между торцом пластины и линией, перпендикулярной основанию хвостовика.Вылет вершинки позволяет сделать задний угол (образованный концом хвостовика и линией, перпендикулярной основанию хвостовика) больше заднего угла.
Угол бокового зазора описывает угол под боковой режущей кромкой.Его образуют боковые стороны клинка и линия, перпендикулярная основанию рукоятки.Как и в случае с концевым выступом, свес позволяет сделать боковой рельеф (образованный стороной ручки и линией, перпендикулярной основанию ручки) больше, чем рельеф.
Угол подъема (также известный как угол боковой режущей кромки или угол подъема) образуется между боковой режущей кромкой пластины и стороной державки.Этот угол направляет инструмент в заготовку, и по мере его увеличения образуется более широкая и тонкая стружка.Геометрия и состояние материала заготовки являются основными факторами при выборе угла подъема режущего инструмента.Например, инструменты с подчеркнутым углом спирали могут обеспечить значительную производительность при резке спеченных, прерывистых или закаленных поверхностей без серьезного воздействия на кромку режущего инструмента.Операторы должны сочетать это преимущество с повышенным отклонением деталей и вибрацией, поскольку большие углы подъема создают большие радиальные силы.Токарные инструменты с нулевым шагом обеспечивают ширину стружки, равную глубине резания при токарных операциях, а режущие инструменты с углом зацепления позволяют эффективной глубине резания и соответствующей ширине стружки превышать фактическую глубину резания на заготовке.Большинство операций поворота можно эффективно выполнять при угле подхода от 10 до 30 градусов (метрическая система меняет угол с 90 градусов на противоположный, что делает идеальный диапазон угла подхода от 80 до 60 градусов).
И кончик, и боковые стороны должны иметь достаточный рельеф и рельеф, чтобы инструмент мог войти в разрез.Если зазора нет, стружка не образуется, но если зазора недостаточно, инструмент будет тереться и выделять тепло.Токарным инструментам с одной заточкой также требуется зачистка торца и боковой части для входа в разрез.
При точении заготовка подвергается тангенциальным, радиальным и осевым силам резания.Наибольшее влияние на энергопотребление оказывают касательные силы;осевые силы (подачи) прижимают деталь в продольном направлении;а радиальные (глубина резания) силы имеют тенденцию раздвигать заготовку и держатель инструмента.«Сила резания» представляет собой сумму этих трех сил.Для нулевого угла возвышения они находятся в соотношении 4:2:1 (тангенциальный:осевой:радиальный).По мере увеличения угла подъема осевая сила уменьшается, а радиальная сила резания увеличивается.
Тип хвостовика, угловой радиус и форма пластины также оказывают большое влияние на потенциальную максимальную эффективную длину режущей кромки токарной пластины.Определенные комбинации радиуса пластины и державки могут потребовать размерной компенсации, чтобы в полной мере использовать преимущества режущей кромки.
Качество поверхности при токарных операциях зависит от жесткости инструмента, станка и заготовки.После определения жесткости соотношение между подачей станка (дюймы/об или мм/об) и профилем пластины или вершины инструмента можно использовать для определения качества поверхности заготовки.Профиль носика выражается в радиусе: в определенной степени больший радиус означает лучшее качество поверхности, но слишком большой радиус может вызвать вибрацию.Для операций обработки, требующих радиуса меньше оптимального, скорость подачи может потребоваться уменьшить для достижения желаемого результата.
После достижения необходимого уровня мощности производительность увеличивается с увеличением глубины резания, подачи и скорости.
Глубину резания увеличить проще всего, но улучшения возможны только при наличии достаточного количества материала и усилий.Удвоение глубины резания увеличивает производительность без увеличения температуры резания, прочности на разрыв или силы резания на кубический дюйм или сантиметр (также известной как удельная сила резания).Это удваивает требуемую мощность, но срок службы инструмента не уменьшается, если инструмент соответствует требованиям по тангенциальной силе резания.
Изменить скорость подачи также относительно легко.Удвоение скорости подачи удваивает толщину стружки и увеличивает (но не удваивает) тангенциальные силы резания, температуру резания и требуемую мощность.Это изменение сокращает срок службы инструмента, но не вдвое.Удельная сила резания (сила резания, связанная с количеством удаляемого материала) также уменьшается с увеличением скорости подачи.По мере увеличения скорости подачи дополнительная сила, действующая на режущую кромку, может привести к образованию ямочек на верхней передней поверхности пластины из-за увеличения тепла и трения, образующихся во время резания.Операторы должны внимательно следить за этой переменной, чтобы избежать катастрофического сбоя, когда стружка становится прочнее лезвия.
Неразумно увеличивать скорость резания по сравнению с изменением глубины резания и скорости подачи.Увеличение скорости привело к значительному повышению температуры резания и уменьшению сдвиговых и удельных сил резания.Удвоение скорости резания требует дополнительной мощности и сокращает срок службы инструмента более чем вдвое.Фактическую нагрузку на верхнюю рейку можно уменьшить, но более высокие температуры резания по-прежнему вызывают появление кратеров.
Износ пластины является распространенным индикатором успеха или неудачи любой операции токарной обработки.Другие распространенные индикаторы включают недопустимую стружку и проблемы с заготовкой или станком.Как правило, оператор должен индексировать пластину до износа по задней поверхности 0,030 дюйма (0,77 мм).При чистовых операциях оператор должен индексировать расстояние на расстоянии 0,015 дюйма (0,38 мм) или меньше.
Держатели сменных пластин с механическим зажимом соответствуют девяти стандартам систем распознавания ISO и ANSI.
Первая буква в системе обозначает способ крепления полотна.Преобладают четыре распространенных типа, но каждый тип содержит несколько вариаций.
Для пластин типа C используется верхний зажим для пластин, у которых нет центрального отверстия.Система полностью полагается на трение и лучше всего подходит для использования с позитивными пластинами при токарной и расточной обработке в средних и легких режимах.
Вставки М удерживают защитную площадку полости вставки кулачковым замком, прижимающим вставку к стенке полости.Верхний зажим удерживает заднюю часть пластины и предотвращает ее подъем при приложении режущей нагрузки к кончику пластины.Пластины M особенно подходят для негативных пластин с центральным отверстием при токарной обработке в средних и тяжелых режимах.
Для пластин типа S используются простые винты Torx или Allen, но требуется зенковка или зенковка.Винты могут заклинивать при высоких температурах, поэтому эта система лучше всего подходит для легких и умеренных операций точения и растачивания.
Пластины P соответствуют стандарту ISO для токарных ножей.Вставка прижимается к стенке кармана вращающимся рычагом, который наклоняется при установке регулировочного винта.Эти пластины лучше всего подходят для пластин с отрицательным передним углом и отверстий при токарной обработке средней и тяжелой степени, но они не мешают подъему пластины во время резания.
Во второй части используются буквы для обозначения формы лезвия.В третьей части используются буквы для обозначения комбинаций прямых или смещенных хвостовиков и углов спирали.
Четвертая буква обозначает передний угол рукоятки или задний угол лезвия.Для переднего угла P представляет собой положительный передний угол, когда сумма угла торцевого зазора и угла клина меньше 90 градусов;N — отрицательный передний угол, когда сумма этих углов превышает 90 градусов;О — нейтральный передний угол, сумма которого равна ровно 90 градусам.Точный угол зазора обозначается одной из нескольких букв.
Пятая — буква, обозначающая руку с инструментом.R указывает, что это правосторонний инструмент, который режет справа налево, а L соответствует левостороннему инструменту, который режет слева направо.Инструменты N нейтральны и могут резать в любом направлении.
В частях 6 и 7 описаны различия между имперской и метрической системами измерения.В имперской системе эти секции соответствуют двузначным числам, обозначающим секцию кронштейна.Для квадратных хвостовиков число представляет собой сумму одной шестнадцатой ширины и высоты (5/8 дюйма — это переход от «0x» к «xx»), тогда как для прямоугольных хвостовиков первое число используется для обозначения восьми из ширина.четверть, вторая цифра представляет четверть высоты.Есть несколько исключений из этой системы, например, ручка размером 1¼ x 1½ дюйма, которая имеет обозначение 91. В метрической системе используются два числа для высоты и ширины.(какой порядок.) Таким образом, прямоугольный клинок высотой 15 мм и шириной 5 мм будет иметь номер 1505.
Разделы VIII и IX также различаются между имперскими и метрическими единицами измерения.В британской системе раздел 8 посвящен размерам пластины, а раздел 9 — торцу и длине инструмента.Размер лезвия определяется размером вписанного круга с шагом в одну восьмую дюйма.Длины концов и инструментов обозначаются буквами: AG — для допустимых размеров заднего и концевого инструмента, а MU (без O или Q) — для приемлемых размеров переднего и концевого инструмента.В метрической системе часть 8 относится к длине инструмента, а часть 9 — к размеру лезвия.Длина инструмента обозначается буквами, а для прямоугольных и параллелограммных пластин используются цифры для обозначения длины самой длинной режущей кромки в миллиметрах, игнорируя десятичные дроби и однозначные цифры, которым предшествуют нули.В других формах длины сторон используются в миллиметрах (диаметр круглого лезвия), а также игнорируются десятичные дроби и перед одиночными цифрами ставятся нули.
В метрической системе используется десятый и последний раздел, который включает позиции для квалифицированных кронштейнов с допусками ±0,08 мм для задней и задней части (Q), передней и задней части (F) и задней, передней и задней части (B).
Одноточечные инструменты доступны в различных стилях, размерах и материалах.Твердые одноточечные фрезы могут быть изготовлены из быстрорежущей стали, углеродистой стали, кобальтового сплава или карбида.Однако по мере того, как промышленность перешла на токарные инструменты с напаянными наконечниками, стоимость этих инструментов сделала их практически неактуальными.
В инструментах с напаянными наконечниками используется корпус из недорогого материала и наконечник или заготовка из более дорогого режущего материала, припаянные к режущей точке.Материалы наконечника включают быстрорежущую сталь, карбид и кубический нитрид бора.Эти инструменты доступны в размерах от A до G, а стили смещения A, B, E, F и G могут использоваться как правосторонние или левосторонние режущие инструменты.Для квадратных хвостовиков число, следующее за буквой, указывает высоту или ширину ножа в шестнадцатых долях дюйма.Для ножей с квадратным хвостовиком первое число представляет собой сумму ширины хвостовика в одной восьмой дюйма, а второе число — сумму высоты хвостовика в одной четверти дюйма.
Радиус кончика инструмента с напаянными наконечниками зависит от размера хвостовика, и оператор должен убедиться, что размер инструмента соответствует требованиям чистовой обработки.
Растачивание в основном используется для обработки больших полых отверстий в отливках или пробивания отверстий в поковках.Большинство инструментов аналогичны традиционным инструментам для наружной токарной обработки, но угол резания особенно важен из-за проблем с отводом стружки.
Жесткость также имеет решающее значение для производительности растачивания.Диаметр отверстия и необходимость дополнительного зазора напрямую влияют на максимальный размер расточной оправки.Фактический вылет стальной расточной оправки в четыре раза превышает диаметр хвостовика.Превышение этого предела может повлиять на скорость съема металла из-за потери жесткости и увеличения вероятности вибрации.
Диаметр, модуль упругости материала, длина и нагрузка на балку влияют на жесткость и прогиб, причем наибольшее влияние имеет диаметр, за которым следует длина.Увеличение диаметра стержня или сокращение его длины значительно увеличит жесткость.
Модуль упругости зависит от используемого материала и не изменяется в результате термообработки.Сталь наименее стабильна при давлении 30 000 000 фунтов на квадратный дюйм, тяжелые металлы стабильны при 45 000 000 фунтов на квадратный дюйм, а карбиды стабильны при 90 000 000 фунтов на квадратный дюйм.
Тем не менее, эти показатели высоки с точки зрения стабильности, а расточные оправки со стальным хвостовиком обеспечивают удовлетворительную производительность для большинства применений при соотношении L/D до 4:1.Расточные оправки с твердосплавным хвостовиком хорошо работают при соотношении длины и диаметра 6:1.
Радиальные и осевые силы резания при растачивании зависят от угла наклона.Увеличение силы тяги при небольшом угле подъема особенно полезно для снижения вибрации.По мере увеличения угла подъема увеличивается радиальная сила, а также увеличивается сила, перпендикулярная направлению резания, что приводит к вибрации.
Рекомендуемый угол подъема для контроля вибрации скважины составляет от 0° до 15° (британская система мер. Угол подъема в метрической системе составляет от 90° до 75°).При угле подъема 15 градусов радиальная сила резания почти в два раза больше, чем при угле подъема 0 градусов.
Для большинства операций растачивания предпочтительны режущие инструменты с положительным наклоном, поскольку они уменьшают силы резания.Однако позитивные инструменты имеют меньший задний угол, поэтому оператор должен помнить о возможности контакта инструмента с заготовкой.Обеспечение достаточного зазора особенно важно при растачивании отверстий малого диаметра.
Радиальные и тангенциальные силы при растачивании увеличиваются по мере увеличения радиуса вершины, но на эти силы также влияет угол подъема.Глубина резания при растачивании может изменить это соотношение: если глубина резания больше или равна радиусу угла, угол подъема определяет радиальную силу.Если глубина резания меньше углового радиуса, сама глубина резания увеличивает радиальную силу.Эта проблема делает тем более важным для операторов использовать радиус вершины, меньший, чем глубина резания.
Компания Horn USA разработала систему быстрой смены инструмента, которая значительно сокращает время наладки и смены инструмента на токарных станках швейцарского типа, в том числе с внутренней подачей СОЖ.
Исследователи UNCC вводят модуляцию в траектории движения инструментов.Целью было дробление стружки, но более высокая скорость съема металла стала интересным побочным эффектом.
Дополнительные оси ротационного фрезерования на этих станках позволяют обрабатывать многие типы сложных деталей за один установ, но эти станки, как известно, трудно программировать.Однако современное программное обеспечение CAM значительно упрощает задачу программирования.
Время публикации: 04 сентября 2023 г.