Токарная обработка на ЧПУ — операции, установка и базирование заготовки, выбор станка

Токарные операции

Про форму пластин и радиус при вершине — в статье «Токарные пластины: маркировка ISO», обороты и подачу считает калькулятор режимов резания.

По отрезке у Sandvik Coromant конкретные рекомендации: вершину держать на оси с точностью ±0,1 мм, отрезать ближе к патрону, примерно за 2 мм до центра уменьшать подачу — на величину до 75 %. На станке с противошпинделем подачу останавливают примерно за 1 мм до центра, и противошпиндель отрывает деталь.

Базирование: какие степени свободы снимает установка

Базирование по ГОСТ 21495-76 — придание заготовке требуемого положения относительно выбранной системы координат. Стандарт различает базы по числу степеней свободы, которых они лишают заготовку:

Длинную заготовку патрон ориентирует по оси. Короткую широкую — по торцу, а короткий поясок только центрирует. Поворот вокруг оси при точении не ограничивают: деталь вращается. Для фрезерования приводным инструментом его фиксирует ось C шпинделя.

Практическое правило: на второй установке базируйтесь по уже обработанной поверхности, а не по черновой. Иначе соосность двух сторон детали будет не лучше биения заготовки.

Установка заготовки: патрон, цанга, центры, люнет

Кулачковый патрон — основной способ. Сырые кулачки растачивают под номинальный размер детали, зажав опорное кольцо в середине хода кулачков: так кулачки держат деталь всей длиной. Haas отдельно предупреждает, что при высоких оборотах центробежная сила уменьшает усилие зажима наружными кулачками. Предельные обороты при заданном давлении зажима смотрите в документации на патрон и станок.

Цанга зажимает пруток или калиброванную заготовку по окружности. Её применяют при работе от прутка и для небольших диаметров; допустимый разброс диаметра заготовки для цанги смотрите в документации на неё.

Центры. Длинный вал поджимают вращающимся центром задней бабки. Центровое отверстие делают центровочным сверлом 60°: по Haas, обычная зенковка не даёт нужного поднутрения у вершины, и центр не прилегает. Изношенный вращающийся центр сам даёт вибрации и конусность.

Люнет поддерживает длинный вал между патроном и центром.

Для точения закалённых деталей Sandvik Coromant даёт более жёсткое правило: при закреплении с одной стороны нормальным считается отношение длины к диаметру до 2:1, с задним центром его можно увеличить.

Вылет инструмента

Длинный инструмент менее жёсткий. Haas приводит оценку: сокращение отношения длины к ширине на 10 % даёт до 25 % прироста жёсткости. Для расточных оправок производители дают предельный вылет в диаметрах оправки:

Длина зажима оправки — по Sandvik Coromant около 4·D и в любом случае не меньше 3·D. Если вылет больше табличного, снижают глубину резания, подачу или обороты.

Вершина резца должна стоять на оси шпинделя. Смещение, по Haas, увеличивает силы резания и ведёт к вибрациям, потере точности и стойкости. На станке с осью Y положение вершины корректируют коррекцией по Y.

Приводной инструмент, ось C, противошпиндель

Токарный центр — это станок, на котором кроме точения выполняют фрезерование, сверление и нарезание резьбы метчиком. По описанию Sandvik Coromant:

• приводной инструмент в револьверной головке фрезерует и сверлит, а ось C главного шпинделя поворачивает и фиксирует деталь — так делают пазы и отверстия на оси детали;
• ось Y позволяет фрезеровать и сверлить вне оси детали;
• противошпиндель перехватывает деталь для обработки второй стороны; с прутковым податчиком это даёт выпуск готовых деталей без оператора.

Вывод для технолога: если на детали есть лыски, шпоночные пазы или радиальные отверстия, токарный центр делает её за одну установку, без переноса на фрезерный станок и без ошибки повторного базирования.

Продольный автомат и выбор станка

В токарном автомате продольного точения (швейцарского типа) пруток проходит через направляющую втулку, и перемещение материала работает как ось Z. Инструмент стоит близко к втулке, и зона резания всегда рядом с опорой — по Sandvik Coromant, это даёт максимальную стабильность и хорошее качество поверхности. Sandvik Coromant называет такие станки решением для мелких точных деталей диаметром до 40 мм большими партиями. Минус — тесная рабочая зона: наладка и смена инструмента дольше.

Что влияет на точность

• Жёсткость системы: вылет заготовки и инструмента, схема установки.
• Зажим: смещение детали в кулачках, деформация тонкостенных деталей от усилия зажима, потеря усилия при высоких оборотах.
• Установка инструмента: вершина на оси, износ пластины — изношенная кромка увеличивает силы резания.
• Тепловые деформации: Sandvik Coromant отмечает, что термически сбалансированные передняя и задняя бабки повышают размерную стабильность.
• Базы: обработка сопрягаемых поверхностей за одну установку даёт лучшую соосность, чем перестановка.

Какой квалитет и шероховатость реально задать для точения, — в статьях «Квалитеты и посадки» и «Шероховатость Ra и Rz».