Обработка металла на токарном станке: виды работ, оборудование

21 Июля 2020

• Принцип токарной обработки
• Оборудование и инструментарий
• Работы, выполняемые на токарных станках

Токарные работы – это широкий спектр процедур по механической обработке металлических деталей. Она проводится посредством срезания слоя металла с заготовки специальными инструментами с целью получения детали нужной формы и размеров. Готовое изделие должно соответствовать определенным допускам и стандартам качества. Для контроля производимых деталей используются различные измерительные инструменты, калибры, эталоны.

Принцип токарной обработки

Токарная обработка представляет собой разновидность механической обработки непрерывно вращающихся заготовок, которая используется для создания деталей типа тел вращения путём удаления избыточного материала.
Для токарной обработки требуется токарный станок, заготовка, зажимное/фиксирующее приспособление и режущий инструмент. Заготовка представляет собой фрагмент прокатного профиля круглого поперечного сечения, который закреплён в рабочем приспособлении. Последнее, в свою очередь которое, само прикреплено к токарному станку, допуская своё вращение с достточно высокой скоростью. Резец, который выполняет формообразование, как правило, представляет собой одноточечный (иногда – многоточечный) режущий инструмент, который также закреплен в токарном станке. Режущий инструмент подаётся к вращающейся заготовке и, в процессе силового контакта с ней срезает материал в виде мелких стружек.

При производстве вращающихся, обычно осесимметричных, деталей токарная обработка находит применение для:

1. Получения отверстий – гладких и под последующую резьбу.
2. Производства пазов и галтельных канавок.
3. Получения конических поверхностей.
4. Выполнения ступенчатых диаметральных переходов.

Точением можно получать также и фасонные поверхности. Для этого применяют станки-автоматы или токарные обрабатывающие центры, на которых имеется возможность автоматической переустановки резца/резцов.

Детали, которые изготавливаются исключительно токарной обработкой, чаще применяются с ограниченной программой выпуска. Это могут быть эталонные прототипы валов или и крепёжных изделий, которые производятся по индивидуальному заказу, а затем используются от отработки технологических решений в массовом производстве. Обработка на токарном станке часто применяется в качестве вторичного (или финишного) процесса, когда требуется внести некоторые характеристики контура детали, позволяющие улучшить её геометрические показатели, полученные, например, горячей штамповкой. Благодаря малым допускам и высокому качеству поверхности, которые может предложить токарная обработка, процесс идеально подходит для создания прецизионных деталей типа тел вращения.

Обработка металла на токарных станках

Токарные станки применяют для единичного, мелкосерийного, серийного и массового производства следующих деталей и изделий.

1. Втулки.
2. Валы различных конфигураций.
3. Гайки.
4. Зубчатые колеса.
5. Муфты.
6. Кольца.
7. Шкивы и пр.

Фотография №1: токарная обработка металла

Основные виды токарных работ по металлу

Современные токарные станки позволяют выполнять с обрабатываемой заготовкой различные переходы, которые можно подразделить на внешние и внутренние. Внешние операции изменяют наружный диаметр заготовки, а внутренние операции изменяют внутренниё её размеры. Каждый из последующих переходов точения определяется типом используемого режущего инструмента фрезы и траекторией движения этого инструмента, обеспечивающей съём металла.

При классической токарной обработке внешнего контура однолезвийный металлорежущий инструмент перемещается в осевом направлении вдоль наружной поверхности заготовки, удаляя материал и формируя различные элементы: ступеньки, конусы, фаски и т.п. Эти элементы обычно обрабатываются при небольшой радиальной подаче инструмента. Возможно несколько проходов резца, пока не будут достигнуты значения конечного диаметра, установленные требованиями чертежа.

Специфическими переходами при точении металлов считаются:

1. Торцевание – процесс получения гладкой ровной поверхности на одном из торцов заготовки. Торец может быть получен за один или несколько проходов, в зависимости от осевой глубины резания.
2. Обработка канавок, для чего резец перемещается с радиальной подачей, образуя канавку, ширина которой соответствует ширине инструмента. Для формирования канавок различной геометрии можно использовать специальные инструменты.
3. Отрезка – переход, для выполнения которого резец перемещается при радиальной подаче до тех пор, пока не достигнет центра или внутреннего диаметра заготовки.
4. Нарезание наружной резьбы, для чего резец (обычно с заострённым под углом 600 концом) перемещают в осевом и радиальном направлениях, формируя резьбу на внешней поверхности. Резьба может быть нарезана с определёнными длиной и шагом, причём для её формирования может потребоваться несколько проходов.

Внутренние операции:

• Сверление, при котором сверло внедряется в заготовку в осевом направлении, получая отверстие диаметром, равным диаметру инструмента.
• Растачивание, когда производят увеличение диаметра ранее полученного отверстия. При растачивании получают также различные внутренние элементы — ступеньки, конусы, фаски и т.п. Растачивание обычно выполняется после сверления.
• Развёртка – посредством этого перехода, как и при растачивании, увеличивают существующее отверстие. В отличие от развёртывания, здесь удаляется минимальное количество материала с целью получения более гладкой внутренней поверхности.
• Нарезание внутренней резьбы, которое выполняется метчиком, при его осевой подаче. В существующем отверстии обычно просверливается отверстие, диаметр которого равен диаметру заходной части метчика.

Токарная обработка металла предполагает и иные, специализированные переходы, использующие вращение заготовки.

Классификация токарных резцов

Качество и производительность токарной операции напрямую зависят от состояния резца, величины продольной подачи, скорости и глубины резания. Это определяет:

• Темп вращения вала станка и время, затрачиваемое на обработку детали.
• Стойкость резца и толщину снимаемого слоя металла.
• Характер и объём стружки образуемый при проходе рабочего инструмента.
• Поддержание токарного станка в исправном техническом состоянии, исключение предельных нагрузок в процессе работы.

Скорость обработки зависит от характеристик материала заготовки, типа и качества резцов. От параметров обточки деталей и скорости реза зависит частота вращения. Резцы подразделяются на черновые и чистовые. Первые используются для съёма больших слоев металла, чистовые – для получения поверхности с заданными параметрами шероховатости. В зависимости от направления движения инструмента он подразделяется на левый, перемещающийся от передней к задней бабке, и правый, передвигающийся в обратном направлении.

По форме и расположению режущей части резца они подразделяются на отогнутые, прямые и оттянутые. В зависимости от назначения инструмент классифицируется на резьбовой, отрезной, фасонный, проходной, расточной, подрезной и канавочный.

Режущий инструмент

Инструмент, который требуется для токарной обработки, обычно представляет собой цельные или составные резцы прямоугольной формы. Вставки составного инструмента могут различаться по размеру и форме, но обычно имеют форму квадрата, треугольника или ромба. Инструмент вставляются в посадочное место суппорта станка и подаются к вращающейся заготовка для резки. Режущий инструмент классифицируется по:

• Углу вылета резца – от 0 до 800;
• Форме рабочего торца –квадратный или заострённый;
• Направлению перемещения с суппортом – право- или левосторонние;
• Материалу режущей кромки – стальной или твердосплавный.

Кроме резцов, в качестве рабочего инструмента токарных станков используют свёрла, фрезы, метчики, развёртки и т.п.

Фрезы, в частности, представляют собой цилиндрические многоточечные режущие инструменты с острыми зубьями, расположенными снаружи. Промежутки между зубьями называются канавками и позволяют стружке сходить с обрабатываемой заготовки. Зубья могут быть прямыми или спиральными; наличие угла наклона спирали вдоль стороны фрезы, но чаще они расположены по спирали. Угол наклона спирали снижает нагрузку на зубья за счет перераспределения сил. Чем больше зубьев, тем лучше качество полученной поверхности.

Все режущие инструменты, используемые при токарной обработке, могут быть изготовлены из инструментальных сталей или твёрдых сплавов. Критериями выбора являются твёрдость, ударная вязкость и износостойкость инструмента.

Цены на токарные работы от одной детали

Виды используемого оборудования

Точение металла реализуется на токарно-винторезных станках, станках-автоматах или токарных обрабатывающих центрах. Большинство токарных станков представляют собой оборудование горизонтального исполнения.

Основные узлы токарного станка с ручным управлением:

• Станина – опорная часть оборудования, на которой размещены все остальные его элементы.
• Передняя бабка, в которой расположен электродвигатель и система привода, приводящая в действие шпиндель.
• Шпиндель – поддерживает и вращает заготовку, которая закреплена в цанговом патроне.
• Задняя бабка, фиксирующая противоположный конец заготовки (иногда сюда включают люнет – приспособление, поддерживающее длинные заготовки, жёсткость которых снижена).
• Суппорт – возвратно-поступательно перемещающаяся платформа, на которой закрепляется рабочая головка с инструментом.

Токарные станки могут управляться компьютером, и в этом случае они называются токарными станками с числовым программным управлением. Все операции, выполняемые на таких агрегатах, автоматизированы и управляются встроенным компьютером.

Примеры ценообразования

Стоимость токарных работ — 1900 руб н/ч

6,70 руб. за единицу

7,78 руб. за единицу

17,10 руб. за единицу

Цены на изготовление одной детали будут отличаться от цен на изготовление партии деталей.

Почему цена изготовления одной детали отличается от цены изготовления партии деталей?

Связанно это с тем, что у производителей которые производят партии деталей давным давно все налажено с точки зрения производства, и соответственно издержки минимизированы. Потому вполне нормальной является ситуация что похожая деталь в магазине может стоить дешевле чем в случае ее заказа.

Растачивание отверстий

Получение точных отверстий, ступенчатых отверстий большого диаметра, а также внутренних канавок возможно с помощью операции растачивания. Изделие зажимается в патрон передней бабки, поддерживается люнетом (в случае значительной длины или массы). При этом доступ к торцу, обрабатываемому расточным резцом, остается свободен. Точность расточки на токарном станке с ЧПУ превышает точность сверления, часто обеспечивается технологией обработки, режущим инструментом, опытом токаря, системами уточненной настройки режущего инструмента и техническим состоянием оборудования.

Обработка цилиндрических поверхностей

относится к числу самых простых операций по выбору типа инструмента, расчету режимов резания и программированию обработки.
Точение — это комбинация двух движений — вращения заготовки и перемещения инструмента. В случае обработки цилиндрических поверхностей подача инструмента производится вдоль оси вращающейся заготовки, таким образом производится съем припуска металла, то есть обработка диаметра заготовки. Разновидностью наружного точения являются обработка ступенчатых валов с помощью проходных упорных и подрезных резцов.

На станках с ЧПУ оптимизация процесса точения происходит в направлении повышения скорости и возможности проведения обработки несколькими инструментами за один установ, что позволяет в одном цикле производить как черновую, так и чистовую обработку. Также важно повышение контроля процесса точения, что в конечном итоге сказывается на качестве обрабатываемых деталей и надежности всей работы.

При токарной обработке цилиндрических поверхностей на станках с ЧПУ высокая точность точения достигается благодаря жесткости системы, современному режущему инструменту и различным системам контроля процесса обработки.

Для обеспечения жесткости системы станок-инструмент-деталь применяют следующие способы крепления заготовки:

1. при обработке в патроне — уменьшение вылета заготовки (современные токарные станки имеют увеличенное отверстие в шпинделе)

2. при обработке длинных и тяжелых деталей — фиксация в центрах передней и задней бабки. В пиноль, как правило, вставляют вращающийся центр и им поджимают заготовку. Поводковая планшайба передает крутящий момент от шпинделя токарного станка изделию.

2.Закрепление деталей со сравнительно небольшой длиной в трех- или четырехкулачковом токарных патронах. Длинные заготовки также могут закрепляться в патроне шпинделя, а их консольная часть при резании поддерживается люнетом. Люнет устанавливается на направляющие станины или суппорт.

3.Применяют комбинированное (1 и 2) закрепление обрабатываемых изделий.

4. К технологическим приемам часто относят возможности управления шпинделем станка на околорезонансных частотах (управляемый колебательный разгон-торможении шпинделя).

Эффективное выполнение различных токарных операций требует применения специально разработанного инструмента. Подробно о токарном инструменте рассказано в статье:

К наиболее известным и распространенным системам контроля процесса обработки можно отнести станочные датчики контроля режущей кромки инструмента. Учет времени резания каждым инструментом и автоматическая смена на резервный инструмент.

Сверление, зенкерование, развертывание отверстий

Основным способом получения отверстий является сверление. Сверление — это процесс изготовления цилиндрических отверстий посредством металлорежущего инструмента. Сверление, как правило, предшествует таким операциям как растачивание или развертывание. Обработку можно производить как по центру детали (при зажиме ее в трехкулачковом патроне), так и со смещением центра отверстия. Смещение (эксцентриситет) достигается фиксацией заготовки в четырехкулачковом токарном патроне или на планшайбе передней бабки. На токарном обрабатывающем центре возможно использование приводного инструмента и изготовление отверстий как на оси шпинделя, так и со смещением по оси Х. При использовании радиального приводного блока возможна обработка отверстий расположенных вдоль оси Х.

В универсальном станке обрабатывающий инструмент: зенкер, сверло, развертка — закрепляется в коническом отверстии задней бабки напрямую или через зажимной патрон. в станках ЧПУ — в позиции резцедержки с использованием специальных резцовых блоков и оправок.

С развитием инструмента для обработки коротких отверстий последовательность процесса сверления и подготовка к нему претерпевают существенные изменения. Современный инструмент позволяет засверливаться в сплошной материал и не нуждается в предварительной зацентровке отверстий. Достигается высокое качество поверхности и, зачастую, отпадает необходимость в последующей чистовой обработке отверстия. Применение современных сверл со сменными пластинами позволяет вести обработку с высокими скоростями и большими объемами образующейся стружки, которая в станках с ЧПУ вымывается из отверстия потоками охлаждающей жидкости, подающейся под определенным давлением по внутренним каналам.

Для точности токарной обработки необходима правильная и одинаковая заточка режущих кромок сверла, перпендикулярность торца заготовки оси инструмента, отсутствие заусенцев, неровностей поверхности.

С помощью систем контроля и настройки фирмы Renishaw, программное обеспечение в станках с ЧПУ позволяет задать параметры коррекции на длину и диаметр инструмента и выполнять обнаружение поломки в процессе обработки. Подача инструмента в станке происходит механически. Сверло обеспечивает чистоту поверхности отверстия Ra 6.3…3.2, зенкер — Ra 2.5, развертка — Ra 1.25…0,8.

Станки, используемые компанией ИНТЕК-М для выполнения токарных работ

Стандартным оборудованием для черновой обдирки и чистовой металлообработки являются токарные и токарно-фрезерные обрабатывающие центры. Они универсальны, обладают отличными техническими характеристиками, подходят для выполнения большинства заказываемых клиентами операций.

В состав станков импортного производства входят передняя бабка, шпиндель с патроном и коробка скоростей. Также в комплектации имеется задняя бабка, крепление для установки оправок или вращающегося центра, зажим для салазок. Станина и коробка подачи есть в составе каждого устройства.

Токарно-фрезерный обрабатывающий центр MAZAK SMART TURN 200 ML обеспечивает высокую скорость и качество работы с металлическими деталями. Станок способен выполнять разноплановые работы в соответствии с заложенным алгоритмом. Токарный центр MAZAK QT100MSG обладает компактными размерами и высокой производительностью, способен работать с разными материалами.

Кому доверить токарные работы в Москве?

За резкой, обточкой, расточкой и проведением других видов токарных работ обращайтесь в компанию, которая не подведёт — в ИП «Врачинский». Наши станки рассчитаны на обработку объемных заказов. За счёт того, что работа проходит полным циклом в одном цехе — мы никогда не подводим клиентов со сроками.

Выполняем работу по чертежам и под ключ: по образцу с подготовкой проекта по собственным замерам. Выбирайте, какой из вариантов сотрудничества вам подходит. Гарантируем высокое качество обработки в пределах 2-5 квалитетов допуска.

За консультациями, а также, чтобы оставить заявку на токарную обработку изделий любого типа, звоните по телефонам в Москве: +7 (495) 723-22-74 и.