Токарний верстат з ЧПУ для облицювання – як працювати з твердими матеріалами?

2025-11-26 09:14:07

Токарний верстат з ЧПУ для облицювання – як працювати з твердими матеріалами

вступ

Токарні верстати з ЧПУ є універсальними машинами, які використовуються для точної обробки для створення циліндричних деталей. Однією з найпоширеніших операцій, які виконуються на токарному верстаті з ЧПК, є торцювання, коли заготовка розрізається перпендикулярно осі її обертання для створення плоскої поверхні. Однак обробка твердих матеріалів, таких як загартована сталь, титан, інконель та інші високоміцні сплави, представляє унікальні проблеми через їх високу твердість, абразивність і термостійкість.

У цьому посібнику розглядаються найкращі методи обробки твердих матеріалів на токарному верстаті з ЧПК, охоплюються вибір інструменту, параметри різання, налаштування верстата та методи усунення несправностей для досягнення оптимальних результатів.

---

Проблеми обробки твердих матеріалів

Тверді матеріали створюють ряд труднощів під час токарних операцій з ЧПУ, зокрема:

1. Високі сили різання – тверді матеріали потребують більшої потужності для різання, що збільшує знос інструменту та навантаження на машину.

2. Надмірне виділення тепла – високі температури можуть призвести до погіршення якості інструменту та деформації заготовки.

3. Зношування та відколи інструменту – тверді матеріали є абразивними, прискорюють знос інструменту та спричиняють відколи на кромці.

4. Погана обробка поверхні – неправильні параметри обробки можуть призвести до появи шорстких поверхонь або слідів від тріскотіння.

5. Зміцнення – деякі сплави (наприклад, нержавіюча сталь, інконель) твердіють під час механічної обробки, що ускладнює наступне різання.

Щоб подолати ці проблеми, машиністи повинні оптимізувати інструменти, параметри різання та стратегії обробки.

---

Вибір інструменту для облицювання твердих матеріалів

Вибір правильного ріжучого інструменту має вирішальне значення для успішної обробки твердих матеріалів. Основні міркування включають:

1. Інструментальний матеріал

- Твердосплавні пластини – найпоширеніший вибір завдяки їх твердості та термостійкості. Марки з покриттям TiAlN (нітрид алюмінію титану) або AlTiN (нітрид алюмінію і титану) підвищують зносостійкість.

- Металокерамічні вставки – придатні для обробки загартованих сталей, забезпечуючи гарну зносостійкість.

- Керамічні пластини – ідеально підходять для високошвидкісної обробки суперсплавів (наприклад, інконель, хастеллой), але крихкі під час уривчастого різання.

- Пластини з кубічного нітриду бору – найкращі для обробки загартованої сталі (HRC 45+) завдяки надзвичайній твердості та термічній стабільності.

- Вставки PCD (полікристалічного алмазу) – використовуються для кольорових твердих матеріалів, таких як карбід вольфраму.

2. Геометрія інструменту

- Позитивні передні кути – зменшують сили різання та покращують відведення стружки.

- Гострі ріжучі краї – мінімізуйте накопичену кромку (BUE) і покращуйте обробку поверхні.

- Надійна геометрія вставок – більш товсті вставки з посиленими краями захищають від сколів у твердих матеріалах.

- Стружколоми – допомагають контролювати утворення стружки та запобігають засміченню інструменту.

3. Тримач інструменту та жорсткість

- Жорсткі тримачі інструментів – мінімізують вібрацію та прогин (наприклад, Capto, HSK або розточувальні оправки для важких умов).

- Короткий звис – зменшує відхилення інструменту для кращої точності.

- Зволожені тримачі інструментів – допомагають поглинати вібрацію під час жорсткого точіння.

---

Оптимальні параметри різання для твердих матеріалів

Вибір правильної швидкості різання, швидкості подачі та глибини різання має вирішальне значення для ефективної обробки.

1. Швидкість різання (SFM або м/хв)

- Загартована сталь (HRC 45-65) – 50-150 SFM (15-45 м/хв) зі вставками CBN.

- Титанові сплави – 100-250 SFM (30-75 м/хв) з твердосплавними або керамічними вставками.

- Інконель і суперсплави – 50-150 SFM (15-45 м/хв) з керамічними або карбідними вставками.

- Нержавіюча сталь – 150-300 SFM (45-90 м/хв) з твердосплавним покриттям.

Примітка: нижчі швидкості зменшують нагрів, але можуть збільшити тиск на інструмент. Вищі швидкості підвищують продуктивність, але є ризик термічного пошкодження.

2. Швидкість подачі (IPR або мм/об)

- Чорнова обробка – 0,005-0,015 IPR (0,1-0,4 мм/об).

- Оздоблення – 0,002-0,008 IPR (0,05-0,2 мм/об).

Занадто висока швидкість подачі збільшує знос інструменту; занадто низька може спричинити натирання та погану обробку поверхні.

3. Глибина різання (DOC)

- Чорнова обробка – 0,020-0,100" (0,5-2,5 мм).

- Оздоблення – 0,005-0,020" (0,1-0,5 мм).

Більш глибокі різи скорочують час обробки, але вимагають більш жорстких налаштувань.

---

Стратегії обробки твердих матеріалів

1. Зведіть до мінімуму накопичення тепла

- Використовуйте охолоджуючу рідину або повітряний струмінь – запобігає термічному розтріскуванню та продовжує термін служби інструменту.

- Охолоджуюча рідина високого тиску (HPC) – покращує відведення стружки та охолодження.

- Peck Facing – періодичні надрізи зменшують накопичення тепла.

2. Зменшіть вібрацію та стукіт

- Підвищення жорсткості – використовуйте стійкі опори або опору задньої бабки для довгих заготовок.

- Уникайте звисів – тримайте інструмент якомога ближче до револьверної головки.

- Методи амортизації – антивібраційні тримачі інструментів або налаштовані розточувальні штанги.

3. Оптимізуйте контроль стружки

- Правильний вибір стружколома – запобігає утворенню довгої стружки, яка може пошкодити заготовку.

- Відрегулюйте швидкість подачі – більша подача може допомогти розбити стружку у твердих матеріалах.

4. Підготовка заготовки

- Попереднє токарне оброблення (обробка з м’яким станом) – перед загартуванням надайте машинній формі майже чистою, щоб зменшити остаточне видалення заготовки.

- Зняття напруги – відпал або зняття напруги перед механічною обробкою мінімізує спотворення.

---

Усунення поширених проблем

| Проблема | Можлива причина | Рішення |

|------------|------------------|-------------|

| Надмірний знос інструменту | Висока швидкість різання, неправильне покриття | Зменшіть швидкість, використовуйте жорсткіші сплави |

| Скол або перелом | Занадто високий DOC, слабка геометрія вставки | Використовуйте міцніші вставки, зменшіть DOC |

| Погана обробка поверхні | Низька швидкість подачі, вібрація | Збільшити подачу, поліпшити жорсткість |

| Трудове загартування | Низька подача, натирання замість різання | Збільште швидкість подачі, використовуйте гострі інструменти |

| Балакучі знаки | Недостатня жорсткість, неправильні швидкості | Стабілізація налаштування, регулювання частоти обертання |

---

Висновок

Облицювання твердих матеріалів на токарному верстаті з ЧПК вимагає ретельного планування вибору інструменту, параметрів різання та стратегій обробки. Використовуючи відповідні твердосплавні, CBN або керамічні пластини, оптимізуючи швидкість і подачу, а також забезпечуючи жорстке налаштування, верстатники можуть досягати високоякісної обробки, продовжуючи термін служби інструменту. Крім того, правильне застосування охолоджуючої рідини та контроль вібрації допомагають пом’якшити типові проблеми, такі як накопичення тепла та стукіт.

Дотримуючись цих передових методів, оператори ЧПК можуть ефективно обробляти тверді матеріали, зберігаючи при цьому точність і продуктивність. Постійний моніторинг і регулювання на основі зносу інструменту та якості поверхні ще більше підвищать продуктивність обробки.

---

Цей посібник містить комплексний підхід до торцювання твердих матеріалів на токарному верстаті з ЧПК, забезпечуючи успішне виконання операцій обробки навіть із найтвердішими сплавами.