Какие виды деталей изготавливают методом токарной обработки на ЧПУ

Токарная обработка относится к распространенным способам механической обработки металла. Ее используют как для изготовления единичных деталей по чертежу, так и для выпуска серий одинаковых изделий. На токарных станках получают валы, втулки, оси, пальцы, штуцеры, фланцы, кольца и другие детали, которые используются в промышленном оборудовании, автомобилях, сельскохозяйственной и строительной технике.

Что представляет собой токарная обработка на ЧПУ

Главное отличие токарной обработки от других методов металлообработки заключается в принципе формирования поверхности. Токарная обработка на станках с ЧПУ применяется для изготовления деталей, в основе формы которых лежит вращение вокруг оси. В процессе обработки заготовка вращается, а режущий инструмент перемещается по заданной программе и снимает лишний слой металла. За счет числового программного управления получают детали с заданными диаметрами, длинами, радиусами, канавками, резьбой и другими элементами с повторяемостью размеров.

На станке последовательно выполняют следующие операции:

• обтачивают наружные цилиндрические поверхности;

• обрабатывают торцы;

• создают уступы и переходы между диаметрами;

• растачивают внутренние поверхности;

• сверлят отверстия по оси;

• нарезают наружную и внутреннюю резьбу;

• выполняют канавки;

• формируют фаски и радиусы;

• обрабатывают конические и фасонные поверхности;

• отрезают готовую деталь от прутковой заготовки.

Таким образом, одна заготовка может пройти несколько операций за один установ. ЧПУ управляет перемещением инструмента, скоростью вращения шпинделя, подачей и последовательностью обработки. 

Какие детали изготавливают на токарных станках с ЧПУ

Назначение токарной обработки — изготовление тел вращения. Это детали, большая часть поверхностей которых расположена относительно одной центральной оси.

К наиболее распространенным изделиям относятся:

Валы и оси

На токарных станках изготавливают валы различной длины и диаметра: ступенчатые, с посадочными местами, канавками, резьбой, конусами и другими элементами.

Например, на одном валу формируют несколько участков диаметром 20, 25 и 35 мм, проточки под стопорные кольца, резьбовой участок и посадочную поверхность под подшипник.

Втулки

Наружная и внутренняя поверхности втулок обрабатываются с заданными диаметрами и допусками.

На ЧПУ изготавливают как простую цилиндрическую втулку, так и изделие со ступенчатым внутренним отверстием, наружной канавкой или резьбой.

Пальцы и оси

Токарная обработка подходит для изготовления пальцев шарниров, осей механизмов и других цилиндрических деталей. При необходимости на них выполняют канавки под стопорные кольца, резьбу, фаски и другие элементы.

Штуцеры и переходники

Токарным способом изготавливают резьбовые штуцеры, переходники, соединительные элементы и другие детали трубопроводов. На одной детали могут сочетаться наружная резьба, внутреннее отверстие, шестигранная или цилиндрическая часть и посадочные поверхности.

Фланцы и кольца

Фланцы и кольцевые детали с осевой симметрией также подходят для токарной обработки. На них можно выполнять торцевые поверхности, центральные отверстия, проточки, посадочные диаметры и канавки.

Если на фланце требуется несколько отверстий, расположенных по окружности, дальнейшая обработка выполняется на фрезерном оборудовании или токарном центре с приводным инструментом.

Ролики

Точением получают цилиндрические и ступенчатые ролики для различных механизмов и оборудования. В зависимости от конструкции на детали выполняются посадочные места, канавки, фаски и отверстия.

Резьбовые детали

На токарных станках с ЧПУ нарезают как наружную, так и внутреннюю резьбу. Поэтому методом точения изготавливают шпильки, резьбовые втулки, штуцеры, гайки специальной формы и другие соединительные элементы.

Какие детали особенно выгодно изготавливать точением

Большинство металлических деталей теоретически получится изготовить разными технологическими методами, например, фрезерованием, шлифованием, литьем или ковкой. Однако для некоторых элементов токарная обработка считается наиболее прямым и рациональным способом получения требуемой геометрии.

В первую очередь это касается:

• точных цилиндрических поверхностей;

• соосных ступеней разного диаметра;

• конических поверхностей;

• внутренних расточек;

• наружной и внутренней резьбы на деталях вращения;

• кольцевых канавок;

• торцевых поверхностей, перпендикулярных оси;

• посадочных мест под подшипники, втулки и другие элементы.

Особенно удобно выполнять несколько таких элементов последовательно за один установ. Например, у ступенчатого вала можно за один технологический цикл обработать несколько диаметров, торцы, канавки и резьбу.

Токарная обработка особенно результативна, когда геометрия детали построена вокруг одной оси. Например, представим деталь длиной 120 мм, которая имеет:

• диаметр 40 мм;

• участок диаметром 30 мм;

• посадочную поверхность диаметром 25 мм;

• центральное отверстие;

• наружную резьбу;

• две канавки;

• фаски на торцах.

Практически все элементы детали формируются токарными операциями. Поэтому использовать для нее только фрезерование было бы нерационально, так как часть материала удалялась бы с помощью инструмента, который для цилиндрических поверхностей подходит в меньшей степени.

Какие детали нельзя полностью изготовить обычной токарной обработкой

Ограничение токарного станка связано с его принципом работы. Классическое токарное оборудование предназначено прежде всего для поверхностей, которые обрабатываются вращением вокруг оси.

Например, полностью выточить на токарном станке не получится следующие детали:

• кронштейн с прямоугольным основанием и боковыми отверстиями;

• корпус с прямоугольным пазом или карманом на боковой поверхности;

• деталь с несколькими отверстиями, расположенными радиально по боковой поверхности;

• вал с продольным шпоночным пазом;

• ступица с несколькими крепежными отверстиями по окружности;

• деталь с шестигранной или квадратной наружной частью, если требуется сформировать ее на определенном участке цилиндрической заготовки;

• корпус со сложным трехмерным рельефом;

• деталь с Т-образным, прямоугольным или фигурным пазом.

Если на цилиндрическом корпусе требуется просверлить четыре отверстия сбоку под углом 90° друг к другу, одной токарной обработкой такую задачу не решить. Потребуется дополнительная операция, например, фрезерование и сверление на другом станке.

То же относится к детали, у которой есть большой прямоугольный карман на боковой поверхности.

Когда одной токарной обработки недостаточно

На практике технологический процесс часто состоит не из одной операции. Деталь последовательно проходит несколько видов обработки.

Например:

заготовка → токарная обработка → фрезерование → сверление → шлифование → контроль.

При этом токарная операция формирует поверхности вращения, а другие станки отвечают за элементы, которые невозможно или нецелесообразно выполнить точением.

В каких сферах применяется токарная обработка ЧПУ

Токарные детали используются в отраслях, где есть механизмы, оборудование и машины.

Машиностроение

Изготавливаются валы, оси, втулки, пальцы, муфты, корпуса и другие компоненты механизмов.

Ремонт и обслуживание оборудования

Токарная обработка помогает изготовить замену детали, которую невозможно приобрести в готовом виде. Это актуально для старого или нестандартного оборудования.

Сельскохозяйственная техника

Токарные детали используются в узлах тракторов, комбайнов, навесного и другого оборудования. Например, это могут быть валы, втулки, оси, пальцы, переходники и другие элементы.

Автомобильная и специальная техника

Точением изготавливают различные элементы приводов, соединений и механизмов.

Строительное и промышленное оборудование

Валы, ролики, втулки, крепежные и соединительные элементы применяются в станках, конвейерах, приводах и производственных установках.

Приборостроение и производство комплектующих

ЧПУ помогает получать небольшие детали со сложной комбинацией диаметров, отверстий, резьб и других элементов, а также повторять их с одинаковыми размерами при выпуске партии.

Токарная обработка единичных деталей и серий

ЧПУ подходит не только для массового производства. Технологию используют и при изготовлении одной детали или небольшой партии по чертежу.

При единичном заказе важно правильно подготовить программу, подобрать инструмент и определить последовательность операций. После этого та же программа используется для изготовления следующих деталей.

При увеличении объема заказа преимущество ЧПУ становится еще заметнее, так как после настройки оборудования получается выпускать серию одинаковых деталей с минимальным количеством ручных операций.

Какие материалы обрабатывают на токарных станках

Материал для токарной металлообработки выбирают не только по удобству обработки, но прежде всего по условиям, в которых будет работать готовая деталь: нагрузке, температуре, трению, воздействию влаги и химических веществ.

Углеродистые и легированные стали

Конструкционные стали подходят для деталей, которые будут выдерживать сильные механические нагрузки и износ. Из них изготавливают:

• валы и оси;

• пальцы;

• втулки;

• ролики;

• шпильки;

• детали приводов и механизмов;

• элементы сельскохозяйственной и промышленной техники.

Для более нагруженных деталей используются легированные стали. Добавление хрома, никеля, молибдена и других элементов помогает получать сплавы с повышенной прочностью, твердостью, износостойкостью или другими заданными свойствами.

Например, для вала, который передает крутящий момент, требования к прочности будут выше, чем для небольшой декоративной или ненагруженной втулки.

Нержавеющие стали

Нержавеющие стали выбирают, когда детали должны сохранять свойства и внешний вид при воздействии влаги, агрессивной среды или повышенной температуры.

На токарных станках из них изготавливают:

• штуцеры и соединительные элементы;

• втулки;

• валы;

• корпуса;

• фланцы;

• детали оборудования для пищевой и химической промышленности;

• элементы насосов и другого оборудования.

При обработке нержавеющей стали особенно важно правильно подобрать режущий инструмент и режимы резания. Материал может сильнее нагреваться и наклепываться, поэтому технология обработки отличается от работы с обычной конструкционной сталью.

Алюминиевые сплавы

Алюминий легче стали и подходит для деталей, где важно уменьшить массу конструкции. При этом многие алюминиевые сплавы обладают достаточной прочностью для применения в механизмах и оборудовании.

На токарных станках из алюминиевых сплавов изготавливают:

• корпуса;

• втулки;

• фланцы;

• крышки;

• переходники;

• ролики;

• различные легкие конструкционные детали.

Алюминиевые детали востребованы там, где одновременно нужны небольшая масса и повышенная точность обработки.

Латунь

Латунь обрабатывается резанием, поэтому из нее удобно изготавливать небольшие детали сложной формы.

Изделия:

• штуцеры;

• фитинги;

• переходники;

• втулки;

• резьбовые детали;

• элементы арматуры;

• детали приборов.

Латунь удобна для небольших точных деталей с большим количеством резьбовых и посадочных поверхностей.

Бронза

Бронзовые сплавы отличаются антифрикционными свойствами, поэтому их применяют в деталях, работающих в условиях трения и скольжения.

Наиболее характерные примеры:

• втулки скольжения;

• подшипниковые элементы;

• вкладыши;

• зубчатые элементы;

• детали механизмов;

• направляющие и другие изнашиваемые компоненты.

Конкретные свойства зависят от состава бронзы. Поэтому при выборе материала учитывают нагрузку, скорость вращения, условия смазки и особенности узла.

Медь и медные сплавы

Медь и ее сплавы применяют там, где важны электропроводность, теплопроводность и другие специальные свойства материала.

Токарной обработкой изготавливаются:

• втулки;

• контактные детали;

• переходники;

• соединительные элементы;

• элементы электротехнического оборудования;

• небольшие детали теплообменного и другого оборудования.

При обработке чистой меди важно учитывать ее вязкость и склонность к налипанию на режущий инструмент. Поэтому режим обработки подбирают с учетом конкретной марки материала.

Как понять, подойдет ли токарная обработка для детали

В первую очередь нужно посмотреть на ее геометрию. Если форма строится вокруг центральной оси и большинство поверхностей имеют цилиндрическую, коническую или торцевую форму, токарная обработка, скорее всего, будет одним из наиболее подходящих вариантов изготовления.

Для оценки заказа нужны:

• чертеж или 3D-модель;

• материал детали;

• количество изделий;

• размеры;

• требования к точности;

• требования к шероховатости;

• информация о резьбах, отверстиях и других специальных элементах.

Если деталь сочетает токарные и фрезерные элементы, специалист определяет маршрут обработки и оборудование, на котором выполняют необходимые операции.

Токарная обработка в Кирове

В Кирове изготовлением и обработкой металлических деталей занимается компания Rezko.

При заказе важно оценивать не только возможность получить нужный диаметр или форму, но и весь технологический процесс: материал заготовки, точность, последовательность операций, необходимость дополнительного фрезерования или другой обработки.

Токарная обработка на ЧПУ особенно подходит там, где нужно получить точные и повторяемые поверхности вращения. Валы, втулки, оси, пальцы, фланцы, штуцеры, кольца и резьбовые детали — типичные примеры изделий, для которых точение становится основной технологией.