Какие металлы подходят для обработки на токарных станках с ЧПУ

Токарная обработка на станках с ЧПУ применяется для изготовления деталей с цилиндрической, конической и другой осесимметричной геометрией. Технология подходит для получения изделий с заданными размерами, формой и качеством поверхности, поэтому используется в машиностроении, приборостроении, производстве оборудования и других отраслях.

Для обработки на токарных станках с ЧПУ подходят разные виды металлов и сплавов. Выбор материала зависит от назначения будущей детали, требований к прочности, износостойкости, коррозионной стойкости и другим характеристикам.

Что представляет собой токарная обработка на ЧПУ

При токарной обработке заготовка закрепляется в станке и вращается вокруг своей оси. Режущий инструмент перемещается относительно нее по заданной программе и снимает слой металла, постепенно формируя деталь необходимой формы.

Числовое программное управление помогает заранее задать последовательность операций, координаты перемещения инструмента, скорость вращения шпинделя, подачу и другие параметры.

На токарных станках с ЧПУ выполняют, например:

• наружное и внутреннее точение;

• растачивание отверстий;

• подрезку торцов;

• обработку канавок;

• нарезание резьбы;

• сверление;

• снятие фасок;

• обработку конических и ступенчатых поверхностей.

Какие этапы проходит деталь при обработке

Производство детали начинается не непосредственно с установки заготовки в станок. Перед обработкой важно определить требования к изделию и подобрать технологию.

1. Анализ чертежа

Специалист изучает размеры, допуски, требования к шероховатости поверхности, резьбовые соединения и другие параметры детали. На этом этапе определяется, какие операции потребуется выполнить и какое оборудование для этого подойдет.

2. Выбор материала и заготовки

Подбирается металл или сплав с учетом назначения детали. Также определяется вид и размер исходной заготовки, например, пруток, труба или другая металлическая заготовка.

3. Разработка технологии обработки

Определяется последовательность операций, подбирается режущий инструмент и рассчитываются режимы обработки. От параметров зависит производительность, точность и качество поверхности.

4. Подготовка управляющей программы

Для станка с ЧПУ создается программа, по которой оборудование выполняет заданные перемещения и операции. При необходимости программа корректируется с учетом особенностей конкретного станка и инструмента.

5. Установка заготовки

Заготовку надежно закрепляют в рабочей зоне станка. Важно создать правильное положение детали и минимизировать биение, поскольку от этого зависит точность обработки.

6. Токарная обработка

Станок выполняет запрограммированные операции. Режущий инструмент постепенно снимает излишки материала, формируя наружные и внутренние поверхности, отверстия, канавки, резьбы и другие элементы.

7. Контроль готовой детали

После обработки проверяются размеры, допуски и другие требования чертежа. При необходимости контролируется качество поверхности и соответствие детали заданным параметрам.

Какие металлы обрабатывают на токарных станках с ЧПУ

Токарные станки с ЧПУ подходят для обработки большого количества металлов и сплавов. Однако каждый материал по-разному ведет себя при резании. На процесс влияют твердость и прочность, пластичность и вязкость, теплопроводность, способность к наклепу, склонность к образованию заусенцев и другие свойства.

Характеристики важно учитывать при выборе режущего инструмента и режимов обработки. Правильно подобранная технология помогает снизить износ инструмента, избежать деформации заготовки и получить требуемую точность и качество поверхности.

Конструкционные и углеродистые стали

Углеродистые и конструкционные стали применяются в токарной обработке благодаря сочетанию прочности, технологичности и относительно предсказуемого поведения при резании. В зависимости от марки и содержания углерода сталь имеет разную твердость, прочность и пластичность, поэтому универсального режима обработки для всех видов стали нет.

Относительно мягкие и пластичные стали поддаются резанию, но при некоторых режимах образуют длинную стружку. Более твердые стали требуют большей мощности станка и повышают нагрузку на режущий инструмент. Поэтому скорость резания, подачу и глубину резания подбирают с учетом конкретной марки материала и состояния заготовки.

Обрабатываемость конструкционных сталей помогает получать точные цилиндрические и конические поверхности, отверстия, канавки и резьбы. Из них изготавливают:

• валы и оси;

• втулки;

• шпиндели;

• пальцы;

• ролики;

• крепежные элементы;

• детали приводов и механизмов.

Стальные детали применяются в машиностроении, производственном оборудовании, транспортной технике и различных механизмах, где требуется сочетание прочности и надежности.

Нержавеющая сталь

Нержавеющие стали отличаются повышенной коррозионной стойкостью благодаря содержанию хрома и других легирующих элементов. Это помогает использовать изготовленные из них детали в условиях воздействия влаги, химически активных веществ и повышенных температур.

При токарной обработке нержавеющая сталь считается более сложным материалом, чем обычные конструкционные стали. Многие марки обладают повышенной вязкостью и низкой теплопроводностью. Это означает, что материал хуже отводит тепло от зоны резания, а значительная его часть остается в области контакта инструмента и заготовки. В результате повышается тепловая нагрузка на режущую кромку.

Еще одна особенность некоторых нержавеющих сталей — склонность к наклепу. Если инструмент недостаточно снимает материал или многократно проходит по уже обработанной поверхности, поверхностный слой может становиться тверже. Это увеличивает нагрузку на инструмент и ухудшает дальнейшую обработку.

Поэтому для нержавеющей стали важно правильно подобрать инструмент, скорость резания, подачу и глубину прохода. 

Из нержавеющей стали на токарных станках производят:

• валы и оси;

• втулки;

• штуцеры и фитинги;

• соединительные элементы;

• корпуса;

• детали трубопроводной арматуры;

• комплектующие для оборудования.

Изделия применяются в пищевой, химической, фармацевтической, медицинской и других отраслях, где важна устойчивость материала к коррозии и воздействию рабочей среды.

Легированные стали

Легированные стали получают путем добавления в состав материала хрома, никеля, молибдена, марганца, ванадия и других элементов. Благодаря этому можно целенаправленно изменять свойства стали, например, повышать прочность, твердость, износостойкость, жаростойкость или сопротивление коррозии.

Сочетание характеристик делает легированные стали подходящими для деталей, которые работают под повышенной нагрузкой. Однако те же свойства усложняют механическую обработку. Повышенная твердость увеличивает сопротивление резанию, а некоторые марки обладают сильной прочностью и вязкостью. Это приводит к увеличению нагрузки на режущий инструмент и требует более точного подбора режимов обработки.

Для разных марок легированных сталей применяются различные инструменты и параметры резания. Важно также учитывать состояние материала, например, подвергалась ли заготовка термической обработке.

Из легированных сталей изготавливают:

• нагруженные валы и оси;

• детали приводов;

• шпиндели;

• шестерни;

• втулки;

• элементы механизмов;

• детали промышленного оборудования.

Изделия применяются там, где обычной конструкционной стали недостаточно по прочности или износостойкости.

Алюминий и его сплавы

Алюминий отличается небольшой плотностью, теплопроводностью и сравнительно низкой твердостью. Благодаря малому весу металл уменьшает массу готовой конструкции, а повышенная теплопроводность способствует отводу тепла из зоны обработки.

Большинство алюминиевых сплавов обрабатывается резанием, поэтому на токарных станках получают детали сложной формы с повышенной производительностью. При этом мягкие и вязкие алюминиевые сплавы требуют правильно подобранного инструмента. При неподходящих режимах материал может налипать на режущую кромку, а на поверхности детали могут появляться задиры.

Для получения чистой поверхности важно использовать острый инструмент и подходящие режимы резания. Это помогает снимать материал и уменьшать вероятность деформации заготовки.

Из алюминиевых сплавов изготавливают:

• корпуса;

• втулки;

• фланцы;

• переходники;

• крышки;

• различные элементы приборов и механизмов;

• легкие детали машин.

Алюминиевые детали востребованы в машиностроении, приборостроении, электротехнике, транспортной и других отраслях, где одновременно важны небольшой вес и достаточная прочность.

Латунь

Латунь — сплав меди и цинка, который отличается обрабатываемостью резанием. Материал относительно легко поддается точению и подходит для получения детали с точными размерами и гладкой поверхностью.

Хорошая обрабатываемость связана с тем, что при правильно подобранных режимах латунь легко отделяется режущим инструментом и не создает такой нагрузки на станок, как многие твердые стали. Однако свойства разных марок латуни отличаются, поэтому режимы обработки также подбираются индивидуально.

Латунь подходит для изготовления небольших деталей сложной формы, резьбовых элементов и компонентов, где одновременно требуются коррозионная стойкость, технологичность и привлекательный внешний вид.

На токарных станках из латуни производят:

• втулки;

• штуцеры;

• фитинги;

• переходники;

• элементы арматуры;

• резьбовые детали;

• небольшие комплектующие.

Латунные детали используются в сантехническом оборудовании, приборостроении, машиностроении, пневматических и гидравлических системах.

Бронза

Бронза объединяет несколько групп медных сплавов, свойства которых зависят от состава. Для токарной обработки важны ее антифрикционные свойства, износостойкость и способность работать в условиях трения.

Эти характеристики подходят для изготовления деталей, которые контактируют с другими металлическими поверхностями. Материал работает в узлах трения и в ряде случаев снижает риск повреждения сопряженной детали.

При обработке бронзы важно учитывать конкретный состав сплава.

Из бронзы изготавливают:

• втулки скольжения;

• вкладыши;

• подшипниковые элементы;

• шестерни;

• зубчатые детали;

• направляющие и другие детали узлов трения.

Бронзовые изделия применяются в промышленном оборудовании, механизмах, приводах и других конструкциях, где детали работают при трении и нагрузке.

Медь

Медь отличается повышенной электропроводностью и теплопроводностью, а также пластичностью. Благодаря этим свойствам она используется в электротехнике и производстве различных токопроводящих элементов.

Теплопроводность отводит тепло от зоны резания, однако пластичность меди усложняет получение чистой поверхности. При неправильном выборе инструмента или режима материал деформируется, а стружка плохо отделяться от заготовки.

Поэтому при токарной обработке меди важно использовать подходящий режущий инструмент и не допускать чрезмерного давления на материал.

Из меди изготавливают:

• контактные элементы;

• токопроводящие детали;

• втулки;

• соединительные элементы;

• детали электротехнического оборудования;

• специальные комплектующие.

Медные детали применяются в электротехнике, энергетике, приборостроении и других областях, где важны электропроводность и теплопроводность.

Почему свойства металла важно учитывать при обработке

Один и тот же станок с ЧПУ работает с разными металлами, но технология обработки для них различается. Например, твердость стали увеличивает сопротивление резанию и нагрузку на инструмент, пластичный алюминий налипает на режущую кромку, а нержавеющая сталь способна нагреваться и наклепываться в зоне обработки.

Поэтому перед изготовлением детали важно учитывать:

• твердость и прочность материала;

• пластичность и вязкость;

• теплопроводность;

• склонность к наклепу;

• способность образовывать и отводить стружку;

• требуемую шероховатость поверхности;

• точность изготовления;

• форму и размеры детали.

На основании характеристик подбираются режущий инструмент, скорость вращения, подача, глубина резания и последовательность операций.

Как выбрать металл для конкретной детали

Выбор материала начинают с требований к готовому изделию. Если деталь будет испытывать нагрузки, в первую очередь оценивают прочность и износостойкость. Для работы во влажной или агрессивной среде важную роль играет коррозионная стойкость. Если необходимо уменьшить массу конструкции, рассматривают алюминиевые сплавы.

При этом учитывается и технология производства. Разные металлы требуют различных режимов резания, инструмента и условий обработки. Поэтому материал и технологию изготовления целесообразно определять совместно.

Токарная обработка металла в Кирове

Компания Rezko в Кирове занимается профессиональной токарной обработкой металлических деталей. Специалисты помогут подобрать материал и технологию изготовления с учетом назначения изделия, требований чертежа и условий его эксплуатации.

В зависимости от задачи определяют подходящий металл, способ обработки, последовательность операций и необходимые параметры производства. После согласования требований компания изготовит детали в установленный срок.

Если у вас есть чертеж или техническое задание, специалисты Rezko помогут оценить возможность изготовления детали и подобрать подходящее решение под конкретную задачу.