Токарная обработка — это проверенный временем процесс, при котором заготовки формируются путем удаления материала режущими инструментами. В современном производстве токарная обработка выполняется на токарных станках или станках с ЧПУ для изготовления деталей с точными размерами и гладкими поверхностями. Два общие токарные операции являются ступенчатая и коническая токарная обработка. В этой статье мы подробно сравниваем эти два метода и объясняем различные аспекты, которые отличают один от другого.
Обзор шагового поворота
Шаг поворота считается одной из наиболее фундаментальных токарных операций. В этом процессе вращающаяся цилиндрическая заготовка обрабатывается для получения отдельных секций или «ступеней» различного диаметра. Каждая ступенька представляет собой плоскую секцию с постоянным диаметром, что придает заготовке вид лестницы.
Что такое ступенчатый поворот?
Пошаговая токарная обработка относится к операции, при которой режущий инструмент обрабатывает несколько секций вдоль заготовки, каждая из которых имеет определенный и постоянный диаметр. Режущий инструмент выравнивается таким образом, чтобы он двигался параллельно оси вращающейся заготовки. В результате создаваемая поверхность состоит из дискретных ступеней, похожих на уровни лестницы. Каждая ступень предназначена для достижения определенной цели, например, для обеспечения монтажных поверхностей, посадочных мест для подшипников или даже для эстетического дизайна в определенных механических компонентах.
Как работает процесс ступенчатой токарной обработки?
Процесс ступенчатой токарной обработки обычно начинается с установки однородной круглой заготовки на токарный станок. Механик выполняет начальную черновую резку, чтобы гарантировать, что заготовка имеет постоянный начальный диаметр и удалить любые неровности поверхности. Затем инструмент перемещается параллельно оси заготовки, чтобы обрабатывать по одному шагу за раз. Для каждого шага Станок с ЧПУ или программа ЧПУ постепенно уменьшает диаметр, соблюдая проектные характеристики.
После того, как все этапы выполнены, процесс часто завершается финишной резкой.
Обзор конической токарной обработки
В отличие от ступенчатого точения, коническое точение используется для изготовления заготовок с постепенным изменением диаметра по длине. В результате этого процесса получаются конические или конические поверхности, которые отличаются от плоских поверхностей, получаемых при ступенчатом точении.
Что такое точение конусов?
Токарная обработка конуса это процесс, который создает непрерывную и постепенно изменяющуюся поверхность на заготовке. В этой операции диаметр детали постоянно изменяется, в результате чего получается конический или сужающийся профиль. Коническая поверхность может использоваться для различных целей, таких как соединение компонентов, создание фрикционных посадок или обеспечение надлежащего выравнивания в механических узлах.
Как работает процесс конической токарной обработки?
Процесс конической токарной обработки включает несколько подготовительных этапов, аналогичных этапу ступенчатой токарной обработки. Сначала в токарном станке закрепляется однородная круглая заготовка, и для подготовки заготовки применяется черновой рез. Затем станочник рассчитывает необходимый угол конусности с использованием простых геометрических соотношений. Угол конусности (α) определяется соотношением между длиной конической части (L), максимальным диаметром (D) и минимальным диаметром (d).
После того, как угол конусности установлен, оператор настраивает токарный станок соответствующим методом для достижения требуемого угла. Методы включают:
- Приспособление для конической токарной обработки: Специальное устройство, регулирующее угол подачи режущего инструмента.
- Смещение задней бабки: Метод, при котором задняя бабка смещается от центра для наклона заготовки.
- Сложный слайд: Регулировка угла наклона резцедержателя или суппорта.
- Инструмент формы: Использование специально разработанного инструмента, режущая кромка которого уже наклонена в соответствии с углом конусности.
После настройки станка выбранным методом инструмент снимает материал по длине заготовки, следуя рассчитанному углу конусности, чтобы сформировать желаемую коническую поверхность. Обычно также применяется чистовая резка для достижения гладкой поверхности.
Сравнительный анализ ступенчатой и конической токарной обработки
производители станков с ЧПУ часто выбирают между ступенчатым точением и коническим точением на основе требований к конструкции и конкретных применений заготовки. Различия между этими методами токарной обработки распространяются на геометрию заготовки, перемещение инструмента, требования к программированию ЧПУ и эффективность производства.
Геометрия и форма
| Аспект | Шаг поворота | Токарная обработка конуса |
|---|---|---|
| Окончательная форма | Цилиндрические сегменты со ступеньками | Непрерывная коническая поверхность |
| Профиль поверхности | Выраженные плечи и плоские участки | Плавное градиентное изменение диаметра |
| Сложность геометрии | Простой и модульный | Непрерывный и может меняться по длине |
Перемещение и настройка инструмента
Шаг поворота:
- Команда режущий инструмент перемещается параллельно оси заготовки.
- Движение в основном линейное, что облегчает планирование и выполнение.
- Положение инструмента остается неизменным на каждом этапе, что упрощает настройку.
Коническое точение:
- Режущий инструмент перемещается под углом к оси заготовки.
- Движение инструмента требует настройки обработки, учитывающей как линейное, так и угловое смещение.
- Необходима регулировка ориентации инструмента, которую можно выполнить путем смещения задней бабки, использования резцового суппорта или установки приспособления для токарной обработки конусов.
Сложность программирования
Различия в программировании обработки на станках с ЧПУ для этих двух процессов заслуживают внимания.
| Программный аспект | Шаг поворота | Токарная обработка конуса |
|---|---|---|
| Тип команды | Простые линейные команды | Линейные и угловые команды |
| Требования к расчетам | Основные размеры на шаг | Расчет угла конусности и переменной скорости подачи |
| Уровень навыков оператора | Опустите | Высший |
| Терпимость к ошибкам | В целом высокая переносимость из-за более простого движения | Более низкая толерантность из-за сложности движения |
Поверхностная отделка и последующая обработка
Качество поверхности является важным фактором при выборе процесса токарной обработки.
Шаг поворота:
- Множественные поверхности, созданные путем повторных разрезов.
- Каждое изменение диаметра подразумевает переход, который может потребовать дополнительной отделки.
- Качество конечной поверхности зависит от точности каждого этапа.
Коническое точение:
- Одна сплошная поверхность с постепенным изменением диаметра.
- Отделка выполняется на одной поверхности, что снижает вероятность несоответствия профилей.
- Гладкость отделки во многом зависит от поддержания постоянного угла конусности.
Применение в промышленности и производстве
Как Step Turning, так и Taper Turning имеют конкретные применения в нескольких областях. Производители часто выбирают метод, который лучше всего соответствует функциональным и сборочным требованиям компонента.
| Автопромышленность | Применение шагового поворота | Применение конической токарной обработки |
|---|---|---|
| Автомобильная | Оси, шестерни, шатуны | Компоненты клапана, шпильки двигателя |
| ЧПУ и точность | Валы шпинделя, держатели инструмента, зажимные устройства | Конусные посадочные места для цанг, шпинделей |
| Мед | Валы хирургических инструментов, опорные элементы | Стоматологические сверла, конические иглы |
| Нефть и газ | Валы насосов, секционные трубы | Конические сверла, наконечники насадок |
| Electronics | Монтажные втулки, соединительные штифты | Наконечники припоя, конические контакты |
Вопросы программирования ЧПУ
Современные станки с ЧПУ упростили многие операции обработки, однако требования к программированию различаются:
Программирование шагового поворота:
- Код ЧПУ для ступенчатой токарной обработки часто прост.
- Команды программирования обычно включают линейные движения и простую регулировку диаметра для каждого шага.
- Процесс требует менее сложных вычислений.
Программирование конической токарной обработки:
- Программирование с ЧПУ для конической токарной обработки это более сложная задача.
- Программа должна рассчитывать угол конусности, скорость подачи и синхронизировать движение нескольких осей.
- Точное программирование имеет решающее значение для обеспечения равномерной конусности по всей длине заготовки.
Преимущества и ограничения каждого метода
При планировании своей производственной стратегии производители должны учитывать как сильные стороны, так и ограничения ступенчатого и конического точения.
Преимущества ступенчатого поворота
- Инструмент движется просто и параллельно, что сводит к минимуму риск ошибок.
- Процесс обычно происходит быстрее, поскольку требует меньше корректировок.
- Дискретные шаги легче проверять и поддерживать в пределах строгих допусков.
- Коды ЧПУ для пошаговой токарной обработки включают простые, линейные команды.
- Чистые уступы, полученные в результате ступенчатой токарной обработки, создают надежные сопрягаемые поверхности для других деталей.
Ограничения шагового поворота
- Наличие резких переходов иногда может привести к проблемам в дальнейших процессах отделки.
- Пошаговое точение не поддерживает постепенные переходы, что может ограничить его применение для деталей конической формы.
- Для сглаживания кромок между ступенями могут потребоваться дополнительные действия.
Преимущества токарной обработки конусов
- Метод позволяет получить сплошную поверхность без резких изменений, что позволяет улучшить общее качество поверхности.
- Точение конусов позволяет обрабатывать детали как с постоянным, так и с переменным углом конусности, что позволяет создавать детали сложной формы.
- Постоянный конус часто обеспечивает лучшее выравнивание и посадку в узлах.
- Однопроходная обработка конусов позволяет получить очень тонкую отделку, требующую меньшего количества вторичных операций.
Ограничения при конической точке
- Необходимость синхронизации нескольких осей и вычисления угла конусности увеличивает сложность программирования.
- Необходимость в регулировках, таких как смещение задней бабки или модификация суппорта, требует тщательной калибровки.
- Дополнительные расчеты и перемещения инструмента могут замедлить процесс обработки по сравнению со ступенчатым точением.
- Небольшое отклонение угла резания может привести к неточностям, влияющим на эксплуатационные характеристики детали.
Производители и инженеры должны тщательно оценить эти преимущества и ограничения при принятии решения о том, какую технологию использовать.
BOYI Токарные Услуги
бойы специализируется на доставке услуги точной токарной обработки для различных компонентов и отраслей. Если вы ищете партнера, который может удовлетворить потребности вашего проекта с непревзойденной точностью и эффективностью, пожалуйста, свяжитесь с нами.
Готовы к своему проекту?
Попробуйте BOYI TECHNOLOGY прямо сейчас!
Загрузите свои 3D-модели или 2D-чертежи, чтобы получить индивидуальную поддержку
Заключение
Каждый компонент, от простых валов до сложных конических инструментов, выигрывает от точного понимания этих процессов. Производители могут выбрать любой из методов на основе требований к конструкции, масштаба производства и ожиданий по качеству. Объединяя сильные стороны обоих подходов и используя передовые технологии ЧПУ, отрасли могут значительно повысить эффективность производства и качество компонентов.
FAQ
Ступенчатая токарная обработка создает дискретные секции с постоянным диаметром, разделенные четкими выступами, в то время как коническая токарная обработка формирует гладкую, непрерывную коническую поверхность путем постепенного изменения диаметра вдоль заготовки.
Конусная токарная обработка выбирается, когда требуется плавный, непрерывный переход. Это распространено в таких приложениях, как седла клапанов, конусы Морзе и прецизионные компоненты, требующие постепенного изменения диаметра.
Программирование ЧПУ автоматизирует траектории инструмента для обоих процессов. Для ступенчатой токарной обработки он обрабатывает основные линейные движения, тогда как для конической токарной обработки он координирует угловые движения и вычисляет точные углы конусности для достижения желаемой геометрии.
Статья написана инженерами из команды BOYI TECHNOLOGY. Фуцюань Чен — профессиональный инженер и технический эксперт с 20-летним опытом работы в сфере быстрого прототипирования, производства металлических и пластиковых деталей.
