Токарная обработка сложных деталей с ЧПУ: приводной инструмент, ось C и возможности фрезерной обработки

Быстрый ответ

Токарная обработка сложных деталей с ЧПУ сочетает в себе традиционное точение с приводным инструментом, управление осью C, перемещение по оси Y и обработку подшпинделя. Эти возможности позволяют выполнять токарную обработку, сверление, нарезание резьбы, фрезерование, прорезание пазов и обратную обработку за меньшее количество установок. Для сложных валов, соединений роботов, гидравлических компонентов, автомобильных деталей и промышленных сборок токарно-фрезерная обработка может повысить точность каждой детали, сохраняя привязку критических операций к согласованным исходным данным обработки.

Современная токарная обработка с ЧПУ  больше не ограничивается изготовлением круглых деталей. Если для токарной детали также требуются поперечные отверстия, лыски, шпоночные канавки, эксцентрики, фрезерованные карманы или обработка задней стороны, стратегия фрезерно-токарной обработки может объединить операции, которые в противном случае потребовали бы использования нескольких станков.

Для инженеров и покупателей ключевой вопрос не в том, сколько осей имеет машина. Вопрос в том, может ли стратегия обработки эффективно и последовательно обеспечить требуемую геометрию, допуски и взаимосвязи элементов.

Что такое токарная обработка с ЧПУ?

Токарная обработка с ЧПУ  очень эффективна для создания вращательных элементов, таких как диаметры, отверстия, уступы, канавки и резьба. Однако для сложных деталей проблема начинается, когда эти элементы необходимо комбинировать с поперечными отверстиями, гранями, шпоночными канавками, эксцентриковыми элементами, фрезерованными карманами или механической обработкой обратной стороны.

Именно здесь фрезерно-токарная обработка  расширяет возможности традиционной токарной обработки за счет интеграции приводного инструмента, управления по оси C, перемещения по оси Y и возможностей субшпинделя для выполнения большего количества функций с меньшим количеством настроек.

Подробное введение в основные принципы токарной обработки см. в нашей статье [Что такое токарная обработка с ЧПУ].

Как приводной инструмент расширяет возможности токарной обработки с ЧПУ

В приводном инструменте  используются приводные вращающиеся инструменты в токарной центральной револьверной головке. Вместо того, чтобы полагаться только на стационарные токарные инструменты, станок может выполнять такие операции, как:

·  Поперечное и осевое сверление

·  Постукивание

·  Фрезерование пазов и шпоночных пазов

·  Плоское или шестигранное фрезерование

·  Схемы отверстий под болты

·  Маленькие карманы и контуры

Например, рассмотрим вал с диаметром подшипника, внешней резьбой, двумя лысками под ключ и радиальным отверстием.

Обычный процесс может потребовать сначала токарной обработки, а затем вторичного фрезерования. С помощью подходящего приводного инструмента эти детали можно обрабатывать в одной и той же производственной последовательности.

Основное преимущество – это не просто более быстрая обработка. Это сокращает перемещение деталей, сохраняя при этом взаимосвязь между токарными и фрезерованными деталями..

Что делает ось C?

Ось C  обеспечивает контролируемое угловое позиционирование или запрограммированное вращение шпинделя.

Во время обычного точения шпиндель непрерывно вращается, обеспечивая скорость резания. Благодаря управлению по оси C станок может располагать заготовку под определенными углами или координировать движение шпинделя с операциями приводного инструмента.

Например, вал, требующий четырех радиальных отверстий, расположенных на расстоянии 90° друг от друга, можно индексировать по оси C, не перенося деталь на другое приспособление.

Это полезно, когда угловое положение просверленного или фрезерованного элемента должно оставаться связанным с диаметром точения, уступом или другой исходной точкой.

Почему важна ось Y?

Управление по оси C отвечает за угловое позиционирование, но некоторые геометрии требуют, чтобы режущий инструмент отходил от центральной линии шпинделя.

Это роль поворота оси Y..

Ось Y поддерживает:

·  Эксцентричные отверстия

·  Смещенные слоты

·  Карманы смещены от центра.

·  Шпоночные пазы

·  Асимметричные балетки

·  Сложные фрезерованные детали

В практическом плане:

Ось C = угловое управление заготовкой

Ось Y = смещенное от центра положение режущего инструмента.

Не для каждого эксцентричного элемента автоматически требуется ось Y; правильная конфигурация станка зависит от необходимой центральной линии и геометрии инструмента. Но когда необходимо истинное нецентральное перемещение, сочетание оси Y с управлением по оси C и приводным инструментом значительно расширяет возможности токарно-фрезерного станка.

Что добавляет субшпиндель?

Сложные токарные детали часто требуют механической обработки с обеих сторон. Перепаковка компонента вручную может привести к еще одной передаче данных и дополнительной обработке.

Субшпиндель . позволяет вторичному шпинделю получать деталь от главного шпинделя, поэтому операции на задней стороне могут продолжаться в рамках цикла обработки

Типичный процесс:

Пруток → Токарная обработка главного шпинделя → Обработка приводным инструментом → Перенос вспомогательного шпинделя → Обратная обработка → Готовая деталь

Обратная обработка может включать торцовку, токарную обработку, растачивание, сверление, нарезание резьбы, нарезание канавок или фрезерование.

Для подходящих компонентов этот подход обеспечивает почти полную обработку без отдельной второй настройки.

Токарная обработка с ЧПУ и токарно-фрезерная обработка

Не каждая токарная деталь требует сложной многоосной обработки.

Для простых вращающихся компонентов обычное точение на станке с ЧПУ может оставаться наиболее экономичным решением.

Токарно-фрезерная обработка становится более ценной, когда преимущественно цилиндрический компонент сочетает в себе токарные, сверлильные, фрезерованные, угловые или тыльные элементы с критическими позиционными соотношениями.

Почему для сложных деталей важно меньше настроек

Одной из веских причин использовать передовую токарную обработку с ЧПУ является контроль базовой точки..

Предположим, что компонент имеет прецизионный диаметр подшипника и радиальный порт, положение которого указано относительно этого диаметра.

Если сначала обтачивается диаметр, а порт обрабатывается в другом приспособлении, вторая установка должна воссоздать исходную исходную точку. Выравнивание приспособления, вариации патрона, биение и расположение детали могут повлиять на окончательное соотношение.

Сохранение связанных операций в одной и той же последовательности обработки может уменьшить эти ошибки, связанные с переносом.

Это особенно важно для контроля:

·  Концентричность и биение

·  Положение отверстия по диаметру

·  Угловая ориентация

·  Отношения «плечо-к-функции»

·  Выравнивание спереди назад

Обработка за один установ не гарантирует автоматически точность. Отклонение инструмента, температурный дрейф, искажение крепления заготовки, смещения инструмента и перемещение субшпинделя по-прежнему должны контролироваться посредством стабильного процесса производства и контроля.

Ключевые проблемы комплексной токарной обработки с ЧПУ

Доступ к инструментам и вмешательство

Приводные инструменты, револьверные головки, кулачки патрона, контршпиндели и заготовка занимают одну и ту же зону обработки. Сложные траектории инструмента увеличивают риск помех и столкновений.

Техническое решение:  используйте CAM-симуляцию и проверку столкновений, оптимизируйте ориентацию инструмента и минимизируйте ненужный вылет инструмента.

Вибрация и отклонение детали

Длинные сложные валы  могут прогибаться под действием сил резания, вызывая конусность, вибрацию, плохую отделку или отклонения в размерах.

Техническое решение:  уменьшить длину без опоры, использовать заднюю бабку или люнет, где это необходимо, выбрать жесткий инструмент и сбалансировать глубину резания, подачу и скорость шпинделя с жесткостью заготовки.

Тепло и размерный дрейф

Длительные циклы обработки вызывают выделение тепла в заготовке, шпинделе, инструментах и ​​конструкции станка.

Техническое решение:  использовать стабильную подачу СОЖ, отделять тяжелую черновую обработку от критической чистовой обработки, где это возможно, поддерживать постоянный припуск на чистовую обработку и при необходимости применять коррекцию или термическую компенсацию.

Эвакуация стружки

Глубокие отверстия, канавки, карманы и пересекающиеся отверстия могут задерживать стружку и повредить готовую поверхность.

Техническое решение:  согласовать геометрию стружколома, параметры резания, подачу СОЖ и траектории инструмента с материалом и геометрией элемента.

Передача субшпинделя

Неправильная стратегия переноса может привести к биению или повреждению готовых поверхностей.

Техническое решение:  Определите подходящие поверхности захвата во время DFM, контролируйте давление зажима и длину зацепления, а также проверяйте важные соотношения между передней и задней частью во время проверки первого изделия.

Параметры процесса для стабильной токарно-фрезерной обработки

Для не существует универсальной подачи, скорости или глубины резания токарной обработки с ЧПУ . Параметры зависят от материала, режущего инструмента, жесткости станка, геометрии элемента, допуска и крепления.

При черновой обработке отдавайте предпочтение стабильному стружкообразованию и предсказуемому съему материала.

Для чистовой обработки оставляйте постоянный припуск, чтобы инструмент испытывал стабильные силы резания.

Для фрезерования приводным инструментом, контроля зацепления резца, вылета инструмента, скорости шпинделя, подачи и удаления стружки. Небольшие приводные инструменты могут требовать совершенно иных условий резания, чем токарные пластины.

Для тонких валов параметры резания следует выбирать с учетом риска отклонения, а не максимальной скорости съема материала.

Общие диаграммы обработки являются полезной отправной точкой, но производственные параметры должны быть проверены на соответствие фактическому материалу, геометрии, допускам и конфигурации станка.

Контроль допуска для сложных токарных деталей

Многоосный станок не гарантирует работоспособность процесса. Планирование допусков должно начинаться с функциональных баз чертежа.

Критические характеристики могут включать в себя:

·  Диаметры подшипников и отверстий

·  Биение и концентрические связи

·  Отверстие истинного положения

·  Угловая ориентация

·  Расположение плеч

·  Геометрия резьбы

·  Положение фрезерованного элемента

Там, где это возможно, критические детали должны быть обработаны с использованием единых базовых точек до того, как заготовка будет выпущена.

Проверка может включать проверку первого изделия, измерение на КИМ, измерение в процессе работы, компенсацию смещения инструмента, измерение шероховатости поверхности и использование специальных датчиков в зависимости от чертежа.

Избегайте применения излишне жестких допусков к некритическим функциям. Чрезмерные требования к допускам увеличивают время обработки, затраты на контроль и риск брака без улучшения функциональности детали.

Применение комплексной токарной обработки с ЧПУ

Сложные валы.  Приводные валы, валы приводов и прецизионные шпиндели часто сочетают в себе седла подшипников, резьбу, канавки, лыски и поперечные отверстия.

Соединения робота:  может потребоваться точное совмещение диаметров с монтажными отверстиями, функциями энкодера, кабельными проходами или фрезерованными интерфейсами.

Гидравлические компоненты:  клапаны, фитинги, сопла и гидравлические компоненты часто сочетают в себе отверстия, уплотнительные поверхности, резьбу, радиальные отверстия и пересекающиеся отверстия.

Автомобильные детали:  компоненты трансмиссии, корпуса датчиков, валы и фитинги могут выиграть от автоматизированной токарной обработки, приводного инструмента и обработки подшпинделя.

Промышленные сборки.  Муфты, разъемы, компоненты приводов, ролики и прецизионное оборудование часто сочетают в себе геометрию вращения с просверленными или фрезерованными элементами.

Когда следует выбирать токарно-фрезерную обработку?

Рассмотрим токарно-фрезерный процесс, когда деталь:

·  Имеет преимущественно цилиндрическую форму, но содержит фрезерованные элементы.

·  Требуются радиальные или смещенные от центра отверстия.

·  Включает лыски, пазы, шпоночные пазы или карманы.

·  Имеет тесные позиционные связи между объектами

·  Требует механической обработки с обоих концов

·  Трудно точно переместить второстепенные приспособления

·  Преимущества автоматизации процесса от прутка до готовой детали

Целью не является использование самой сложной машины. Это выбор простейшего маршрута обработки, который надежно соответствует требованиям к геометрии, допускам, качеству и производству..

Токарная обработка с ЧПУ в Dawang Precision

Dawang Precision имеет 27-летний опыт точного производства  и более 400 современных станков , включая обрабатывающие системы Röders и 5-осевые станки Mazak..

Наши возможности поддерживают прецизионную токарную, фрезерную, многоосную обработку на станках с ЧПУ и производство сложных деталей — от прототипов до серийного производства.

Для сложных токарных деталей наша команда инженеров оценивает весь маршрут производства, включая стратегию исходных данных, фиксацию заготовки, последовательность обработки, доступ к инструменту, соотношения допусков и требования к контролю, чтобы определить, подходит ли традиционная токарная обработка или более интегрированная стратегия обработки.

Часто задаваемые вопросы

В1: Что такое приводной инструмент при токарной обработке с ЧПУ?

В приводном инструменте используются приводные вращающиеся инструменты на токарном центре с ЧПУ для выполнения сверления, нарезания резьбы, фрезерования и прорезания пазов без переноса детали на отдельный фрезерный станок.

В2: В чем разница между обработкой по оси C и оси Y?

Ось C управляет угловым положением или вращением шпинделя. Ось Y обеспечивает смещенное от центра линейное перемещение инструмента для эксцентричных отверстий, пазов, карманов и других элементов вдали от центральной линии шпинделя.

В3: Зачем использовать субшпиндель?

Субшпиндель получает деталь от главного шпинделя и позволяет выполнять обработку с задней стороны с меньшим количеством ручной переустановки, помогая поддерживать взаимосвязь элементов спереди и сзади.

Вопрос 4: Всегда ли фрезерно-токарная обработка лучше обычной токарной обработки?

Нет. Простые цилиндрические детали могут быть более экономичными на обычных токарных станках с ЧПУ. Токарно-фрезерная обработка обеспечивает большую ценность, когда деталь сочетает в себе токарную обработку с фрезерованием, сверлением, смещением от центра, угловыми или задними элементами.

Вопрос 5: Может ли токарно-фрезерная обработка улучшить контроль допуска?

Это может уменьшить количество ошибок, связанных с несколькими настройками, сохраняя привязку связанных элементов к согласованным исходным данным обработки. Окончательная точность по-прежнему зависит от оснастки, крепления, термической стабильности, контроля процесса и проверки.

Получите бесплатный обзор DFM для ваших сложных токарных деталей

Если ваш компонент имеет диаметры с жесткими допусками, поперечные отверстия, смещенные от центра элементы, фрезерованные лыски, сложную резьбу или фронтальную обработку , отправьте свои чертежи  в формате STEP и PDF команде инженеров Dawang Precision.

Мы рассмотрим геометрию, стратегию базирования, требования к допускам, крепление заготовки, доступ к инструменту и подходящий маршрут токарной обработки с ЧПУ или токарно-фрезерной обработки  .

Отправьте свои чертежи STEP/PDF для бесплатной оценки DFM. Наша инженерная команда ответит в течение 24 часов.