Токарные станки с ЧПУ: Полное руководство по выбору

Для рентабельной обработки колес необходимы высокая точность и скорость. Это руководство поможет вам выбрать правильные инструменты с ЧПУ для обработки больших диаметров и прерывистых резов. Вы узнаете, как выбрать марки и геометрию пластин, чтобы снизить себестоимость обработки одного колеса.

Какие режущие инструменты требуются для обточки колес с ЧПУ?

Токарная обработка колес отличается от стандартных токарных работ тем, что вы имеете дело с большими диаметрами и смешанными материалами. Большинство колес легковых автомобилей имеют диаметр от 380 мм до 560 мм. Поэтому при каждом вращении детали ваш инструмент проходит очень длинный путь.

Вам не понадобится сотня различных инструментов. Для большинства работ с колесами требуется пять определенных видов. К ним относятся:

Токарные вставки
Расточные бруски
Инструменты для обработки канавок
Резьбонарезные вставки
Инструменты PCD
Пластины из КНБ

Вам необходимо разработать специальную стратегию оснастки, потому что на таких крупных деталях тепло накапливается гораздо быстрее.

Стратегия изготовления инструмента для токарной обработки колес

Большие алюминиевые или стальные диски создают значительную центробежную силу. Если вы используете стандартные инструменты, вы столкнетесь с вибрацией. Причина в том, что колеса имеют тонкие стенки и сложную форму.

Вы должны учитывать прерывистые срезы, когда инструмент проходит над спицей или отверстием под болт. Эти зазоры могут мгновенно сломать хрупкую вставку. Например, колесо с пятью отверстиями для болтов создает 2500 ударов каждую минуту при скорости вращения 500 об/мин.

Как прочитать задание на обточку колеса перед выбором инструмента?

Прежде чем выбрать инструмент, проверьте твердость материала. Это литой алюминий или кованая сталь? Посмотрите на чертеж, нет ли жестких допусков в центральном отверстии.

Даже небольшое биение в 0,03 мм может вызвать вибрацию автомобиля на высоких скоростях. Необходимо определить, где находятся прерывистые разрезы. Если вы проигнорируете эти детали, вы выберете вставку, которая будет слишком быстро изнашиваться.

5 важных типов инструментов для токарной обработки колес с ЧПУ

Какова функция каждого инструмента для обточки колес? Поймите это, и вы не будете тратить деньги на неправильное оборудование.

Токарные вставки

Вы используете токарные вставки для удаления основной массы материала с внешнего диаметра и торца колеса. Здесь вам понадобятся вставки, способные выдерживать сильный нагрев и постоянное трение.

Расточные брусья

Отверстие в ступице - самая важная для безопасности часть колеса. Оно должно быть идеально отцентрировано. Поскольку отверстие глубокое, вам потребуется жесткая расточная штанга. Если пруток слишком тонкий, он будет гнуться. Поэтому соотношение длины и диаметра не должно превышать 4:1.

Если вы используете слишком длинный стальной пруток, это приведет к появлению дребезга. Используйте чистовую подачу от 0,05 мм до 0,1 мм на оборот, чтобы отверстие было гладким.

Инструменты для обработки канавок

В месте прилегания шины к колесу. Для этого требуется особый профиль. Вы используете пазовальные инструменты чтобы прорезать эти узкие каналы. Проблема в том, что стружка может застрять в этих узких местах. Поэтому необходимо выбрать инструмент с хорошим контролем стружки.

Для канавок стопорных колец необходим допуск плюс-минус 0,05 мм. Я рекомендую использовать шлифованные вставки, поскольку они более точны, чем спеченные.

Резьбонарезные вставки

Некоторые колеса требуют резьбовых отверстий для стержней клапанов или декоративных болтов. Для этого используются специализированные резьбонарезные вставки. Точность крайне важна, поскольку плохая резьба означает, что колесо не сможет удерживать воздух. Чтобы убедиться в прочности корня резьбы, следует использовать полнопрофильные вставки.

Инструменты PCD

Инструменты из поликристаллического алмаза важны для получения блестящей алмазной огранки. PCD намного тверже карбида. Поэтому он обеспечивает яркую, отражающую поверхность. Он может долгое время сохранять чистоту поверхности (Ra) от 0,2 до 0,4 микрона. Вы обнаружите, что один Вставка PCD может обработать от 3 000 до 5 000 колес, прежде чем ему потребуется ремонт.

Вставки из КНБ

Пластины из КНБ обычно не используются для обработки алюминиевых кругов. В основном они используются для твердого точения закаленной стали, чугуна или других деталей, связанных с абразивными черными металлами. При высокой твердости заготовки обычные твердосплавные пластины могут быстро изнашиваться или не обеспечивать стабильную чистоту поверхности.

Для колес из закаленной стали или деталей колес из закаленной стали пластины из КНБ могут обеспечить лучшую износостойкость, теплостойкость и стабильность размеров при чистовой обработке. Однако не следует рассматривать CBN как универсальный инструмент для обточки колес. Для колес из алюминиевых сплавов обычно больше подходят инструменты PCD или острополированные твердосплавные вставки.

Какую марку вставки выбрать для материала колеса?

Сравнительная таблица марок токарных пластин для колес с ЧПУ

Категория материала	Рекомендуемый класс вставки	Тип и толщина покрытия
Алюминиевый сплав (например, A356, A357)	N-Grade	Без покрытия или DLC
Высококремнистый алюминий (>12% Si)	N-Grade (PCD)	Н/Д
Чугун	K-Grade (CVD-покрытие или карбид K10)	CVD (10-20 микрон)
Сталь / кованая сталь	P-Grade	PVD (2-5 микрон) или CVD
Закаленная сталь (>45 HRC)	H-Grade (CBN)	Н/Д

Выбор материала определяет класс вставки. Если вы используете не тот материал, инструмент либо расплавится, либо рассыплется.

Колеса из алюминиевого сплава

Большинство алюминиевых дисков содержат около 7 процентов кремния. Этот материал мягкий, но он прилипает к инструментам. Это называется "наращенная кромка". Твердый сплав без покрытия очень острый, что помогает прорезать алюминий.

Но для крупносерийного производства лучше использовать PCD. Он не вступает в реакцию с алюминием, поэтому металл не прилипает к инструменту.

Алюминий с высоким содержанием кремния (A380 / A390)

В сплавах типа A380 содержание кремния превышает 12 процентов. Этот кремний подобен песку. Он очень абразивный. Если использовать стандартный карбид на кругах с высоким содержанием кремния, инструмент затупится в считанные минуты.

Причина в том, что кремний действует как точильный камень. PCD - единственный материал, достаточно твердый, чтобы противостоять такому истиранию. В таких условиях он служит в 20-50 раз дольше, чем карбид.

Чугунные заготовки для колес

Чугун хрупок и образует пыльную стружку. Он создает большое количество тепла. Вам следует использовать вставки с CVD-покрытием, потому что покрытие получается толстым, обычно от 10 до 20 микрон. Такие покрытия действуют как тепловой экран. Серый чугун можно обрабатывать на скоростях от 200 до 350 м/мин.

Стальные и кованые колеса

Кованая сталь очень прочна. Вам нужна вставка, которая будет прочной, чтобы не скалываться, но и твердой, чтобы не изнашиваться. Здесь следует использовать PVD-покрытия, поскольку они более тонкие, обычно от 2 до 5 микрон, и очень прочные. Эксперты рекомендуют для кованой стали скорость от 150 до 250 м/мин.

Сравнительная таблица марок и материалов вставок

Материал	Рекомендуемый класс	Технология нанесения покрытий	Диапазон скоростей (м/мин)
Алюминиевый сплав (A356/A357)	N-Grade	Без покрытия / полированный	300 - 500
Высококремнистый алюминий (>12% Si)	PCD	Н/Д	500 - 1,500
Чугун (Грей/Дютиль)	K-Grade	CVD (10-20 микрон)	150 - 350
Кованая сталь	P-класс (P10 - P25)	PVD (2-5 микрон)	150 - 250
Закаленная сталь (>45 HRC)	H-Grade (CBN)	Н/Д	Переменный (сильный нагрев)

Руководство по геометрии вставок для токарных кругов с ЧПУ

Геометрия - это форма инструмента. Она определяет, как инструмент входит в металл и как из него выходят отходы.

Форма вставки - CNMG vs. DNMG vs. WNMG

CNMG: Это алмазная форма с углом 80 градусов. Она очень прочная и отлично подходит для черновой обработки.
DNMG: Это бриллиант с температурой 55 градусов. Он более тонкий. Вы используете его для работы в узких углах, где CNMG не поместится.
WNMG: У него шесть режущих кромок. Это очень экономично, так как вы получаете больше кромок за свои деньги.

Углы наклона и рельефа

Алюминий требует положительной грабли. Это означает, что инструмент похож на острый нож. Для алюминия следует использовать углы рельефа между 11 и 15 градусами. Чугун нуждается в отрицательной граблине. Это означает, что кромка будет тупой и прочной. Для этих твердых металлов угол рельефа должен составлять от 7 до 11 градусов.

Выбор чипбрейка

Алюминий часто образует длинные, нитевидные стружки. Они могут намотаться на колесо и поцарапать его. Вам нужен стружколом, который скручивает металл до тех пор, пока он не сломается. Но проблема в том, что стружколомы работают только при правильной скорости подачи. Всегда смотрите руководство производителя, чтобы выбрать правильный диапазон подачи.

Радиус угла

Большой радиус угла делает инструмент более прочным. Для черновой обработки вблизи отверстий под болты используйте радиус от 0,8 мм до 1,2 мм. Для чистовой обработки торца колеса лучше использовать радиус 0,4-0,8 мм. Если вы используете расточной брусок, радиус должен быть небольшим, около 0,2 мм, чтобы предотвратить вибрацию.

Вставки для стеклоочистителей

Скребки имеют плоский участок на кромке. Благодаря этому при движении инструмента поверхность становится гладкой. Вы можете использовать скорость подачи 0,2-0,3 мм на оборот и при этом получить идеальное качество обработки. Это намного быстрее, чем скорость подачи 0,05 мм, которая требуется при использовании стандартной пластины.

CVD против PVD против карбида без покрытия

Покрытия - это тонкие слои на инструменте, которые улучшают его работу.

CVD (TiCN / Al2O3)

CVD-покрытия наносятся при очень высоких температурах. Это позволяет получить толстый слой, который остается твердым, даже когда инструмент раскален добела. Поскольку покрытие толстое, оно лучше всего подходит для высокоскоростной токарной обработки чугуна.

PVD

PVD-покрытия более тонкие. Поскольку они тонкие, кромка инструмента остается очень острой. Используйте PVD, когда вам нужно резать сталь или когда инструмент должен выдерживать множество мелких ударов без сколов.

Твердый сплав без покрытия и PCD

Для алюминия покрытие иногда делает кромку более тупой. Инструменты без покрытия или PCD обеспечивают максимально острую кромку. Причина в том, что алюминий не так легко прилипает к этим поверхностям. Для любого предприятия, изготавливающего более 1000 колес в месяц, PCD всегда будет самым дешевым вариантом в долгосрочной перспективе.

5 распространенных проблем с токарным инструментом и их решения

Даже с самыми лучшими инструментами случаются проблемы. Вот как их можно решить.

Встраиваемая кромка (BUE) на алюминиевых колесах

BUE происходит, когда алюминий плавится на наконечнике инструмента. Причиной обычно является низкая скорость резания. Чтобы это исправить, необходимо увеличить скорость выше 400 м/мин. Кроме того, используйте инструмент с очень острой и полированной верхней поверхностью.

Скол вставки на прерывистых срезах

Если ваша вставка раскалывается, скорее всего, она слишком хрупкая. Вам следует перейти на более жесткую марку. Также попробуйте снизить скорость резания на 20 или 30 процентов, когда инструмент проходит над отверстиями под болты. Это уменьшит силу удара.

Плохая чистота поверхности на алмазных гранях

Если поверхность выглядит тусклой, скорее всего, кромка PCD изношена. Глазами износа не видно, поэтому воспользуйтесь микроскопом. Если инструмент в порядке, проверьте станок на биение. Даже 0,005 мм биения в шпинделе может испортить качество обработки.

Быстрое изнашивание инструмента на высококремнистом алюминии

Если ваш твёрдосплавные вставки изнашиваются после 30 или 50 кругов, материал слишком абразивный. Скорее всего, вы режете сплав с высоким содержанием кремния. Единственное решение - перейти на PCD. Вы увидите, как срок службы инструмента увеличится с 50 до более чем 2 000 кругов.

Болтание при вращении отверстия колеса

Болтовня похожа на крик высокого тона. Это происходит, когда полоса скуки слишком длинная. Правило заключается в том, чтобы держать планку как можно короче. Если дребезжание не прекращается, проверьте, не ослаблен ли резцедержатель. Незакрепленный держатель всегда вызывает вибрацию.

Как снизить стоимость одного колеса?

Прибыль рождается из эффективности. Вот как вы экономите деньги.

Оптимизация скорости резания и подачи

Вы можете работать с PCD на очень высоких скоростях - от 800 до 1 500 м/мин. Для обработки алюминия карбидом без покрытия следует придерживаться скорости от 300 до 500 м/мин. Если вы подберете правильную скорость, то сможете удвоить срок службы инструмента. Это означает, что со временем вы будете покупать меньше пластин.

Стратегия использования охлаждающей жидкости при обточке колес

Алюминий часто лучше режется на воздухе или с небольшим количеством масла. Причина в том, что слишком большое количество охлаждающей жидкости может привести к тому, что алюминий будет сильнее прилипать к инструменту. Для стали следует использовать 10-процентную смесь охлаждающей жидкости, чтобы деталь оставалась холодной и смазанной.

Восстановление инструмента PCD

Не выбрасывайте затупившиеся инструменты PCD. Вы можете отправить их на заточку. Это стоит всего 30-40 процентов от стоимости нового инструмента. Вы можете сделать это 3 или 5 раз, прежде чем инструмент закончится. Это делает PCD очень доступным.

Когда индексировать, а когда заменять

Посмотрите на боковую сторону инструмента. Если вы видите гладкую изношенную полосу, значит, пора повернуть вставку на новый угол. Если же на верхней части инструмента имеется глубокая воронка, значит, скорость слишком высока. Поэтому перед установкой нового инструмента следует отрегулировать скорость.

Заключение

Выбор правильного токарного инструмента с ЧПУ требует соответствия марки материала и геометрии формы детали. Приоритетами должны быть жесткость и контроль стружки. Следуя этим шагам, вы будете производить более качественные колеса за меньшее время и сократите общие расходы на оснастку.

Вопросы и ответы

Какой режущий инструмент лучше всего подходит для обработки дисков из алюминиевого сплава?

Я рекомендую карбид без покрытия для черновой обработки и PCD для чистовой. PCD делает поверхность очень гладкой и служит гораздо дольше, чем любой другой материал для алюминия.

Можно ли использовать одни и те же твердосплавные вставки для алюминиевых и чугунных колесных заготовок?

Нет, нельзя. Алюминий нуждается в очень острой и положительной кромке. Чугун нуждается в тупой и отрицательной кромке с толстым покрытием. Если вы смешаете их, то получите некачественные и сломанные инструменты.

Почему мои вставки продолжают скалываться при вращении колес с отверстиями под болты?

Отверстия под болты вызывают сильные удары при прохождении по ним инструмента. Чтобы справиться с этими ударами, следует использовать более твердый сплав и больший радиус угла.

Сколько колес может обработать PCD-пластина, прежде чем ей потребуется ремонт?

На стандартном алюминии можно ожидать от 3 000 до 5 000 колес. Для алюминия с высоким содержанием кремния этот показатель может быть ближе к 2 000. Это все равно намного лучше, чем твердосплавные.

Какая форма пластины лучше всего подходит для обточки наружного и торцевого диаметров колеса за один установ?

CNMG - лучший выбор для большинства работ. Если у вас очень узкие углы, возможно, вам придется перейти на DNMG для таких участков.

Поделитесь этим блогом:

Следуйте за нами:

Продукция

Отправьте запрос сегодня