Soustružení: Klíčové zkušenosti a metodiky

Soustružení je obráběcí proces prováděný na soustruhu, který je klíčovým aspektem strojírenské výroby. V tomto procesu se rotující obrobek tvaruje pomocí řezného nástroje zvaného soustruh. Soustruhy se používají především k opracování součástí, jako jsou hřídele, kotouče a pouzdra, které mají rotující povrchy. Jsou nejběžněji používaným typem obráběcího stroje ve výrobě i opravárenství.

Dovednosti soustružníků jsou nekonečné. Nejběžnější soustružníci nevyžadují příliš vysoké dovednosti. Lze je rozdělit do pěti kategorií, které jsou ve společnosti nejrozšířenější.

1. Běžní obsluha mechanických soustruhů, jednoduchá a snadno se učící, továrna na zpracování CNC soustruhů.

2. Obsluha soustruhů na formy, zejména ti, kteří se specializují na přesné soustruhy na plastové formy, musí dodržovat přísné požadavky týkající se nástrojů a přesných rozměrů. Je důležité pochopit, které typy oceli poskytují dobrý lešticí efekt a dosahují zrcadlového lesku. Měli byste také vědět, zda je výrobek z této sady forem vyroben z ABS nebo jiného typu plastu, a také jaká je elasticita plastových dílů měřená v milimetrech. Kromě toho je třeba zvážit mnoho dalších běžně známých aspektů. Hotové díly by měly mít vysoce kvalitní povrchovou úpravu, měly by se snadno leštit a měly by dosahovat zrcadlového efektu. Pevný základ v principech plastových forem je nezbytný.

3. Soustružníci pracují s různými nástroji, jako jsou výstružníky, vrtáky, frézy na slitiny a stopky nástrojů. Tento typ soustružnické operace je často nejjednodušší, ale může být poměrně únavný. Tyto nástroje se obvykle vyrábějí hromadně, přičemž mezi nejběžnější typy patří nástroje s dvojitým středem, kuželovitostí a modulem tečení.
Pro dosažení co nejrychlejších a nejefektivnějších výsledků je nezbytné minimalizovat opotřebení nástroje. Tvrdost materiálů zpracovávaných tímto typem soustruhu je téměř stejně vysoká jako u kvalitního nože z bílé oceli. Kvalita broušení nožů ze slitin přímo souvisí s kvalitou hotových výrobků.

4. Obsluha soustruhu na velkých zařízeních: tento typ obsluhy soustruhu musí mít pokročilé dovednosti a při používání vertikálního soustruhu je zapotřebí více školení.

Příklad: Pro otáčení klikovou hřídelí si musíte nejprve několikrát opakovaně přečíst výkres, který z nich opracovat jako první a který později, zda provést broušení bez broušení nebo přímo opracovat na míru, zda je závit pozitivní nebo negativní…

5. Obsluha CNC soustruhu: tento typ obsluhy soustruhu je nejjednodušší a zároveň nejobtížnější. V první řadě musíte umět číst výkresy, programovat, převádět vzorce a používat nástroje.

Přechod k procesu

Soustruh je obráběcí stroj používaný k otáčení obrobku a zároveň umožňuje lineární nebo zakřivený pohyb řezného nástroje. Tento proces mění tvar a velikost obrobku tak, aby splňoval specifické konstrukční požadavky.

Soustružení je metoda řezání prováděná na soustruhu, při které se obrobek otáčí vzhledem k nástroji. V tomto procesu je řezná energie dodávána primárně rotujícím obrobkem, nikoli samotným řezným nástrojem. Soustružení je jednou z nejzákladnějších a nejpoužívanějších metod obrábění a hraje klíčovou roli ve výrobě. Je obzvláště vhodné pro vytváření rotačních ploch. Většinu obrobků s takovými plochami lze opracovat soustružnickými technikami, včetně vnitřních a vnějších válcových ploch, vnitřních a vnějších kuželových ploch, čelních ploch, drážek a závitů, jakož i dalších rotačních tvarů. Primárními nástroji používanými v tomto procesu jsou soustružnické nástroje.

Mezi různými typy obráběcích strojů na kov jsou soustruhy nejčastěji používané a tvoří asi 50 % z celkového počtu obráběcích strojů. Soustruhy mohou nejen využívat soustružnické nástroje pro tvarování obrobků, ale také vrtačky, výstružníky, závitníky a vroubkovací nástroje k provádění operací, jako je vrtání, vystružování, řezání závitů a vroubkování. V závislosti na charakteristikách procesu, tvaru uspořádání a konstrukčních prvcích lze soustruhy rozdělit do několika typů, včetně horizontálních soustruhů, podlahových soustruhů, svislých soustruhů, revolverových soustruhů a kopírovacích soustruhů, přičemž horizontální soustruhy jsou nejrozšířenější.

Bezpečnostní a technické problémy

Soustružení je nejčastěji používaným typemobrábění ve výrobním průmyslu. Zahrnuje různé soustruhy, značný počet pracovníků, širokou škálu obráběcích možností a četné nástroje a přípravky. V důsledku toho je obzvláště důležité řešit bezpečnostní a technické otázky související se soustružením. Klíčové úkoly jsou následující:

1. Poškození způsobené třískami a ochranná opatření.

Různé ocelové díly, které se obrábějí na soustruzích, vykazují dobrou houževnatost. Během soustružení jsou třísky produkované obvykle plastické a zvlněné s relativně ostrými hranami. Při řezání ocelových dílů vysokými rychlostmi se mohou tvořit rozžhavené a protáhlé třísky, které představují riziko zranění. Tyto třísky se mohou snadno zamotat do obrobku, řezného nástroje a držáku nástroje.

Pro zajištění bezpečnosti by se měly železné háky podle potřeby často používat k čištění nebo lámání třísek. V případě potřeby by se měl stroj zastavit, aby se třísky odstranily, a nikdy se nesmí odstraňovat ani lámat ručně. Aby se zabránilo poškození a lámání třísek, běžně se používají opatření pro regulaci toku třísek a ochranné přepážky. Mezi účinné strategie lámání třísek patří broušení drážek nebo stupňů pro lámače třísek na soustružnickém nástroji, použití vhodných lámačů třísek a mechanické upínání nástroje.

2. Upínání obrobků.

Během soustružení může dojít k různým nehodám, které mohou poškodit obráběcí stroj, zlomit nástroj nebo ho udeřit a způsobit pád nebo vyletění obrobku, což může vést ke zranění osob v důsledku nesprávného upnutí. Pro zajištění bezpečné výroby během soustružení je nezbytné věnovat zvláštní pozornost upínání obrobku.

Pro díly různých velikostí a tvarů je nutné zvolit vhodné upínače. Ať už se používá tříčelisťové sklíčidlo, čtyřčelisťové sklíčidlo nebo specializovaný upínač, musí být spojení s vřetenem stabilní a spolehlivé. Obrobek by měl být bezpečně a pevně upnut, aby se zabránilo jakémukoli pohybu.

U větších obrobků lze použít pouzdro, které zajistí, že se obrobek při otáčení vysokými rychlostmi a za nízkých řezných sil neposune, nespadne ani neuvolní. V případě potřeby lze upínání dále posílit použitím středového prvku nebo středového rámu. Kromě toho je důležité klíč ihned po upnutí vyjmout, aby se předešlo nehodám.

3. Bezpečný provoz.

Před použitím obráběcího stroje je nutné provést jeho kompletní kontrolu, aby se zajistil jeho dobrý stav. Obrobek a nástroj musí být bezpečně upnuty ve správné poloze, aby byla zaručena stabilita a spolehlivost. Stroj musí být zastaven při výměně nástrojů, vkládání a vyjímání obrobku nebo při měření obrobku.

Je důležité se nedotýkat ani neotírat rotujícího obrobku rukou nebo bavlněnou nití. Řezná rychlost, posuv a pracovní hloubka by měly být zvoleny vhodně a přetížení obrábění není povoleno. Obrobky, upínací přípravky a další předměty by se navíc neměly umisťovat na hlavu stroje, držák nástroje ani na povrch lože.

Při používání pilníku přesuňte soustružnický nástroj do bezpečné polohy. Pravou ruku držte vpředu a levou vzadu, abyste zabránili zachycení rukávů. Za používání a údržbu obráběcího stroje by měla být zodpovědná určená osoba; neoprávněné osoby jej nesmí obsluhovat.

Poznámky

Technologie obrábění CNC soustruhu je podobná jako u běžného soustruhu, ale protože...CNC soustruhse jednou upne a všechny soustružnické procesy provádí plynule a automaticky, je třeba dbát na následující aspekty.

1. Rozumný výběr řezných parametrů

Pro efektivní obrábění kovů je třeba zvážit tři hlavní faktory: zpracovávaný materiál, řezné nástroje a řezné podmínky. Tyto faktory ovlivňují dobu obrábění, životnost nástroje a kvalitu obrábění. Ekonomická a efektivní metoda obrábění vyžaduje pečlivý výběr řezných podmínek.

Tři klíčové prvky řezných podmínek – řezná rychlost, posuv a hloubka řezu – přímo ovlivňují poškození nástroje. S rostoucí řeznou rychlostí se zvyšuje teplota hrotu nástroje, což vede k mechanickému, chemickému a tepelnému opotřebení. Například 20% zvýšení řezné rychlosti může vést ke zkrácení životnosti nástroje na polovinu.

Vztah mezi podmínkami posuvu a opotřebením hřbetu nástroje se projevuje ve velmi malém rozsahu. Pokud je však rychlost posuvu příliš vysoká, zvyšuje se teplota řezu, což může vést k značnému opotřebení hřbetu. Zatímco hloubka řezu má na nástroj menší vliv než řezná rychlost a posuv, řezání v malé hloubce může způsobit vytvoření kalené vrstvy materiálu, což může negativně ovlivnit životnost nástroje.

Při volbě řezné rychlosti by uživatelé měli zvážit obráběný materiál, jeho tvrdost, aktuální řezné podmínky, typ materiálu, rychlost posuvu a hloubku řezu. Nejvhodnější podmínky obrábění závisí na těchto faktorech, přičemž ideálním scénářem je pravidelné a stabilní opotřebení, které maximalizuje životnost nástroje.

V praxi je však životnost nástroje ovlivněna také faktory, jako je opotřebení nástroje, změny velikosti obrobku, kvalita povrchu, hluk při řezání a teplo při obrábění. Proto by měly být podmínky obrábění analyzovány na základě skutečné situace. U náročných materiálů, jako je nerezová ocel a žáruvzdorné slitiny, lze použít chladicí kapaliny nebo zvolit nástroje se zvýšenou tuhostí.

Obecný kód

Obecný procesní předpis pro soustružení (JB/T9168.2-1998)

Upínání soustružnických nástrojů

1) Nástrojová lišta by neměla příliš vyčnívat z držáku nástroje. Obecně by délka neměla překročit 1,5násobek výšky nástrojové lišty (s výjimkou soustružení otvorů, drážek atd.).

2) Středová čára nástrojové lišty by měla být kolmá nebo rovnoběžná se směrem řezání.

3) Nastavení výšky hrotu nástroje:
Při soustružení čelních ploch, kuželových ploch, závitů, tvářecích ploch a řezání plných obrobků by špička nástroje měla být obecně ve stejné výšce jako osa obrobku.
Při hrubování vnějších kružnic a dokončování otvorů by měla být špička nástroje obecně výše než osa obrobku.
Při soustružení štíhlých hřídelí, hrubování otvorů a řezání dutých obrobků by měla být špička nástroje obecně mírně níže než osa obrobku.

4) Osa úhlu hrotu nástroje pro soustružení závitů by měla být kolmá k ose obrobku.

5) Při upínání soustružnického nástroje by mělo být těsnění pod nástrojovou lištou málo ploché a šrouby, které drží soustružnický nástroj dole, by měly být utažené.

Upínání obrobku

- Při upínání obrobku pomocí tříčelisťového samostředicího sklíčidla pro hrubovací nebo jemné soustružení, pokud je průměr obrobku menší než 30 mm, neměla by délka přesahu překročit pětinásobek průměru. Pokud je průměr obrobku větší než 30 mm, neměla by délka přesahu překročit trojnásobek průměru.

- Při upínání nepravidelných a těžkých obrobků pomocí čtyřčelisťového jednočinného sklíčidla, čelní desky, úhelníku nebo ohýbané desky je nezbytné přidat protizávaží.

- Při obráběníCNC obrábění hřídelíobrobků mezi hroty se před zahájením soustružení ujistěte, že osa hrotu koníku je zarovnána s osou vřetena soustruhu.

- Pro štíhlé hřídele obráběné mezi dvěma hroty by měla být použita upínací luneta nebo středová luneta. Během obrábění věnujte pozornost nastavení horní utahovací síly hrotu a zajistěte správné mazání jak úvrati, tak i středové lunety.

- Při použití koníku co nejméně vysouvejte pouzdro, abyste minimalizovali vibrace.

- Při upínání obrobku s malou dosedací plochou a vysokou výškou na vertikálním soustruhu použijte zvýšenou upínací čelist. Kromě toho by měla být na vhodném místě přidána táhla nebo přítlačná deska pro zajištění obrobku.

- Při soustružení odlitků a výkovků s kotoučovým a pouzdrovým tvarem správně zarovnejte neopracovaný povrch, aby byla po opracování zajištěna rovnoměrná tloušťka stěny obrobku.

Soustružení

- Při soustružení stupňovité hřídele se obecně doporučuje nejprve soustružit díl s větším průměrem, aby se zajistila tuhost, a poté díl s menším průměrem.

- Aby se zabránilo deformaci obrobku, měly by být před jemným soustružením hřídele provedeny drážky.

- Při jemném soustružení hřídele se závitem by se nezávitová část měla po zpracování závitu obvykle jemně soustružit.

- Před vrtáním je nutné čelní plochu obrobku zploštit. V případě potřeby by se měl nejprve vyvrtat středový otvor.

- Při vrtání hlubokých otvorů je vhodné nejprve vyvrtat vodicí otvor.

- Pro otvor o průměru mezi 10 mm a 20 mm by měl být průměr řezného nástroje 0,6 až 0,7násobek průměru obráběného otvoru. Při obrábění otvoru o průměru větším než 20 mm by se obecně měl používat řezný nástroj s upínací hlavou.

- Při soustružení více závitů nebo šneků by se měl po seřízení výměnného ozubeného kola provést zkušební řez.

- Při použití automatického soustruhu seřiďte relativní polohu nástroje a obrobku podle seřizovací karty obráběcího stroje. Po provedení seřízení proveďte zkušební soustružení. Výroba může pokračovat až po potvrzení, že první kus je kvalifikovaný. Během zpracování průběžně sledujte opotřebení nástroje a velikost a drsnost povrchu obrobku.

- Při soustružení na vertikálním soustruhu se po nastavení držáku nástroje vyvarujte bezdůvodného pohybu příčného nosníku.

- Pokud existují požadavky na toleranci polohy pro příslušné povrchy obrobku, snažte se dokončit soustružení v jediném upnutí.

- Při soustružení válcového polotovaru ozubeného kola musí být jak otvor, tak i referenční čelní plocha opracovány jedním upnutím. V případě potřeby by měla být na čelní ploše vysoustružena značkovací čára v blízkosti roztečné kružnice ozubeného kola.

Běžné problémy

Pokud se běžné soustruhy používají k řezání závitů s velkým stoupáním pod značnou silou, může sedlo lože někdy vibrovat. Tyto vibrace mohou vést k vlnění na obrobeném povrchu nebo dokonce způsobit zlomení nástroje. Studenti se často setkávají s problémy, jako je propíchnutí nebo zlomení nástroje při řezání. K těmto problémům přispívá několik faktorů. Tento článek se primárně zabývá tímto jevem a navrhuje řešení analýzou sil působících na nástroj.

Příčina a příčina problému

Při obrábění závitů s menšími stoupáními se obvykle používá metoda přímého řezání. Tato metoda zahrnuje řezání ve směru kolmém k ose obrobku. Na druhou stranu u závitů s většími stoupáními se často používá metoda levo-pravého řezání s výpůjčkou, aby se snížila řezná síla. Tato technika umožňuje pohyb malého suportu, což umožňuje soustružnickému nástroji závitů řezat střídavě levou i pravou řeznou hranou.

Při soustružení závitů je pohyb upínacího lůžka řízen otáčením dlouhého vodicího šroubu, který pohání pohyb dělené matice. V ložisku dlouhého vodicího šroubu je axiální mezera a také axiální mezera mezi dlouhým vodicím šroubem a dělenou maticí. Když se pravotočivý šnek otáčí při použití metody řezání vlevo a vpravo, nástroj je vystaven síle (P) vyvíjené obrobkem (při zanedbávání tření mezi třískou a přední řeznou hranou, jak je znázorněno na obrázku 1). Tuto sílu (P) lze rozložit na axiální sílu (Px) a radiální sílu. Axiální síla (Px) je v souladu se směrem posuvu nástroje. Nástroj přenáší tuto axiální sílu (Px) na upínací lůžko, což způsobuje jeho rychlý a silný pohyb směrem ke straně s mezerou. V důsledku toho nástroj osciluje tam a zpět, což vede k zvlněnému obrobenému povrchu a v některých případech i k jeho zlomení.

Při použití levé hlavní řezné hrany není pozorován žádný jev ovlivňující řez. Místo toho je axiální síla (P_x) působící na nástroj směrována opačně než je směr posuvu a působí tak, aby se eliminovala případná mezera. Během tohoProces CNC obrábění, sedlo udržuje rovnoměrnou rychlost.

Pohyb středního saní se děje otáčením šroubu, který pohání pohyb matice. V ložisku šroubu je však axiální mezera, stejně jako axiální mezera mezi šroubem a maticí.

Při řezání na soustruhu působí na přední břit nástroje (který má čelní úhel) síla \( P \) vyvíjená obrobkem. Pro jednoduchost budeme zanedbávat jakékoli tření mezi třískou a předním břitem, jak je znázorněno na obrázku 2.

Sílu (P) lze rozložit na dvě složky: (P_z) (axiální složka) a (Q) (radiální složka). Radiální složka síly (Q) se shoduje se směrem posuvu řezného nástroje a tlačí nástroj do obrobku. Tato akce způsobí, že se střední saně posune směrem k mezeře, což může vést k náhlému propíchnutí řezného nástroje obrobkem. Toto propíchnutí může následně vést ke zlomení nástroje nebo ohnutí obrobku.

Řešení

Při soustružení závitů s velkými stoupáními a použití metody řezání levým a pravým výpůjčním nástrojem je důležité nastavit nejen příslušné parametry soustruhu, ale také odpovídající vůli mezi ložem a lištou lože. Tato vůle by měla být nastavena mírně menší, aby se zvýšilo tření během pohybu a snížila se pravděpodobnost pohybu lože. Je však zásadní, aby tato vůle byla vhodně nastavena, aby se lože mohlo stále pohybovat plynule. Dále je třeba minimalizovat vůli středního suportu.

U malého suportu upravte jeho utažení tak, aby bylo mírně těsné, což pomůže zabránit posunu nástroje během soustružení. Pro zvýšení stability co nejvíce zkraťte délku obrobku a nástrojové lišty. Při řezání používejte, kdykoli je to možné, levý hlavní kotouč. Pokud řežete pravým hlavním kotoučem, snižte množství zpětného řezu a zvyšte úhel sklonu pravého hlavního kotouče. Ujistěte se, že je hrana kotouče rovná a ostrá, abyste minimalizovali axiální složku síly (Px) působící na nástroj. Větší úhel sklonu pravého hlavního kotouče vede k lepšímu výkonu.

Pokud se chcete dozvědět více nebo se zeptat, neváhejte nás kontaktovatinfo@anebon.com

S přední technologií společnosti Anebon a naším duchem inovací, vzájemné spolupráce, výhod a rozvoje vybudujeme společně s vaším váženým podnikem prosperující budoucnost jako výrobce OEM.CNC soustružené komponenty, soustružení kovových dílů,CNC frézování ocelových dílů.