Części, które wymagają ścisłego dopasowania, odpowiedniego uszczelnienia lub precyzyjnego wyrównania, często wymagają dokładnego stożka. Nawet niewielki błąd może spowodować, że część ulegnie awarii lub nie będzie pasować zgodnie z przeznaczeniem. Toczenie stożkowe jest ważnym procesem wytwarzania części o powierzchniach skośnych. Niniejszy przewodnik wyjaśnia krok po kroku proces toczenia stożkowego, dzięki czemu można uzyskać gładkie, dokładne wyniki i uniknąć kosztownych błędów.
Toczenie stożkowe jest szeroko stosowane w przypadku wałów, komponentów maszyn i zmontowanych części. Jest to również powszechny proces w operacjach tokarek CNC. W poniższych sekcjach przyjrzymy się, jak działa toczenie stożkowe i która metoda jest najlepsza dla Twoich potrzeb.
Czym jest toczenie stożkowe w obróbce skrawaniem?
Toczenie stożkowe to proces cięcia powierzchni, która stopniowo zmienia średnicę wzdłuż długości okrągłego przedmiotu obrabianego. Za pomocą tokarki tworzy się kształt przypominający stożek. Stożek może znajdować się na zewnątrz (zewnętrzny) lub wewnątrz (wewnętrzny) części. Kąt i długość stożka zależą od przeznaczenia części.
Metoda ta jest często stosowana, gdy części muszą być dokładnie dopasowane lub wyrównane - jak wały, sworznie lub uchwyty narzędziowe. Stożki mogą być wycinane za pomocą tokarek ręcznych lub CNC. Każdy typ maszyny ma swój własny sposób ustawiania i kontrolowania cięcia.
Stożki są pomocne, ponieważ ułatwiają pozycjonowanie i blokowanie części. Są samocentrujące, zapewniają dokładne dopasowanie i trzymają się mocno pod wpływem siły. Stożki w narzędziach umożliwiają szybki i powtarzalny montaż. W instalacjach hydraulicznych lub gazowych gwinty stożkowe pomagają tworzyć mocne uszczelnienia.
Jak działa toczenie stożkowe?
Toczenie stożkowe polega na przesuwaniu narzędzia tnącego pod kątem do osi przedmiotu obrabianego, podczas gdy część obraca się w tokarce. Ten ruch pod kątem powoduje stopniową zmianę średnicy na całej długości.
Proces rozpoczyna się od zamocowania przedmiotu obrabianego w uchwycie lub pomiędzy centrami. Następnie operator ustawia kąt stożka. Można to zrobić za pomocą podpórki złożonej, przystawki stożkowej lub poprzez przesunięcie konika. W tokarkach CNC kąt stożka jest wprowadzany bezpośrednio do programu.
Po przygotowaniu konfiguracji, zgrubne cięcia usuwają większość nadmiaru materiału. Lżejsze cięcia wykańczające doprowadzają część do ostatecznego rozmiaru. Dokładność jest sprawdzana za pomocą narzędzi takich jak mikrometry, suwmiarki lub sprawdziany stożkowe. Płynny posuw, ostre krawędzie tnące i odpowiednia prędkość wrzeciona pomagają uzyskać czystą i precyzyjną powierzchnię.
Geometria stożka
Toczenie stożkowe to nie tylko cięcie materiału. Chodzi o kształtowanie przedmiotu obrabianego do określonej i dokładnej formy. Aby zrobić to dobrze, należy zrozumieć podstawową geometrię każdego stożka.
Kąt stożka i jego pomiar
Kąt stożka to kąt pomiędzy stożkową powierzchnią a osią przedmiotu obrabianego. Zazwyczaj jest on mały i mierzony w stopniach. Typowe narzędzia pomiarowe obejmują sinus, kątomierz lub miernik stożka.
Większość stożków jest symetryczna, co oznacza, że kąt jest taki sam po obu stronach. Na przykład, jeśli część ma całkowity kąt 10°, każda strona będzie oddalona o 5° od osi.
Wyjaśnienie współczynnika stożka
Współczynnik zbieżności opisuje, jak bardzo zmienia się średnica na danej długości. Jest on zapisywany jako stosunek, na przykład 1:20. Oznacza to, że na każde 20 mm (lub cali) długości, średnica zmienia się o 1 mm (lub cal).
Współczynnik ten pomaga określić, czy stożek jest stromy czy stopniowy. Stromy stożek, taki jak 1:10, jest używany do szybkiego montażu lub łatwego zwalniania. Płytki stożek, taki jak 1:50, jest lepszy do dokładnego wyrównania.
Wzór matematyczny dla toczenia stożkowego
Oto podstawowa formuła taperingu:
Taper = (D - d) / L
Gdzie:
- D = Duża średnica
- d = Mała średnica
- L = długość stożka
Aby znaleźć kąt w stopniach:
Kąt = arctangent[(D - d) / (2 × L)]
Obliczenia te są przydatne zarówno przy ustawianiu cięcia, jak i sprawdzaniu gotowej części. Są one również ważne przy programowaniu maszyn CNC z wysoką dokładnością.
Rodzaje metod toczenia stożkowego
Istnieje kilka sposobów tworzenia stożka na tokarce. Każda metoda pasuje do różnych długości części, kątów i potrzeb w zakresie dokładności. Oto jak działa każda z nich i kiedy należy jej używać.
Metoda narzędzia formularza
Ta metoda wykorzystuje narzędzie tnące, które jest szlifowane w celu dokładnego dopasowania kąta stożka. Narzędzie jest wprowadzane bezpośrednio do obracającego się przedmiotu obrabianego w linii prostej. Ponieważ narzędzie ma już kształt stożka, wytwarza powierzchnię pod kątem w jednym przejściu.
Zalety:
- Bardzo szybki do małych części i krótkich stożków.
- Prosta konfiguracja z minimalnymi regulacjami.
Ograniczenia:
- Praktyczne tylko w przypadku krótkich stożków, ponieważ cały stożek musi być uformowany w jednym cięciu.
- Tworzy duże siły skrawania, które mogą odchylać obrabiany przedmiot lub narzędzie.
- Może obniżyć jakość wykończenia powierzchni i skrócić żywotność narzędzia z powodu dużego obciążenia.
Najlepsze dla:
Małe sekcje stożkowe, fazowania i wysokonakładowa produkcja krótkich stożków.
Metoda łączenia pasz
W tej metodzie zarówno posuw wzdłużny (wzdłuż osi), jak i poprzeczny (w kierunku osi) są włączane jednocześnie. Połączony ruch przesuwa narzędzie po przekątnej, generując stożek.
Zalety:
- Może być stosowany zarówno do krótkich, jak i średniej długości stożków.
- Umożliwia elastyczną regulację kąta stożka poprzez zmianę prędkości posuwu.
Ograniczenia:
- Trudno sterować ręcznie, ponieważ koordynacja obu kanałów jest trudna.
- Nieczęsto spotykane na tokarkach ręcznych, ale szeroko stosowane w Toczenie CNC gdzie ścieżka narzędzia może być dokładnie zaprogramowana.
Najlepsze dla:
Operacje tokarskie CNC, w których oprogramowanie może precyzyjnie koordynować ruch narzędzia po przekątnej.
Metoda odpoczynku złożonego
Jest to jedna z najpopularniejszych technik dla tokarek ręcznych. Podpora złożona jest obracana (odchylana) do żądanego kąta stożka. Następnie operator używa pokrętła złożonego podparcia, aby posuwać narzędzie wzdłuż ustawionego kąta, podczas gdy obrabiany przedmiot obraca się.
Zalety:
- Dobry do krótkich i precyzyjnych stożków.
- Łatwe ustawianie i regulacja kątów.
- Zapewnia dobrą kontrolę nad wykończeniem powierzchni.
Ograniczenia:
- Ograniczony skok podpórki sprawia, że nie nadaje się ona do długich stożków.
- Wolniejsza niż inne metody w przypadku większych części.
Najlepsze dla:
Krótkie stożki, takie jak te używane w chwytach narzędzi, wiertłach centrujących i małych elementach wyrównujących.
Metoda mocowania do toczenia stożkowego
Metoda ta wykorzystuje dedykowaną przystawkę do toczenia stożków zamontowaną na tokarce. Przystawka prowadzi uchwyt narzędzia pod zadanym kątem, podczas gdy wózek porusza się w linii prostej wzdłuż łoża tokarki.
Zalety:
- Idealny do długich stożków, ponieważ ruch karetki nie jest ograniczony.
- Utrzymuje konik w normalnej pozycji, unikając problemów z wyrównaniem.
- Zapewnia wysoką dokładność przy minimalnych błędach konfiguracji.
Ograniczenia:
- Wymaga specjalnej przystawki, która może nie być dostępna we wszystkich tokarkach.
- Nieco więcej czasu potrzeba na konfigurację w porównaniu do metody odpoczynku złożonego.
Najlepsze dla:
Długie i precyzyjne stożki, szczególnie w pracy produkcyjnej lub podczas korzystania z ustawień między centrami.
Metoda ustawiania konika
W tej metodzie konik jest przesunięty w bok o obliczoną wartość, co powoduje, że obrabiany przedmiot znajduje się pod niewielkim kątem względem osi tokarki. Prosty posuw wzdłuż wózka tworzy następnie stożek.
Zalety:
- Łatwa do ustawienia na podstawowych tokarkach bez osprzętu.
- Działa dobrze w przypadku płytkich, długich stożków.
Ograniczenia:
- Nadaje się tylko do zewnętrznych stożków między środkami.
- Nie może być używany do stożków wewnętrznych.
- Przesunięcie konika nieznacznie źle wyrównuje centra, co może z czasem powodować ich nierównomierne zużycie.
Najlepsze dla:
Długie, stopniowe stożki w wałach lub wrzecionach, gdy inne urządzenia do toczenia stożkowego nie są dostępne.
Wybór narzędzia do toczenia stożków
Właściwe narzędzie sprawia, że toczenie stożkowe jest płynniejsze, szybsze i dokładniejsze. Zły dobór narzędzia prowadzi do drgań, szorstkiego wykończenia i niewłaściwych kątów. Oto na czym należy się skupić.
Wybór odpowiedniego narzędzia tnącego
Do większości prac związanych ze stożkami należy używać narzędzia do toczenia jednopunktowego. Zapewnia ono lepszą kontrolę nad cięciem i kątem. W przypadku krótkich, stromych stożków, narzędzie do formowania może również działać.
Upewnij się, że narzędzie jest sztywne i ostre. Wybierz narzędzie, które pasuje do kąta stożka i metody konfiguracji. Narzędzia z węglików spiekanych są dobre do twardych materiałów i szybkich cięć, podczas gdy narzędzia ze stali szybkotnącej (HSS) sprawdzają się dobrze do ogólnego użytku i niższych prędkości.
Geometria narzędzia i prześwit
Używaj narzędzia o odpowiednim kącie natarcia bocznego i tylnego. Pomaga to w płynnym cięciu bez tarcia powierzchni.
Należy pozostawić wystarczający odstęp między narzędziem a obrabianym przedmiotem, aby zapobiec tarciu, zwłaszcza wzdłuż stożka. Użyj promienia końcówki, który pasuje do pożądanego wykończenia. Mały promień zapewnia ostrzejszy punkt, ale może powodować drgania. Większy promień poprawia wykończenie, ale wymaga większej kontroli.
Względy materialne
Materiał przedmiotu obrabianego wpływa na wybór narzędzia i warunki cięcia.
- W przypadku miękkich metali, takich jak aluminium lub mosiądz, należy używać ostrych narzędzi i wyższych prędkości.
- W przypadku twardszych stali lub stali nierdzewnej należy używać narzędzi z powlekanymi węglikami spiekanymi o niższych prędkościach.
- Jeśli część jest długa lub elastyczna, należy użyć podpórki środkowej lub podążającej, aby zmniejszyć ugięcie.
Najlepsze praktyki w zakresie toczenia stożkowego
Dobre toczenie stożków zależy od solidnych ustawień, stabilnych cięć i spójnej kontroli. Te najlepsze praktyki pomagają uniknąć błędów, zaoszczędzić czas i poprawić wykończenie powierzchni.
Przytrzymywanie i centrowanie przedmiotu obrabianego
Mocno zamocuj obrabiany przedmiot. Używaj uchwytu do krótkich części i centrów do długich stożków. Przed rozpoczęciem cięcia należy zawsze sprawdzić bicie.
W przypadku korzystania z metody ustawiania konika należy dokładnie wyrównać centra. Niewspółosiowość prowadzi do nierównych cięć i niedopasowania stożka. W przypadku długich części należy podeprzeć je za pomocą podpórki, aby ograniczyć zginanie lub wibracje.
Zalecenia dotyczące prędkości, posuwu i głębokości cięcia
Zacznij od umiarkowanych prędkości cięcia w zależności od materiału. W przypadku stali należy stosować prędkości 80-150 SFM. W przypadku aluminium należy zwiększyć prędkość do 400 SFM.
Do obróbki wykańczającej należy używać mniejszego posuwu, około 0,05-0,1 mm/obr. W przypadku obróbki zgrubnej należy zwiększyć go do 0,2-0,3 mm/obr. Głębokość skrawania powinna być dopasowana do narzędzia i sztywności - zazwyczaj 0,2-1,0 mm dla obróbki zgrubnej. obróbka zgrubna i mniej niż 0,2 mm dla wykończenia.
Unikaj głębokich cięć w jednym przejściu. Kilka lekkich przejść zmniejsza drgania i zapewnia lepszą kontrolę.
Unikanie wad stożka i zużycia narzędzi
Zwróć uwagę na oznaki drgań, odchylenia narzędzia lub nierówne powierzchnie. Często wynikają one z tępych narzędzi, złych ustawień lub nieprawidłowych prędkości.
Narzędzie należy utrzymywać ostre i wymieniać je przed zużyciem krawędzi. Tępe narzędzia zwiększają ciepło i powodują szorstkie wykończenia. Często sprawdzaj wyrównanie narzędzia - jeśli końcówka narzędzia nie jest na środku, stożek będzie nieprawidłowy.
Zawsze usuwaj wióry i sprawdzaj kąt stożka między przejściami. Konsekwentne pomiary pomagają wcześnie wychwycić błędy.
Zastosowania części stożkowych
Części stożkowe są powszechnie stosowane w inżynierii precyzyjnej. Ich kształt pomaga częściom wyrównywać się, blokować lub rozłączać z kontrolą. Oto kluczowe obszary, w których są one wykorzystywane.
Komponenty obrabiarek
Wrzeciona maszyn, trzpienie mocujące i uchwyty narzędziowe często mają precyzyjne stożki. Przykłady obejmują stożki Morse'a, Jacobsa i CAT. Umożliwiają one mocne osadzenie narzędzi, a jednocześnie ich łatwe wyjmowanie. Stożki zapewniają dokładne wyrównanie między narzędziem a wrzecionem, redukując wibracje i poprawiając dokładność obróbki.
Zastosowania motoryzacyjne i lotnicze
W samochodach osobowych, ciężarowych i samolotach stożkowe wały i sworznie są używane do łączenia kół, przekładni i śmigieł. Przenoszą one moment obrotowy bez poślizgu i mogą przenosić duże obciążenia. Na przykład łożyska stożkowe przenoszą zarówno siły promieniowe, jak i osiowe, dzięki czemu idealnie nadają się do pracy przy dużych prędkościach i obciążeniach.
Urządzenia medyczne i systemy oprzyrządowania
Narzędzia chirurgiczne, końcówki stomatologiczne i implanty ortopedyczne często wykorzystują stożki do precyzyjnych, bezpiecznych połączeń. W systemach narzędziowych, uchwyty szybkiej wymiany i adaptery opierają się na stożkach, aby utrzymać wyrównanie przy wielokrotnym użyciu. Konstrukcje te umożliwiają szybki montaż, zapewniając jednocześnie stabilność i dokładność podczas pracy.
Wnioski
Toczenie stożkowe jest kluczowym procesem tokarskim wykorzystywanym do tworzenia części o zmiennych średnicach. Zapewnia on ścisłe dopasowanie, gładkie zespoły i dokładne wyrównanie w wielu branżach. Istnieje kilka metod toczenia stożkowego, a każda z nich pasuje do różnych typów części i potrzeb w zakresie dokładności. Wybierając odpowiednią konfigurację, narzędzia skrawające i parametry obróbki, można wytwarzać czyste, dokładne stożki przy mniejszej ilości przeróbek.
Potrzebujesz pomocy w obróbce precyzyjnych części stożkowych? Obsługujemy niestandardowe toczenie stożkowe z krótkim czasem realizacji i wąskimi tolerancjami. Skontaktuj się z nami teraz aby uzyskać bezpłatną wycenę następnego projektu.
Hej, jestem Kevin Lee
Przez ostatnie 10 lat byłem zanurzony w różnych formach produkcji blach, dzieląc się tutaj fajnymi spostrzeżeniami z moich doświadczeń w różnych warsztatach.
Skontaktuj się z nami
Kevin Lee
Mam ponad dziesięcioletnie doświadczenie zawodowe w produkcji blach, specjalizując się w cięciu laserowym, gięciu, spawaniu i technikach obróbki powierzchni. Jako dyrektor techniczny w Shengen, jestem zaangażowany w rozwiązywanie złożonych wyzwań produkcyjnych i napędzanie innowacji i jakości w każdym projekcie.
