Детали, требующие плотной посадки, надлежащего уплотнения или точного выравнивания, часто нуждаются в точной конусности. Даже небольшая ошибка может привести к тому, что деталь выйдет из строя или не будет соответствовать своему назначению. Токарная обработка конуса - важный процесс для изготовления деталей с угловыми поверхностями. В этом руководстве пошагово объясняется процесс точения конуса, чтобы вы могли добиться ровных и точных результатов и избежать дорогостоящих ошибок.
Коническое точение широко используется в валах, компонентах машин и сборных деталях. Это также распространенный процесс в токарных станках с ЧПУ. В следующих разделах мы рассмотрим, как работает коническое точение и какой метод лучше всего подходит для ваших нужд.
Что такое конусное точение в механической обработке?
Коническое точение - это процесс вырезания поверхности, диаметр которой постепенно меняется по длине круглой заготовки. При этом на токарном станке образуется конусообразная форма. Конусность может быть как снаружи (внешняя), так и внутри (внутренняя) детали. Угол и длина конуса зависят от того, для чего используется деталь.
Этот метод часто используется, когда необходимо точно подогнать или выровнять детали - валы, штифты или держатели инструментов. Конусы можно нарезать на токарных станках с ручным управлением или с ЧПУ. Каждый тип станка имеет свой способ настройки и управления процессом резки.
Конусы полезны, так как облегчают установку и фиксацию деталей. Они самоцентрируются, обеспечивают плотное прилегание и прочно удерживаются под действием силы. Конусы в инструментах позволяют быстро и точно выполнять монтаж. В водопроводных и газовых линиях коническая резьба помогает создать прочные уплотнения.
Как работает коническая токарная обработка?
Коническое точение происходит за счет перемещения режущего инструмента под углом к оси заготовки при вращении детали в токарном станке. Благодаря этому движению под углом диаметр постепенно изменяется по длине.
Процесс начинается с закрепления заготовки в патроне или между центрами. Затем машинист устанавливает угол конусности. Это можно сделать с помощью составного упора, конусного приспособления или путем смещения задней бабки. На токарных станках с ЧПУ угол конусности вводится непосредственно в программу.
После того как установка готова, черновые резы удаляют большую часть лишнего материала. Затем более легкие чистовые резы доводят деталь до окончательного размера. Точность проверяется с помощью таких инструментов, как микрометры, штангенциркули или конусные калибры. Плавная подача, острые режущие кромки и надлежащая скорость шпинделя помогают получить чистую и точную поверхность.
Геометрия конуса
Коническое точение - это не только резка материала. Речь идет о придании заготовке определенной и точной формы. Чтобы сделать это хорошо, необходимо понимать базовую геометрию, лежащую в основе каждого конуса.
Угол конуса и его измерение
Угол конусности - это угол между конической поверхностью и осью заготовки. Обычно он небольшой и измеряется в градусах. Обычные измерительные инструменты включают синусоиду, транспортир или конусный калибр.
Большинство конусов симметричны, то есть угол одинаков с обеих сторон. Например, если деталь имеет общий угол 10°, каждая сторона будет отклонена от оси на 5°.
Коэффициент конусности объясняется
Коэффициент конусности описывает, насколько изменяется диаметр на заданной длине. Оно записывается в виде отношения, например 1:20. Это означает, что на каждые 20 мм (или дюймов) длины диаметр изменяется на 1 мм (или дюйм).
Это соотношение помогает определить, является ли конус крутым или постепенным. Крутой конус, например 1:10, используется для быстрой сборки или легкого снятия. Неглубокий конус, например 1:50, лучше подходит для точного выравнивания.
Математическая формула для конического точения
Вот основная формула для конуса:
Конусность = (D - d) / L
Где:
- D = Большой диаметр
- d = Малый диаметр
- L = Длина конуса
Чтобы найти угол в градусах:
Угол = арктангенс[(D - d) / (2 × L)].
Эти расчеты полезны как для настройки резки, так и для проверки готовой детали. Они также важны для программирования станков с ЧПУ с высокой точностью.
Типы методов токарной обработки конуса
Существует несколько способов создания конуса на токарном станке. Каждый способ подходит для деталей разной длины, углов и точности. Вот как работает каждый из них и когда их следует использовать.
Форма Инструмент Метод
В этом методе используется режущий инструмент, заточенный под точный угол конусности. Инструмент подается прямо на вращающуюся заготовку по прямой линии. Поскольку инструмент уже имеет форму конуса, он создает угловую поверхность за один проход.
Преимущества:
- Очень быстро для небольших деталей и коротких конусов.
- Простая установка с минимальными настройками.
Ограничения:
- Применяется только для коротких конусов, поскольку весь конус должен быть сформирован за один рез.
- Создает большие силы резания, которые могут отклонить заготовку или инструмент.
- Может снизить качество обработки поверхности и сократить срок службы инструмента из-за высокой нагрузки.
Лучшее для:
Малые конические сечения, фаски и крупносерийное производство коротких конусов.
Метод комбинированных кормов
В этом методе одновременно задействованы продольная (вдоль оси) и поперечная (к оси) подачи. Комбинированное движение перемещает инструмент по диагонали, создавая конусность.
Преимущества:
- Можно использовать как для коротких, так и для умеренных по длине конусов.
- Позволяет гибко регулировать угол конусности путем изменения скорости подачи.
Ограничения:
- Трудно управлять вручную, поскольку координировать оба потока очень сложно.
- Нечасто встречается на ручных токарных станках, но широко используется в Токарная обработка с ЧПУ где можно точно запрограммировать траекторию движения инструмента.
Лучшее для:
Токарные операции с ЧПУ, где программное обеспечение позволяет точно координировать диагональное движение инструмента.
Метод комплексного отдыха
Это одна из самых распространенных техник для ручных токарных станков. Упор поворачивается (шарнирно) на нужный угол конусности. Затем оператор с помощью маховика суппорта подает инструмент на заданный угол, пока заготовка вращается.
Преимущества:
- Хорошо подходит для коротких и точных конусов.
- Легко устанавливать и регулировать углы.
- Обеспечивает хороший контроль над чистотой поверхности.
Ограничения:
- Ограниченный ход составного упора делает его непригодным для длинных конусов.
- Медленнее, чем некоторые другие методы, для больших деталей.
Лучшее для:
Короткие конусы, например, используемые в хвостовиках инструментов, центровых сверлах и небольших центровочных элементах.
Метод токарной обработки конуса
В этом методе используется специальное приспособление для точения конусов, установленное на токарном станке. Приспособление направляет держатель инструмента под заданным углом, в то время как каретка движется по прямой линии вдоль станины токарного станка.
Преимущества:
- Идеально подходит для длинных конусов, поскольку движение каретки не ограничено.
- Поддерживает заднюю бабку в нормальном положении, предотвращая проблемы с выравниванием.
- Обеспечивает высокую точность при минимальных ошибках настройки.
Ограничения:
- Требуется специальное приспособление, которое может быть доступно не на всех токарных станках.
- Немного больше времени требуется на настройку по сравнению с методом комплексного отдыха.
Лучшее для:
Длинные и точные конусы, особенно в производстве или при использовании межцентровых установок.
Метод установки задней бабки
При этом методе задняя бабка смещается в сторону на рассчитанную величину, в результате чего заготовка располагается под небольшим углом относительно оси токарного станка. При прямой подаче вдоль каретки получается конус.
Преимущества:
- Простой в настройке на базовых токарных станках без дополнительных приспособлений.
- Хорошо подходит для неглубоких и длинных конусов.
Ограничения:
- Подходит только для наружных конусов между центрами.
- Не может использоваться для внутренних конусов.
- Смещение задней бабки немного смещает центры, что со временем может привести к их неравномерному износу.
Лучшее для:
Длинные, постепенные конусы в валах или шпинделях, когда другое конусно-токарное оборудование недоступно.
Выбор инструмента для токарной обработки конуса
Правильно подобранный инструмент делает точение конуса более плавным, быстрым и точным. Неправильный выбор инструмента приводит к болтанке, грубой обработке и неправильным углам. Вот на что следует обратить внимание.
Выбор правильного режущего инструмента
Для большинства конических работ используйте одноточечный токарный инструмент. Он обеспечивает лучший контроль над резом и углом. Для коротких и крутых конусов может подойти и формообразующий инструмент.
Убедитесь, что инструмент жесткий и острый. Выберите инструмент, соответствующий углу конуса и способу установки. Твердосплавные инструменты хороши для твердых материалов и высокоскоростной резки, а инструменты из быстрорежущей стали (HSS) - для общего использования и более низких скоростей.
Геометрия инструмента и зазор
Используйте инструмент с правильными углами бокового и заднего граблей. Это поможет выполнить ровный рез, не натирая поверхность.
Оставляйте достаточный зазор между инструментом и заготовкой, чтобы предотвратить трение, особенно вдоль конуса. Используйте радиус носа, соответствующий требуемой чистоте обработки. Малый радиус дает более острое острие, но может вызвать болтание. Больший радиус улучшает качество обработки, но требует большего контроля.
Существенные соображения
Материал заготовки влияет на выбор инструмента и условия резания.
- Для обработки мягких металлов, таких как алюминий или латунь, используйте острые инструменты и более высокие скорости.
- Для работы с более твердыми сталями или нержавейкой используйте твердосплавные инструменты с покрытием и более низкими скоростями.
- Если деталь длинная или гибкая, используйте центральный или последующий упор, чтобы уменьшить прогиб.
Лучшие методы токарной обработки конуса
Хорошее точение конусов зависит от надежной настройки, стабильного резания и последовательного контроля. Эти передовые методы помогут избежать ошибок, сэкономить время и улучшить качество обработки поверхности.
Удержание и центрирование заготовок
Прочно закрепите заготовку. Используйте патрон для коротких деталей и центры для длинных конусов. Всегда проверяйте биение перед резкой.
При использовании метода установки задней бабки тщательно выровняйте центры. Неправильная центровка приводит к неровным срезам и несовпадению конусов. При работе с длинными деталями используйте опору или подставку, чтобы уменьшить изгиб или вибрацию.
Рекомендации по скорости, подаче и глубине резания
Начните с умеренных скоростей резки в зависимости от материала. Для стали используйте 80-150 SFM. Для алюминия - выше, до 400 SFM.
Для чистовой обработки используйте более легкую подачу, около 0,05-0,1 мм/об. Для черновой обработки увеличьте ее до 0,2-0,3 мм/об. Глубина реза должна соответствовать инструменту и жесткости - обычно 0,2-1,0 мм для черновая обработка и менее 0,2 мм для финишной обработки.
Избегайте глубоких пропилов за один проход. Несколько легких проходов уменьшают разбрызгивание и обеспечивают лучший контроль.
Предотвращение дефектов конуса и износа инструмента
Следите за признаками болтанки, отклонения инструмента или неровных поверхностей. Это часто происходит из-за затупленного инструмента, плохой настройки или неправильной скорости.
Держите инструмент острым и заменяйте его, пока кромка не износилась. Тупые инструменты увеличивают нагрев и вызывают грубую обработку. Часто проверяйте выравнивание инструмента - если кончик инструмента не расположен по центру, конусность будет нарушена.
Всегда убирайте стружку и проверяйте угол конусности между проходами. Последовательные измерения помогут выявить ошибки на ранней стадии.
Применение конических деталей
Конические детали повсеместно используются в точном машиностроении. Их форма помогает выравнивать, фиксировать или разъединять детали. Вот основные области, где они используются.
Компоненты для станков
Шпиндели, оправки и держатели инструментов часто имеют прецизионные конусы. Например, конусы Морзе, Якобса и CAT. Они обеспечивают надежную посадку инструмента и в то же время легко снимаются. Конусность обеспечивает точную центровку инструмента и шпинделя, снижая вибрацию и повышая точность обработки.
Автомобильная и аэрокосмическая промышленность
В легковых и грузовых автомобилях и самолетах конические валы и штифты используются для соединения колес, шестерен и пропеллеров. Они передают крутящий момент без проскальзывания и способны выдерживать большие нагрузки. Конические роликовые подшипники, например, воспринимают как радиальные, так и осевые усилия, что делает их идеальными для высокоскоростных и высоконагруженных ситуаций.
Медицинские приборы и инструментальные системы
Хирургические инструменты, стоматологические наконечники и ортопедические имплантаты часто используют конусы для точного и надежного соединения. В системах оснастки быстросменные держатели и адаптеры опираются на конусы для сохранения центровки при многократном использовании. Такие конструкции обеспечивают быструю сборку, гарантируя стабильность и точность во время работы.
Заключение
Токарная обработка конусов - один из ключевых процессов токарного станка, используемый для создания деталей с изменяющимся диаметром. Он обеспечивает плотное прилегание, плавность сборки и точное выравнивание во многих отраслях промышленности. Существует несколько методов точения конусов, и каждый из них подходит для различных типов деталей и требований к точности. Выбрав правильную настройку, режущий инструмент и параметры обработки, вы сможете изготавливать чистые и точные конические детали с меньшим количеством переделок.
Нужна помощь в обработке прецизионных конических деталей? Мы выполняем токарную обработку конических деталей на заказ с быстрыми сроками изготовления и жесткими допусками. Свяжитесь с нами сейчас чтобы получить бесплатное предложение для вашего следующего проекта.
Привет, я Кевин Ли
Последние 10 лет я занимался различными формами изготовления листового металла и делился здесь интересными идеями из своего опыта работы в различных мастерских.
Связаться
Кевин Ли
У меня более десяти лет профессионального опыта в производстве листового металла, специализирующегося на лазерной резке, гибке, сварке и методах обработки поверхности. Как технический директор Shengen, я стремлюсь решать сложные производственные задачи и внедрять инновации и качество в каждом проекте.
