TOCZENIE CNC

Toczenie jest obok frezowania jedną z dwóch podstawowych technologii obróbki skrawaniem. Polega ono na oddzielaniu warstwy materiału z przedmiotu obrabianego za pomocą narzędzia, najczęściej noża tokarskiego. W przypadku tej technologii przedmiot obrabiany obraca się natomiast narzędzie jest nieruchome. 

Ze względu na taką charakterystykę procesu, technologia toczenia znajduje zastosowanie w produkcji wszelkiego rodzaju detali w postaci brył obrotowych. Do podstawowych elementów wykonywanych na tokarkach należy zaliczyć przede wszystkim wałki, osie, tuleje, tarcze, pierścienie, kołnierze, cylindry, stożki itp. 

Nasze nowoczesne centra tokarskie CNC  pozwalają obróbkę praktycznie wszystkich dostępnych na rynku materiałów począwszy od tworzyw sztucznych a skończywszy na superstopach żaroodpornych czy stopach tytanu.  Jednak najbardziej rozpowszechnionym materiałem poddawanym obróbce skrawaniem są stale. W zależności od składu chemicznego występują one w wielu różnych gatunkach różniących się właściwościami. W naszej firmie najczęściej realizujemy tocznie stali węglowych, niskostopowych oraz stali nierdzewnych. Toczenie metali kolorowych takich jak aluminium, mosiądz czy brąz również stanowi duży odsetek realizowanych prac.

Aby zapewnić wysoką wydajność produkcji w przypadku większych serii, wyposażyliśmy nasze centra tokarskie w urządzenia pozwalające na pracę w trybie automatycznym, gdzie maszyna sama podaje sobie materiał na kolejne detale. Nowoczesne sterowanie naszych tokarek pozwala na szybkie programowanie niejednokrotnie skomplikowanych kształtów niemożliwych do wykonania na obrabiarkach konwencjonalnych. Punktem wyjścia przy obróbce na tokarkach jest model 3D detalu, który chcemy obrobić. Pracując na takim modelu, nasi specjaliści mogą zaprojektować ścieżki, po których maszyna będzie prowadziła narzędzia celem uzyskania wyrobu gotowego. Dodatkową korzyścią z zastosowania modelu teoretycznego jest łatwość wprowadzania wszelkich korekt, jakie mogą się pojawić podczas pracy nad produktem. Po zakończeniu toczenia CNC możliwa jest dalsza obróbka skrawaniem na innych maszynach bądź obróbka cieplna, cieplno-chemiczna, galwanizacja i wiele innych stanowiących uzupełnienie procesu produkcji detalu gotowego.

Na dobrze zaplanowany proces toczenia na centrach tokarskich CNC składa się bardzo wiele czynników które należy wziąć pod uwagę. Najbardziej istotne jest doświadczenie z zakresu technologii procesu toczenia oraz zaawansowanych technik programowania. Nie bez znaczenia jest również znajomość najnowszych osiągnieć w dziedzinie narzędzi skrawających.

Nasi doświadczeni specjaliści potrafią szczegółowo przestudiować wszystkie istotne aspekty dzięki czemu możemy oferować naszym klientom bezkonkurencyjną jakość oraz wydajność produkcji.

Sam proces toczenia można zasadniczo podzielić na kilka osobnych kategorii, z których każda cechuje się swoją specyfika wymagającą wiedzy oraz doświadczenia do skutecznego jej zrealizowania.

TOCZENIE ZEWNĘTRZNE

Polega na usuwaniu materiału z zewnętrznej powierzchni walcowej materiału i dzieli się na toczenie wzdłużne, obróbkę profilową oraz toczenie powierzchni czołowych. W każdym z tych przypadków należy zwrócić szczególną uwagę na odpowiedni dobór narzędzi oraz zamocowania do specyfiki konkretnego detalu. W pierwszym rzędzie należy skupić się na odpowiednim zamocowaniu obrabianego przedmiotu w celu uzyskania maksymalnej sztywności. Zdolność do precyzyjnego obrotu przedmiotu obrabianego ma bowiem podstawowe znaczenie dla osiągania wąskich tolerancji wymiarowych. W przypadku detali cienkościennych należy stosować szerokie szczęki mocujące, gdyż rozkładają one siły mocowania na dużej powierzchni i pozwalają na uniknięcie deformacji przedmiotu przy jednoczesnym zapewnieniu wystarczającej siły mocowania. Kolejnym specyficznym przypadkiem są detale długie i smukłe. Przyjmuje się, ze stosunek długości do średnicy o wartości 2:1 jest zazwyczaj akceptowalny dla obróbki z wykorzystaniem zamocowania tylko z jednej strony. W przypadku bardziej niekorzystnego stosunku tych wymiarów konieczne jest podparcie obrabianego detalu kłem bądź też stosowanie podtrzymek. Odpowiednie wyrównanie wrzeciennika i konika również sprzyja maksymalnej sztywności i dobremu stykowi powierzchni stożka kła podpierającego, które to czynniki przyczyniają się do pierwszorzędnego wykończenia produktu.

TOCZENIE WEWNĘTRZNE

Ta kategoria toczenia inaczej nazywana wytaczaniem charakteryzuje się utrudnioną swobodą doboru strategii obróbki ze względu na ograniczenie pola pracy przez średnicę otworu w przedmiocie obrabianym. Podobnie problematyczna jest głębokość otworu, która warunkuje konieczny wysięg narzędzia. Zgodnie z ogólną zasadą należy wybierać narzędzia z możliwie najkrótszym wysięgiem i największą średnicą. Wybieranie właściwego narzędzia do operacji, prawidłowe zastosowanie oraz odpowiednie mocowanie wpływa na utrzymanie odchylenia narzędzia i drgań na minimalnym poziomie. Kolejnym elementem kluczowym dla wydajności i bezpieczeństwa operacji toczenia wewnętrznego jest właściwe odprowadzanie wióra. W tym przypadku siła odśrodkowa wypycha wióry na zewnątrz i zwykle utrzymuje je wewnątrz otworu. Narzędzie wówczas może dociskać wióry do powierzchni obrabianej i powodować uszkodzenia przedmiotu oraz narzędzia. Aby skutecznie walczyć z tym zjawiskiem można zastosować wewnętrzne doprowadzenie chłodziwa wspomagające ewakuację wiórów. Zamiast chłodziwa może być również używane sprężone powietrze a w przypadku otworów przelotowych, wióry mogą być wydmuchiwane przez wrzeciono. Dodatkowe rozwiązania tego problemu to wytaczanie z oprawką odwróconą w celu utrzymania wiórów z dala od krawędzi skrawającej, zmniejszenie prędkości skrawania lub użycie mniejszej głowicy skrawającej w celu maksymalizacji przestrzeni na tworzące się wióry.

PRZECINANIE I TOCZENIE ROWKÓW

Jest to bardzo szeroka kategoria toczenia obejmująca swoim zakresem zarówno odcinanie materiału jak również rowkowanie zewnętrze i wewnętrzne. Jeżeli chodzi o przecinanie to podstawowymi kwestiami jakie należy wziąć pod uwagę przy planowaniu procesu to oszczędność materiału oraz redukcja siły skrawania. Determinuje to wybór narzędzia jak najwęższego o geometrii odpowiedniej do tworzenia wióra węższego niż w przypadku toczenia rowków. Dzięki temu podczas przecinania uzyskuje się dobrą kontrolę wióra i odpowiednie wykończenie powierzchni. Ze względu na to że podczas przecinania płytki są często bardzo zagłębione w materiale zwiększa się ryzyko występowania drgań oraz ugięcia narzędzia. Aby zmniejszyć skalę tego problemu należy wybierać listwę lub oprawkę z możliwe najkrótszym wysięgiem, wybrać możliwe największy chwyt oprawki, dobrać wysokość listwy równą lub większą od długości jej zagłębienia, wybrać płytki o geometriach do lekkiej obróbki i płytki z ostrymi krawędziami. Niemniej istotne przy przecinaniu jest również właściwe ustawienie oprawki pod kątem 90 stopni do osi przedmiotu obrabianego oraz ustawienie wysokości ostrza w granicach 0,1 mm w stosunku do osi przedmiotu.

Jeżeli chodzi o toczenie rowków to obórka ta obejmuje szereg specyficznych operacji jak toczenie rowków ogólne, toczenie rowków pod pierścienie osadcze, toczenie rowków czołowych, profilowanie i podcinanie. Najbardziej ekonomiczną i wydajną metodą jest we wszystkich przypadkach toczenie za pomocą jednego wcięcia. Niestety nie zawsze jest możliwe jej zastosowanie ze względu na geometrię detalu obrabianego. Metodami kolejnymi jest zagłębianie skośne, metoda wielu wcięć lub toczenie wgłębne. Wszystkie te metody są przeznaczone do obróbki zgrubnej i muszą być zakończone dodatkową operacja obróbki wykańczającej. Specyficznym rodzajem rowkowania jest toczenie rowków czołowych. W przypadku tej obróbki należy szczególną uwagę zwrócić na wybór odpowiedniej oprawki. Oprawka musi posiadać odpowiedni promień zagięcia części podporowej dopasowany do promienia wykonywanego rowka. Ze względu na to że wiele przedmiotów poddawanych toczeniu CNC wymaga dalszej obróbki takiej jak szlifowanie niejednokrotnie niezbędne jest wykonanie podcięcia w celu umożliwienia wybiegu ściernicy szlifierskiej. Podobnie bywa w przypadku gwintowania do kołnierza gdzie podcięcie gwarantuje prawidłową współpracę nagwintowanej części. Do tego typu prac najczęściej stosuje się oprawki z wysięgiem zaopatrzone w okrągłą płytkę.

TOCZENIE GWINTÓW

Bardzo często w elementach toczonych występują zwoje śrubowe nacinane na powierzchni obrabianego przedmiotu, wewnętrznie lub zewnętrznie, nazywane gwintami. Nacina się je w celu utworzenia mechanicznego mocowania dwóch gwintowanych części lub też umożliwienia przekazania ruchu poprzez przekształcenie ruchu obrotowego w liniowy lub odwrotnie. Toczenie gwintów jest czynnością wykonywaną powszechnie z zastosowaniem obrabiarek sterowanych numerycznie. Ta technika może być stosowana bezpiecznie i z wysoką produktywnością dzięki użyciu nowoczesnych narzędzi wyposażonych w płytki o zarysie V, o pełnym zarysie gwintu lub też płytki wielopunktowe. Przy toczeniu gwintów najważniejszym czynnikiem jest posuw obrabiarki, musi być równy skokowi gwintu czyli odległości jednym punktem zwoju a odpowiadającym mu punktem na kolejnym zwoju. Dopasowanie skoku gwintu do posuwu na jeden obrót odbywa się za pomocą procedur zapisanych w pamięci obrabiarek sterowanych numerycznie. Ze względu na specyfikę geometrii gwintu bardzo istotny jest odpowiedni dobór narzędzia zapewniającego luz pomiędzy krawędziami skrawającymi a powierzchniami bocznymi gwintu. W tym celu płytka skrawająca powinna być pochylona zapewniając wymagany boczny oraz promieniowy kąt przyłożenia. Doświadczony technolog w zależności od geometrii gwintu dobiera jedną z wielu dostępnych strategii obróbki takich jak dosuw promieniowy, dosuw boczny czy dosuw naprzemienny.

W przypadku toczenia CNC bardzo istotne jest doświadczenie technologów projektujących proces obróbki. Przed przystąpieniem do realizacji nowego zadania konieczne jest bowiem wnikliwe przeanalizowanie konkretnego przypadku żeby w optymalny sposób zaplanować technologię.

W pierwszej kolejności należy przeanalizować wymiary oraz wymagania co do jakości wykonania obrabianego przedmiotu:
  • typ operacji (toczenie zewnętrzne czy wewnętrzne, obróbka powierzchni czołowych, toczenie wzdłużne, profilowe itp.) Typ operacji ma wpływ na wybór narzędzi.
  • typ obróbki (obróbka zgrubna, obróbka wykańczająca)
  • charakter przedmiotu (duży i stabilny czy też mały, długi i smukły, cienkościenny)
  • wykończenie naroży podcięć oraz wymagane promienie naroży
  • wymagana jakość (wykończenie powierzchni oraz tolerancje)
Po przeanalizowaniu właściwości geometrycznych należy przyjrzeć się obrabianej części pod kątem technologicznym:
  • wielkość partii (od tego czynnika będzie zależało odpowiednie dostosowanie narzędzi w celu zwiększenia produktywności)
  • materiał ( jaka jest skrawalność i czy posiada dobre właściwości związane z łamaniem wiórów
  • czy przedmiot można bezpiecznie zamocować w standardowym uchwycie tokarskim czy potrzebne jest specjalizowane mocowanie
  • czy odprowadzanie wiórów jest istotne
Na koniec należy również uwzględnić pewne istotne aspekty dotyczące obrabiarki:
  • stabilność, odpowiednia moc, moment obrotowy. Istotne zwłaszcza w przypadku większych przedmiotów.
  • czy konieczne jest wrzeciono przechwytujące lub konik
  • doprowadzanie chłodziwa
  • czy istnieje potrzeba doprowadzania chłodziwa pod wysokim ciśnieniem (np. do łamania wiórów w materiałach tworzących długie wióry)
  • liczba zmian narzędzi oraz liczba narzędzi w głowicy rewolwerowej
  • liczba obrotów na minutę wrzeciona
  • podajnik pręta