В современном производстве способность токарного станка с ЧПУ работать с различными материалами несомненно подтверждает его ценность. Независимо от того, работаете ли вы с автомобильными деталями, электродвигателями для новых источников энергии или сложными компонентами в различных отраслях, понимание материалов, которые может обрабатывать токарный станок с ЧПУ, поможет в планировании производства и позволит избежать дорогостоящих ошибок. Ассортимент материалов, с которыми можно работать, шире, чем думают многие, — от распространённых металлов и специальных сплавов до неметаллических материалов. Чтобы лучше понять, какие материалы подходят для токарных станков с ЧПУ, рассмотрим наиболее распространённые из них и способы их обработки для достижения оптимальных результатов.
Наиболее распространёнными материалами для токарных станков с ЧПУ являются металлы благодаря их прочности и универсальности. Наиболее часто обрабатываемыми металлами являются сталь, алюминий и медь, и каждый из них подходит для конкретных задач благодаря своим уникальным характеристикам.
Сталь известна своей долговечностью. Среди различных видов стали, таких как углеродистая и легированная сталь, наиболее широко используется углеродистая сталь. Она прочная и недорогая, что делает её идеальной для обычных деталей, таких как шестерни, валы и даже тормозные барабаны коммерческих автомобилей. Токарные станки с ЧПУ отлично работают с углеродистой сталью, обеспечивая получение форм с точностью до допуска 0,01 мм. Другие виды легированной стали, содержащие такие элементы, как хром или никель, более прочные. Они предназначены для деталей, таких как гидравлические компоненты, подвергающиеся экстремальному давлению и износу. Токарные станки с ЧПУ не обрабатывают легированную сталь произвольно — они выбирают подходящий тип резания в зависимости от вида стали, чтобы гарантировать, что материал не будет повреждён.
Токарные станки с ЧПУ отлично работают и с алюминием, особенно для применения в секторе новых источников энергии. Легкие свойства алюминия делают его идеальным материалом для корпусов двигателей и других компонентов транспортных средств на новой энергии. Это важно для энергоэффективности, поскольку помогает увеличить запас хода транспортных средств. Алюминий также, как правило, мягче большинства цветных сплавов, что позволяет использовать более высокие скорости шпинделя и, соответственно, сокращает время цикла. Например, токарный станок с ЧПУ, используемый для изготовления корпусов алюминиевых двигателей, может одновременно формировать внешнюю оболочку и просверливать необходимые отверстия, устраняя необходимость вторичных операций. Именно по этим причинам производители используют токарные станки с ЧПУ для изготовления алюминиевых деталей.
Как и при фрезерной обработке с ЧПУ, токарные станки с ЧПУ хорошо работают с медью и медными сплавами (латунь и бронза). Это особенно удобно для электрических и тепловых соединителей, а также теплообменников из меди. Декоративные детали и определённые типы клапанов могут быть изготовлены из латуни — сплава меди и цинка. Дополнительным преимуществом является хорошая отделка поверхности. Также важно то, что эти компоненты пластичны, что позволяет им выдерживать процесс резания без растрескивания. Кроме того, высокая точность токарного станка с ЧПУ имеет большое значение, поскольку медные детали должны иметь жёсткие допуски по отношению к другим компонентам в электрической системе.
Помимо металлов, токарные станки с ЧПУ могут обрабатывать различные неметаллические материалы. Это представляет ценность для отраслей, использующих неметаллические компоненты, которые легче и более устойчивы к коррозии. Основными неметаллическими материалами являются пластики, древесина и графит.
Среди многих полезных неметаллических материалов пластмассы широко используются, поскольку они легкие, дешёвые и доступны в различных типах. Некоторые из пластиков, которые можно обрабатывать на токарных станках с ЧПУ, — это АБС, ПП и нейлон. АБС используется для деталей, таких как пластиковые шестерни и корпуса небольших устройств, благодаря своей прочности и устойчивости к ударным нагрузкам. ПП применяется для изготовления гибких и устойчивых к химическим веществам труб и ёмкостей. При работе с пластиками токарные станки с ЧПУ требуют более аккуратного выбора скорости, поскольку выделяющееся при быстром резе тепло может расплавить или деформировать пластик. Однако при правильных настройках токарные станки с ЧПУ могут изготавливать точные и гладкие пластиковые детали, соответствующие заданным проектным параметрам. Например, токарные станки с ЧПУ используются для производства пластиковых фитингов для оборудования новых источников энергии, чтобы обеспечить герметичное соединение.
Может показаться, что дерево — страный материал для токарного станка с ЧПУ, но он идеально подходит для изготовления индивидуальных или декоративных изделий. Дуб и клён — одни из лучших пород твёрдой древесины, поскольку они устойчивы и имеют гладкую структуру. Станки с ЧПУ могут изготавливать деревянные детали, такие как рукоятки инструментов на заказ, перила или даже ножки для столов. Токарные станки с ЧПУ обеспечивают высокую точность, поэтому все детали получаются одинаковыми, что критически важно для массового производства. В отличие от ручной обработки дерева, станок с ЧПУ может быстрее производить идентичные деревянные изделия, так как не устаёт.
Графит хорошо обрабатывается на токарных станках с ЧПУ, особенно в фотоэлектрической (солнечной энергетике) отрасли. Графит фотоэлектрического качества используется для изготовления направляющих труб, внутренние стенки которых должны быть гладкими для контроля расплава кремния и поддержания теплового поля. Диаметр этих труб составляет 300–500 мм, длина — 400–600 мм; такие размеры токарные станки с ЧПУ легко обрабатывают. Они предназначены для медленной и плавной резки, чтобы предотвратить разрушение хрупкого графита, что обеспечивает получение трубы с необходимой степенью гладкости для солнечного оборудования. Поэтому большинство производителей в фотоэлектрическом секторе используют токарные станки с ЧПУ для изготовления графитовых компонентов.
Для высокотехнологичного производства и аэрокосмической промышленности, где отраслевой стандарт по-прежнему считается традиционным, требуются более специализированные материалы. Это связано с тем, что этим отраслям необходимо использовать материалы повышенного качества, способные выдерживать экстремальные условия. Несмотря на то, что для таких сверхпрочных материалов требуется более тщательная настройка, передовые станки с ЧПУ полностью справляются с этой задачей.
Титановые сплавы обладают высокой прочностью, легкостью и устойчивостью к коррозии. Это делает их идеальными для аэрокосмических деталей, таких как крепежные элементы и компоненты двигателей. Единственная проблема с титаном заключается в его высокой твердости, что затрудняет процесс резки. Для обработки титановых аэрокосмических деталей токарные станки с ЧПУ должны быть оснащены специальными твердосплавными режущими инструментами и работать на более низких скоростях, чтобы ни инструмент, ни титан не перегревались. Даже при таких условиях токарный станок с ЧПУ способен изготавливать детали с точным соблюдением жестких требований аэрокосмической отрасли. Примером может служить производство титановых болтов для авиации. Станок с ЧПУ обеспечивает допуск 0,005 мм, необходимый для этих болтов.
Помимо упомянутых, токарные станки с ЧПУ также используются для специальной обработки жаропрочных сплавов, таких как Inconel, Hastelloy или других специальных сплавов, обладающих превосходными свойствами прочности при высоких температурах свыше 1000 °C. Эти сплавы применяются при производстве компонентов для реактивных двигателей или электростанций. Основная сложность при обработке таких сплавов заключается в их высокой твёрдости, значительном выделении тепла в процессе резания и быстром износе режущего инструмента. Токарный станок с ЧПУ оснащён теплообменниками и использует инструменты из сверхтвёрдых материалов, например, кубического нитрида бора (CBN). Некоторые операторы токарных станков с ЧПУ предлагают специально разработанные системы станков для обработки этих сплавов. Такая индивидуальная разработка охватывает все компоненты систем, обеспечивая плавную обработку сплавов. Подобная специальная инженерная подготовка позволяет производителям эффективно обрабатывать жаропрочные сплавы, не снижая качества обработки.
Понимание материалов, которые можно обрабатывать на токарном станке с ЧПУ, — это уже половина успеха. Вам также необходимо правильно выставить параметры и подобрать соответствующие режущие инструменты для выбранного материала. Некоторые конкретные действия могут привести к желаемым результатам.
Выбранный вами режущий инструмент должен соответствовать обрабатываемому материалу. Для твердосплавных режущих инструментов (которые прочные и подходят для обработки большинства металлов, включая сталь и алюминий, а также других сплавов), эффективно применяемых при работе с металлами. Для обработки неметаллов (включая пластик и древесину) используйте инструменты из быстрорежущей стали (HSS), которые более острые и менее склонны повреждать обрабатываемый материал. Для труднообрабатываемых сплавов (включая титан) выбирайте инструменты с покрытием CBN или алмазным покрытием, способные резать и устойчивые к абразивному износу. Использование неподходящего инструмента может повредить заготовку и постепенно вывести из строя токарный станок с ЧПУ.
Наконец, необходимо настроить скорость и подачу станка с ЧПУ в соответствии с обрабатываемым материалом. Подача токарного станка с ЧПУ определяет скорость и усилие, с которым инструмент воздействует на материал при резке, а скорость — это частота вращения обрабатываемого материала. Низкие скорости резания подходят только для мягких металлов, таких как алюминий, тогда как более высокие скорости обеспечивают лучшую эффективность (гладкая поверхность) и производительность (быстрое врезание), а высокие скорости используются для обработки твёрдых металлов, таких как титан. При обработке алюминия скорость токарного станка с ЧПУ составляет 2000 об/мин, а при работе с титаном — 500 об/мин.
Следующий шаг — подготовка материалов перед использованием. Для металлов, таких как сталь и медь, это включает очистку от грязи, ржавчины и других загрязнений. Загрязнения могут повредить инструменты токарного станка с ЧПУ и привести к неровной обработке. Для неметаллических материалов, таких как графит, станок работает лучше, если материал уже имеет нужные размеры. Это минимизирует время резки и повышает эффективность. Для некоторых материалов, например легированной стали, может потребоваться термообработка, чтобы облегчить процесс резания. Эти шаги помогают обеспечить эффективную работу токарного станка с ЧПУ и производство качественных деталей.
EN
