У сучасному виробництві можливість токарного верстата з ЧПУ працювати з різноманітними матеріалами беззаперечно підтверджує його цінність. Незалежно від того, чи виготовляються автозапчастини, електродвигуни для нових джерел енергії чи складні компоненти для різних галузей, розуміння матеріалів, які може обробляти токарний верстат з ЧПУ, допоможе у плануванні виробництва та уникненні дорогих помилок. Асортимент матеріалів, що піддаються обробці, ширший, ніж вважають багато хто, — він охоплює поширені метали та спеціальні сплави, а також неметали. Щоб краще зрозуміти типи матеріалів, придатних для обробки на токарних верстатах з ЧПУ, розглянемо найпоширеніші з них та особливості їхньої обробки для досягнення оптимальних результатів.
Найбільше для токарних верстатів із ЧПК використовують метали через їхню міцність і універсальність. Найпоширенішими металами для обробки є сталь, алюміній та мідь, і кожен з них підходить для певних завдань завдяки унікальним характеристикам.
Сталь відома своєю довговічністю. Серед різних видів сталі, таких як: вуглецева сталь і легована сталь, найбільше використовується вуглецева сталь. Вона міцна й дешева, що ідеально підходить для звичайних деталей, таких як: шестерні, вали та навіть гальмівні барабани комерційних транспортних засобів. Токарні верстати з ЧПК чудово працюють на вуглецевій сталі, досягаючи порожнин у формах, які мають точність до допуску 0,01 мм. Інші види легованої сталі, які містять елементи, такі як: хрому чи нікелю, є міцнішими. Вони призначені для деталей, таких як: гідравлічні системи, які піддаються екстремальному тиску та зносу. Токарні верстати з ЧПК не обрізають леговану сталь хаотично, вони вибирають відповідний тип різання для кожного виду сталі, щоб забезпечити, що матеріал не пошкодиться.
Токарні верстати з ЧПК добре працюють також з алюмінієм, особливо для застосувань у сфері нових джерел енергії. Легкі властивості алюмінію роблять його ідеальним для корпусів двигунів та інших компонентів транспортних засобів на нових джерелах енергії. Оскільки це важливо для енергоефективності, що допомагає збільшити дальність руху транспортних засобів. Алюміній також зазвичай м'якший, ніж більшість кольорових сплавів, що дозволяє використовувати вищі швидкості шпінделя і, як наслідок, скорочує тривалість циклів. Наприклад, токарний верстат з ЧПК, який використовується для виготовлення корпусів алюмінієвих двигунів, може одночасно формувати зовнішній корпус і свердлити необхідні отвори, усуваючи потребу в додаткових операціях. Саме з цих причин виробники використовують токарні верстати з ЧПК для виготовлення алюмінієвих компонентів.
Як і у випадку з фрезерними верстатами з ЧПК, токарні верстати з ЧПК добре працюють з міддю та її сплавами (латунь і бронза). Це особливо зручно для електричних і теплових контактів, а також теплообмінників, виготовлених з міді. Декоративні деталі та певні типи клапанів можуть бути виготовлені з латуні — сплаву міді та цинку. Додатковим бонусом є їх чудовий кінцевий стан поверхні. Те, що ці матеріали пластичні, є додатковою перевагою, оскільки вони можуть витримувати процес різання без утворення тріщин. Крім того, висока точність токарного верстата з ЧПК має велике значення, оскільки мідні компоненти повинні мати жорсткі допуски щодо інших частин електричної системи.
Окрім металів, токарні верстати з ЧПК можуть обробляти різноманітні неметалеві матеріали. Це важливо для галузей, що використовують неметалеві компоненти, які легші та стійкіші до корозії. Основними неметалевими матеріалами є пластмаси, деревина та графіт.
Серед багатьох корисних неметалевих матеріалів пластмаси широко використовуються, оскільки вони легкі, дешеві та доступні в різних типах. До пластмас, які можна обробляти на токарних верстатах із ЧПУ, належать АБС, поліпропілен та нейлон. АБС використовується для компонентів, таких як пластикові шестерні та корпуси невеликих пристроїв, завдяки своїй міцності та стійкості до ударів. Поліпропілен застосовується для гнучких труб і контейнерів, стійких до хімічних впливів. При роботі з пластмасами токарні верстати з ЧПУ потребують більш обережного підходу до швидкості обертання. Це пов'язано з тим, що від надмірної швидкості різання може виділятися тепло, яке здатне розплавити або деформувати пластик. Проте за правильних налаштувань токарні верстати з ЧПУ можуть виготовляти точні та гладкі пластикові деталі, що відповідають заданим проектним вимогам. Наприклад, токарні верстати з ЧПУ використовуються для виробництва пластикових фітингів для обладнання нових джерел енергії, забезпечуючи герметичне з'єднання.
Ви можете подумати, що деревина — це дивний матеріал для токарного верстата з ЧПУ, але він ідеально підходить для виготовлення нестандартних або прикрасних деталей. Дуб і клен — одні з найкращих порід твердого дерева, оскільки вони стійкі й гладкі. Токарні верстати з ЧПУ можуть виготовляти дерев'яні вироби, такі як ручки інструментів на замовлення, поручні чи навіть дерев'яні ніжки для столів. Токарні верстати з ЧПУ дуже точні, тому всі деталі однакові, що має важливе значення для масового виробництва. На відміну від ручного токарства, верстат з ЧПУ може швидше виготовляти однакові дерев'яні деталі, адже він не втомлюється.
Графіт добре обробляється на токарних верстатах з ЧПК, особливо в фотоелектричній (сонячній енергетиці) галузі. Фотоелектричний графіт використовується для виготовлення направляючих труб, внутрішні стінки яких мають бути гладкими для контролю розплаву кремнію та підтримання теплового поля. Діаметр цих труб становить 300–500 мм, а довжина — 400–600 мм; ці розміри токарні верстати з ЧПК легко витримують. Вони призначені для повільного та рівномірного різання, щоб запобігти руйнуванню крихкого графіту, забезпечуючи трубу з необхідною гладкістю, потрібною для сонячного обладнання. Тому більшість виробників у фотоелектричній галузі використовують токарні верстати з ЧПК для обробки графітових компонентів.
Для високотехнологічного виробництва та аерокосмічної галузі, де стандартні матеріали досі вважаються звичайними, потрібні більш спеціалізовані матеріали. Це пов'язано з тим, що ці галузі мають використовувати матеріали підвищеної міцності, здатні витримувати ускладнені умови експлуатації. Хоча для таких надзвичайно міцних матеріалів потрібна більш ретельна настройка, сучасні токарні верстати з ЧПК цілком здатні з ними працювати.
Титанові сплави мають надзвичайно високу міцність, легкість і стійкість до корозії. Це робить їх ідеальними для авіаційних деталей, таких як кріплення літаків і компоненти двигунів. Єдина проблема з титаном полягає в тому, що він дуже твердий, і його обробка різанням може бути складною. Для обробки титанових авіаційних деталей токарні верстати з ЧПК повинні мати спеціальні різальні інструменти з твердого сплаву і працювати на нижчих швидкостях, щоб уникнути перегріву як інструменту, так і самого титану. Навіть за таких умов токарний верстат з ЧПК може виготовляти точні деталі, що відповідають жорстким вимогам авіаційної промисловості. Прикладом є виробництво титанових болтів для літаків. Верстат з ЧПК забезпечує допуск 0,005 мм, необхідний для цих болтів.
Крім згаданих, токарні верстати з ЧПУ також використовуються для спеціальної обробки сплавів, стійких до високих температур, таких як інконель, хастелой або інші спеціальні сплави, усі з яких мають виняткові властивості міцності при температурах понад 1000 °C. Ці сплави використовуються у виробництві компонентів для реактивних двигунів або електростанцій. Основна складність обробки таких сплавів полягає в тому, що вони дуже тверді, виділяють надмірне тепло під час різання та швидко затуплюють ріжучий інструмент. Токарний верстат з ЧПУ оснащений теплообмінниками та використовує інструменти з надтвердих матеріалів, таких як кубічний нітрид бору (CBN). Деякі оператори токарних верстатів з ЧПУ пропонують спеціальні системи токарних верстатів з ЧПУ, розроблені для обробки цих сплавів. Така спеціальна інженерна розробка охоплює всі компоненти систем для забезпечення плавної обробки сплавів. Саме така спеціалізована інженерна розробка дозволяє виробникам обробляти високотемпературні сплави без погіршення якості обробки.
Розуміння матеріалів, які можна обробляти на токарному верстаті з ЧПУ, — це вже половина успіху. Вам також потрібно встановити правильні параметри та підібрати відповідні різальні інструменти для обраного матеріалу. Деякі конкретні дії можуть забезпечити бажаний результат.
Обраний вами різальний інструмент має відповідати матеріалу, що обробляється. Для карбідних різальних інструментів (які є міцними й придатними для обробки більшості металів, зокрема сталі та алюмінію, а також інших сплавів) ефективно застосовують у роботі з металами. Для обробки неметалів (таких як пластик і дерево) використовуйте інструменти з швидкорізальної сталі (HSS), які гостріші й менше пошкоджують оброблюваний матеріал. Для важкооброблюваних сплавів (зокрема титану) обирайте інструменти з кубічним нітридом бору (CBN) або з напиленням діаманту, які здатні різати й стійкі до абразивного зносу. Використання неправильного інструменту може пошкодити заготовку й поступово знищити токарний верстат з ЧПУ.
Нарешті, налаштування швидкості та подачі ЧПК мають бути адаптовані до матеріалу, що обробляється. Швидкість подачі токарного верстата з ЧПК вказує на швидкість і силу, з якою інструмент впливає на матеріал під час різання, а швидкість також стосується того, з якою частотою обертається матеріал. Нижчі швидкості різання ефективні лише для м'яких металів, таких як алюміній, тоді як вищі швидкості є більш продуктивними (рівний фініш) і ефективними (швидше різання), а високі швидкості підходять для твердіших металів, наприклад, титану. Для роботи з алюмінієм швидкість токарного верстата з ЧПК становить 2000 об/хв, а для роботи з титаном — 500 об/хв.
Наступним кроком є підготовка матеріалів перед використанням. Для металів, таких як сталь і мідь, це включає очищення від бруду, ржавчини та інших домішок. Домішки можуть пошкодити інструменти токарного верстата з ЧПУ і призвести до нерівного різання. Для неметалів, таких як графіт, верстат працює краще, коли матеріал уже має потрібні розміри. Це мінімізує час різання та підвищує ефективність. Деякі матеріали, наприклад легована сталь, можуть потребувати термообробки для полегшення процесу різання. Ці кроки допомагають забезпечити ефективну роботу токарного верстата з ЧПК і виготовлення компонентів високої якості.
EN
