Углубленный анализ обработки с направляющей втулкой и без направляющей втулки на швейцарских центровальных станках: как выбрать в зависимости от характеристик детали? 

Логика и практическая стратегия переключения между режимами прецизионной обработки.

Во-первых, основные различия между обработкой с направляющей втулкой и без направляющей втулки.

Система направляющих швейцарского центрирующего станка является ключом к различию между двумя режимами обработки, существенная разница заключается в режиме поддержки материала и распределении движения:

Режим направляющей втулки (режим направляющей втулки)

Физический принцип:

Твердосплавная направляющая втулка (точность id ±2 мкм) вращается в тандеме со шпинделем и удерживает материал прутка, обеспечивая динамическую поддержку.

Корпус шпинделя скользит вдоль оси z, а точка резания всегда находится в жесткой зоне <3x диаметра** от направляющей втулки.

Типичное применение: Tsugami b0205 обрабатывает вал φ2 мм×20 мм из нержавеющей стали при 8000 об/мин.

Механические характеристики:

400% увеличение жесткости на изгиб (по сравнению с отсутствием направляющей втулки)

Применимое соотношение длины и диаметра (l/d) >7, минимальный диаметр φ0,3 мм может быть обработан.

Режим без направляющей втулки

Физический принцип:

Направляющая втулка выводится из зоны обработки, а материал зажимается только патроном шпинделя.

Держатель инструмента выполняет подачу по осям x/y/z, а шпиндель остается неподвижным.

Типичное применение: Обработка фланца из алюминиевого сплава citizen a20 φ42 мм×150 мм.

Механические характеристики:

Усилие зажима зависит от патрона (500-2000 н), прогиб консольного конца увеличивается экспоненциально с увеличением l/d.

Применимое отношение l/d** <5**, максимальный диаметр обработки ограничен спецификацией патрона.

Во-вторых, пять ключевых параметров выбора и практические стратегии

Отношение длины детали к ее диаметру (l/d)

Направляющая деталь:

Когда l/d > 7, направляющая втулка может уменьшить деформацию изгиба более чем на 90 %. Пример:

Медицинская инъекционная игла (φ0,8 мм×12 мм, l/d=15)

Пружина часового баланса (φ0,5 мм×4 мм, l/d=8)

Без направляющей детали:

Направляющая опора не требуется, если l/d меньше 5. Пример:

Вал автомобильной турбины (φ30мм×100мм, l/d=3,3)

Авиационный шарнир (φ25мм×80мм, l/d=3.2)

Твердость материала и сила резания

Направляющая втулка выгодный сценарий:

Нержавеющая сталь (hrc25-30), титановый сплав (hrc30-40) и другие высокопрочные материалы, поддержка направляющей втулки может быть:

Снизить частоту резания на 62,5% (с 800 гц до 300 гц)

Обеспечить более высокую скорость линии (от 80 м/мин до 100 м/мин для титановых сплавов).

Преимущественные сценарии без направляющей втулки:

Мягкие материалы, такие как алюминиевые сплавы (hrc10-15), медные сплавы и т. Д., позволяющие избежать царапин от направляющей втулки:

Снижение шероховатости поверхности ra с 1,6 мкм до 0,8 мкм.

Сокращение времени процесса полировки на 30 %.

Сложность обработки

Режим направляющей втулки:

Подходит для фронтальной многопроцессной интеграции, например:

Токарная обработка (0,5 мм/об) + фрезерование (0,05 мм/зуб) + сверление эксцентричных отверстий (связь с осью c).

Время цикла зубчатого вала 12 секунд на деталь (на 4 секунды быстрее, чем без направляющих)

Бескондукторный режим:

Подходит для сложной обработки задней части, например:

Расточка задней части подшпинделя (отверстие φ15h7) + эксцентриковая фрезеровка по оси y (точность ±0,02 мм).

Эффективность обработки аэрокосмических соединений увеличивается в 2 раза.

Требования к классу точности

Округлость:

Направляющий режим <2 мкм (оптические компоненты), неуправляемый режим <5 мкм (общие механические детали)

Коаксиальность:

Направляющий режим <3 мкм (медицинские костные винты), неуправляемый режим <8 мкм (автомобильные валы)

Шероховатость поверхности:

Ra 0,4 мкм (зеркальные детали) для направляющей втулки + алмазный инструмент, ra 0,8-1,6 мкм без направляющей втулки.

Эффективность производства и стоимость

Направляющая деталь:

Время изготовления одной детали сокращается на 30%, но срок службы направляющей втулки составляет около 200 000 штук (стоимость замены ¥ 800-2000 / шт.)

Отходы 15-20 мм материала хвоста (необходимо оставить запас зажима)

Отсутствие режима направляющей втулки:

Использование материала увеличилось на 15 % (нет хвостов)

Время смены мелких партий сократилось на 40% (нет необходимости в замене направляющей втулки).

Типичные примеры выбора в промышленности

Пример 1: Медицинские иглы из нержавеющей стали (φ1,2 мм × 18 мм)

Причина выбора модели направляющей втулки:

L/d=15, направляющая втулка обеспечивает жесткую опору

Воздушное уплотнение направляющей втулки (tornos deco 20) предотвращает загрязнение охлаждающей жидкостью

Обработанная коаксиальность ±3 мкм для соответствия медицинским стандартам

Корпус 2: Теплоотвод из алюминиевого сплава 3c (φ25 мм × 50 мм)

Причина выбора модели гильзы без направляющих:

Диаметр превышает верхний предел направляющей втулки (φ20 мм).

Подшпиндель + ось y - полная прямая и обратная обработка за один проход.

Поверхность ra 1,6 мкм, последующая обработка не требуется.

Пример 3: Аэрокосмический титановый винт (φ6 мм × 50 мм)

Программа со смешанным режимом:

Черновая обработка с режимом направляющей втулки (l/d=8,3)

Финишная обработка без направляющей втулки, обработка с наклоном инструмента по оси в.

Частота вибрации контролируется на уровне ниже 300 гц, чтобы избежать вибрации при резке титанового сплава.

В-четвертых, практические навыки переключения режимов

Контроль точности установки направляющей втулки

Используйте лазерный калибр для калибровки, коаксиальность <1μm

Зазор между направляющей втулкой и материалом прутка составляет 0,005-0,01 мм (чрезмерный избыток будет держаться, зазор будет вибрировать).

Оптимизация зажима без направляющей втулки

Гидравлические расширительные губки (например, schunk pgn-plus)

Усилие зажима для тонкостенных деталей <300 н для предотвращения деформации

Настройка параметров резания

Режим линейная скорость (м/мин) скорость подачи (мм/об) коэффициент свеса инструмента

Направляющая втулка +20% стандартное значение <3× диаметр

Без направляющей втулки стандартное значение -15% ＜2× диаметр

Точки технического обслуживания и устранение неисправностей

Специальное обслуживание в режиме направляющей втулки

Ежедневно выдувайте стружку из направляющей втулки с помощью воздушного пистолета под давлением 0,6 мпа.

Используйте микрометр для проверки износа каждые 200 часов, и если диаметр расширения превышает 5 мкм, необходимо заменить.

Распространенные неисправности без направляющей втулки

Эксцентриситет патрона: Если биение губок превышает 5 мкм, измеренное микрометром, используйте специальный гаечный ключ для его регулировки.

Слишком длинный хвостовой материал: Установите минимальную длину зажима шпинделя путем программирования≥15 мм.

Вывод: Выбор режима работы с направляющей втулкой и без направляющей втулки - это комплексный баланс жесткости материала, эффективности обработки и требований к точности. Функция переключения режимов центровальных станков тайке (например, sa-266) с помощью одной кнопки, а также интеллектуальная система рекомендаций параметров превращают трудность выбора из «опыта эксперта» в «данные, основанные на данных». В будущем, с развитием сенсорных технологий, станок сможет распознавать состояние обработки в режиме реального времени и автоматически переключаться на оптимальный режим.