Як усунути проковзування заготовки при високомоментному токарному обробленні на верстатах з ЧПК за допомогою спеціальних патрібних затисків

У 2025 році понад 60% підприємств, що займаються токарним обробленням на Верстатах з ЧПК повідомляють про проблеми з обробкою закалених сталей або профілів з глибокими канавками. Традиційні тверді патрібі часто потребують надмірного зусилля затиску, що загрожує деформацією деталі.

Методологія

1. Налаштування тесту

• Заготовка: вали зі сталі 4140 (ϕ50×300 мм, HRC 28-32) з 3 поздовжніми канавками

• Обладнання:

Токарний верстат з ЧПК: Doosan Puma 2600SY (потужність шпинделя 15 кВт)

Датчик крутного моменту: Kistler 9129AA (діапазон 0–600 Н·м)

• Конструкції:

Зубчаста: Загартована сталь із зубами з кроком 1,2 мм (кут між гранями 60°)

Гідравлічна: Піни з вольфрамової карбідної сталі, що активуються тиском

Полімерне покриття: Шар поліуретану товщиною 0,8 мм

2. Протокол тестування

• Базове випробування на проковзування із використанням стандартних затисків при зростаючому крутному моменті (200–500 Н·м)

• Повторні випробування із використанням спеціальних затисків за однакових параметрів різання:

Чорнове точіння: глибина різання 3 мм, подача 0,3 мм/оберт

Пазування: ширина 5 мм, глибина 8 мм

Результати та аналіз

1. Пороги проковзування

• Стандартні губки: Вийшли з ладу при 320 Н·м (рух заготовки на 0,8 мм)

• Зубчасті губки: Витримали до 450 Н·м (покращення на 40%)

• Гідравлічні губки: Відсутність проковзування при максимальному тестовому значенні 500 Н·м

2. Збереження поверхні

Полімерні губки не залишили видимих слідів (Ra 0,8 мкм) порівняно з мікронайменуваннями від зубчастих губок (Ra 2,4 мкм).

Обговорення

1. Співвідношення вартості та ефективності

• Зубчасті губки: Найкращий вибір для майстерень із наявними патронами ($350-500/комплект)

• Гідравлічні губки: Вигідні для виробництва з високим різноманіттям продукції, незважаючи на вартість понад $2200

• Полімерні губки: Ідеальні для оброблених поверхонь, але потребують оновлення покриття щотижня

2. Обмеження

Тести зосереджені на циліндричних заготовках; неправильні форми можуть вимагати гібридних рішень.

Висновок

Для високомоментного обертання:

• Зубчасті патрони забезпечують найбільш ефективне підвищення продуктивності

• Гідравлічні системи забезпечують надійне затиснення для критичних операцій

• Полімерні покриття зберігають делікатні поверхні при менших обертах моменту

Майбутні дослідження мають передбачати швидкозмінні системи для змішаного виробництва.