Obróbka skrawaniem – na czym polega toczenie?

Toczenie to obróbka wiórowa, w której obrabiany przedmiot obraca się wokół własnej osi, a nóż tokarski przesuwa się względem materiału i usuwa jego nadmiar w postaci wiórów. Metoda służy przede wszystkim do wykonywania elementów osiowo-symetrycznych, takich jak wały, tuleje, stożki i gwinty.

Na czym polega toczenie?

Toczenie jest jedną z podstawowych metod obróbki skrawaniem. Materiał zostaje zamocowany w tokarce, najczęściej na wrzecionie, które nadaje mu ruch obrotowy. Nóż tokarski wykonuje ruch posuwowy, czyli przesuwa się wzdłuż osi przedmiotu albo poprzecznie do niej. Ostrze zagłębia się w materiał i oddziela kolejne warstwy w postaci wiórów.

Takie połączenie ruchu obrotowego detalu i ruchu posuwowego narzędzia pozwala kształtować powierzchnie walcowe, stożkowe oraz inne profile obrotowe. Dlatego toczenie dobrze sprawdza się przy produkcji wałów, tulei, trzpieni, króćców i podobnych części. Obrabiać można między innymi stal, aluminium, mosiądz oraz wybrane tworzywa sztuczne, przy czym dobór narzędzi i parametrów zależy od właściwości materiału.

Jakie operacje wykonuje tokarka?

Jedno zamocowanie detalu może obejmować kilka różnych operacji. Najczęściej wykonuje się:

• Toczenie zewnętrzne – kształtowanie zewnętrznych powierzchni walcowych, stożkowych lub profilowych.
• Toczenie wewnętrzne – obróbkę otworów i wewnętrznych powierzchni cylindrycznych.
• Toczenie czołowe – wykonywanie płaskich powierzchni prostopadłych do osi obrotu.
• Gwintowanie – nacinanie gwintów zewnętrznych i wewnętrznych.
• Rowkowanie i przecinanie – wykonywanie rowków albo oddzielanie gotowego fragmentu od materiału.

Jak przebiega proces toczenia?

Przebieg pracy zależy od geometrii detalu, materiału i wymaganej dokładności, ale podstawowa kolejność pozostaje podobna:

1. Mocowanie detalu – materiał zostaje umieszczony w uchwycie lub między kłami. Trzeba ustawić go stabilnie i możliwie współosiowo, aby ograniczyć bicie podczas obrotu.
2. Ustawienie narzędzia – nóż tokarski dobiera się do rodzaju operacji, materiału i oczekiwanego kształtu powierzchni.
3. Obróbka zgrubna – usuwa się większą ilość materiału i szybko nadaje detalowi przybliżony kształt. Na tym etapie liczy się głównie wydajność.
4. Obróbka kształtująca – narzędzie usuwa mniejszy naddatek i przygotowuje powierzchnie do uzyskania wymiarów końcowych.
5. Obróbka wykańczająca – wykonywane są ostatnie przejścia, które nadają detalowi wymagane wymiary oraz jakość powierzchni.
6. Kontrola elementu – sprawdza się średnice, długości, kształt i stan powierzchni, a następnie odcina detal lub wyjmuje go z uchwytu.

Podział na obróbkę zgrubną i wykańczającą pozwala połączyć wydajne usuwanie materiału z uzyskaniem dokładnego wymiaru. Przy szczególnie wysokich wymaganiach toczenie może być później uzupełnione na przykład szlifowaniem.

Toczenie a frezowanie – czym różnią się te metody?

Najważniejsza różnica dotyczy elementu wykonującego główny ruch obrotowy. Podczas toczenia obraca się przedmiot, natomiast podczas frezowania obraca się narzędzie, czyli frez. Ta różnica decyduje o typowych zastosowaniach obu metod.

Obie technologie często występują w jednym procesie produkcyjnym. Wał można najpierw wytoczyć, następnie sfrezować w nim rowek wpustowy, a na końcu poddać wykańczającej obróbce powierzchnie wymagające większej dokładności.

Toczenie konwencjonalne a CNC

Na tokarce konwencjonalnej operator ręcznie ustawia ruchy narzędzia i kontroluje przebieg pracy. Takie rozwiązanie pozostaje przydatne przy naprawach, prototypach, produkcji jednostkowej i prostych detalach, gdy liczy się szybkie ustawienie maszyny.

Toczenie CNC odbywa się na maszynie sterowanej numerycznie. Ruchy narzędzia i kolejność operacji wynikają z przygotowanego programu, a operator nadzoruje proces, mocowanie oraz kontrolę wymiarów. W produkcji seryjnej CNC zapewnia większą powtarzalność i ułatwia wykonywanie geometrii, które byłyby trudne do uzyskania przy ręcznym sterowaniu.

Najważniejsze korzyści toczenia CNC wynikają z połączenia automatyzacji i stabilnego prowadzenia narzędzia:

• powtarzalne wykonanie kolejnych sztuk zgodnie z dokumentacją techniczną,
• sprawna produkcja seryjna bez ręcznego odtwarzania każdego przejścia,
• możliwość realizacji złożonych profili, gwintów i wielu operacji w jednym zamocowaniu,
• mniejsze ryzyko błędów wynikających z ręcznego prowadzenia narzędzia.

Dobór między tokarką konwencjonalną a CNC zależy przede wszystkim od wielkości serii, geometrii detalu i wymaganej powtarzalności. W nowoczesnej produkcji seryjnej standardem jest CNC, natomiast obrabiarki konwencjonalne nadal mają zastosowanie w pracach jednostkowych i naprawczych.

Toczenie wykorzystuje obrót przedmiotu i posuw noża, dlatego jest podstawową metodą wykonywania części o kształtach obrotowych. Frezowanie różni się tym, że obraca się w nim narzędzie, a CNC pozwala oba procesy realizować z wysoką powtarzalnością.