Что такое пруток в станках с ЧПУ?

В обрабатывающей промышленности сырье поставляется в различных стандартизированных геометрических формах. Геометрия может представлять собой пруток, стержень или плиту. Форма сырья выбирается в зависимости от типа обработки. Например, для цилиндрических компонентов используются круглые прутки, а для плоских компонентов — плиты или листы. В данной статье будет рассмотрена роль пруткового материала в обработке на станках с ЧПУ.

Что такое пруток?

Пруток — это длинный, цельный кусок материала с постоянным поперечным сечением. Его длина значительно превышает ширину. Такие прутки могут быть круглыми, шестиугольными, плоскими или квадратными. Поперечное сечение прутков остается неизменным по всей длине. Под прутком понимается форма материала, поставляемого в качестве сырья для производства и обработки на станках с ЧПУ.

Для чего используется пруток?

Эти прутки впоследствии используются для получения готовой продукции после резки, механической обработки и формовки. Например, из круглого прутка изготавливаются валы. В процессе производства также используются другие процессы, такие как сварка или гибка.

Из чего изготавливается пруток?

Все зависит от конкретного применения. Пруток может быть изготовлен из титана, алюминия, стали и т. д. Для некоторых применений в качестве прутка используется даже пластик.

Какие бывают разные формы пруткового материала?

В этом разделе мы рассмотрим по очереди различные формы пруткового материала. Эти формы важны с точки зрения требуемой точности и областей применения.

Круглый стержень

На следующем рисунке показано, как выглядит круглый стержень:

Диаметр круглых прутков варьируется, например, 10 мм, 20 мм и т.д. Для их производства используются такие процессы, как горячая прокатка, холодная вытяжка и ковка. Все зависит от требуемой точности и свойств. Эти прутки легко поддаются механической обработке для изготовления валов, болтов, штифтов и т.д.

Шестигранный стержень

Это шестигранные прутки. У этих прутков нет диаметра, но есть ширина граней (A/F), которая представляет собой расстояние между двумя противоположными плоскими поверхностями. Эти прутки используются при изготовлении фитингов, клапанов, прокладок и стоек.

Квадратный бар

У этого типа прутка 4 равные стороны. Он имеет квадратное поперечное сечение. Размер измеряется по длине стороны, например, 10 мм x 10 мм. Такие прутки широко используются в производстве машинных компонентов, несущих конструкций, а также в кузнечном деле и металлообработке. Для лучшего понимания, пожалуйста, посмотрите на следующее изображение:

Плоский бар

Его также называют прямоугольным прутком, потому что он имеет прямоугольное поперечное сечение. Он широкий и тонкий. Его предпочитают, когда площадь поверхности важнее, чем прочность. К его распространенным областям применения относятся кронштейны, рамы, рессоры и т. д.

Как производится пруток?

Прутковый материал производится с помощью различных основных производственных процессов, и каждый из этих процессов приводит к различным механическим свойствам, качеству поверхности и точности размеров.

Горячий прокат

Для горячей прокатки используются заготовки или блюмы. Сначала их нагревают выше температуры рекристаллизации, например, 900–1200 °C для стали. Затем их пропускают через ряд прокатных станов. Сжимающие силы уменьшают площадь поперечного сечения и придают заготовке форму прутка. Благодаря такой высокой температуре, прокатка выполняется без образования трещин. Этот процесс приводит к снижению точности размеров и шероховатой поверхности.

Холодный рисунок

После горячей прокатки в качестве финишной обработки применяется холодная вытяжка. Пруток протягивается через матрицу при комнатной температуре, что уменьшает его диаметр и улучшает его свойства. Благодаря упрочнению при деформации прочность и твердость увеличиваются, а пластичность незначительно снижается.

Экструзия

В этом процессе сила и матрица используются для изготовления заготовок сложной формы, например, шестиугольных или нестандартных профилей. Заготовки и высокие температуры пропускаются через матрицы с усилием. Этот процесс распространен для металлов с низкой температурой плавления, таких как алюминий. Результаты этого процесса включают в себя превосходное качество поверхности и хорошую точность размеров.

Ковка

Горячая ковка широко используется для производства прутков, которые измельчают зернистую структуру и повышают прочность и ударную вязкость. Раскаленные заготовки помещаются под пресс или молот, и сжимающие силы превращают их в прутки.

Как форма пруткового материала влияет на обработку на станках с ЧПУ?

Форма прутков влияет на выбор процесса обработки на станках с ЧПУ. Давайте разберемся, как форма прутка важна при обработке на станках с ЧПУ:

Выбор станков с ЧПУ

Форма прутка является основой для точности, прецизионности, простоты обработки и экономичности процесса. Возможности каждой операции на станке с ЧПУ различаются, поэтому правильный выбор формы имеет очень важное значение.

Токарная обработка круглых прутков на станке с ЧПУ.

В обрабатывающей промышленности круглые прутки считаются наиболее подходящими для токарной обработки на станках с ЧПУ, потому что:

• Геометрия уже является осесимметричной.
• Для изготовления таких изделий, как валы и т. д., требуется удалить меньше материала.
• Во время работы он вращается плавно, поэтому дисбаланс отсутствует.

Эти преимущества круглых прутков для токарной обработки на станках с ЧПУ обеспечивают превосходное качество поверхности, меньший износ инструмента и снижение затрат на обработку.

Фрезерование квадратных прутков на станке с ЧПУ

Для фрезерования на станках с ЧПУ токари предпочитают квадратные прутки из-за необходимости получения плоской поверхности. Во-вторых, квадратные прутки используются для изготовления таких деталей, как ключи, кронштейны, блоки и т. д. Квадратные прутки легко зажимаются в тисках. Благодаря плоской поверхности требуется меньшая обработка. Еще одно большое преимущество — лучший контроль размеров поверхностей.

Шестигранный пруток для фрезерования и токарной обработки на станках с ЧПУ

Шестигранные прутки являются предпочтительным выбором для операций фрезерования и токарной обработки на станках с ЧПУ благодаря эффективности обработки, надежной фиксации заготовки и функциональности. При токарной обработке на станках с ЧПУ шестигранный пруток используется для изготовления:

• Орешки
• Головки болтов
• Арматура

В то время как для фрезерных работ с ЧПУ шестигранные стержни обеспечивают преимущества в виде уже имеющихся плоских поверхностей, простоты зажима и индексации.

Фрезерование плоских прутков на станках с ЧПУ

Фрезерные станки с ЧПУ лучше всего подходят для обработки плоских поверхностей, кромок и профилей. Плоские заготовки считаются имеющими форму, близкую к окончательной, поэтому для их обработки требуется меньше материала. Они идеально подходят для таких операций фрезерования, как торцевое фрезерование, фрезерование пазов и углублений, профильная резка и т. д.

Заготовки из прутка: детали, обработанные на станках с ЧПУ.

В этом разделе представлены элементы различных конструкций, созданные с помощью брусков разной формы.

Цилиндрические части

С помощью круглых прутков и токарной обработки на станках с ЧПУ изготавливаются некоторые из этих цилиндрических деталей:

• Валы и полуоси (валы трансмиссии, валы двигателей и валы насосов)

Эти детали используются в автомобилестроении, машиностроении и электроэнергетике.

• Втулки и втулки

К распространенным примерам таких деталей относятся гладкие втулки и распорные втулки. Эти детали используются в тяжелой технике, текстильной промышленности и строительной технике.

Детали с плоской поверхностью

Для производства деталей с плоской поверхностью, таких как блоки держателей инструментов, зажимы и приспособления, шпонки и пазы, а также гидравлические коллекторы, используются квадратные прутки, изготовленные методом фрезерования на станках с ЧПУ. Эти детали применяются в различных отраслях промышленности, включая цеха обработки на станках с ЧПУ, автомобилестроение и производство силовых агрегатов.

Шестиугольные элементы

К шестиугольным элементам относятся:

• Гайки с шестигранной головкой и шестигранные гайки,
• Гидравлические и пневматические фитинги
• Корпуса клапанов

В строительстве, нефтегазовой отрасли и химической промышленности используются детали с шестигранной формой. Для их производства применяются шестигранные стержни.

Детали кронштейнов из плоских профилей

Плоские кронштейны используются для изготовления изделий, обработанных на станках с ЧПУ:

• L-образные кронштейны (угловые кронштейны), используемые в строительстве и производстве мебели.
• U-образные кронштейны, используемые в нефтегазовой отрасли и сантехнике.
• Монтажные кронштейны, используемые в автомобильных и электрических системах.

Плоские профили используются потому, что они уже имеют широкие и плоские поверхности, поэтому для получения окончательной формы требуется только гибка и обработка на станках с ЧПУ.

Ограничения возможностей использования пруткового материала в станках с ЧПУ.

Благодаря своей геометрии пруток обладает рядом преимуществ при механической обработке; однако он также имеет определенные ограничения в зависимости от конструкции детали. К этим недостаткам относятся:

Высокий уровень отходов материала

Большие потери материала связаны с несоответствием формы прутка и конечного изделия. Например, в случае прямоугольной детали сложной геометрии, изготовленной методом литья или ковки, отходы материала высоки, если прутки имеют круглую форму. Для прямоугольных деталей используется не все поперечное сечение, поэтому много материала расходуется впустую. Кроме того, субтрактивное производство, выполняемое на станках с ЧПУ, например, сверление, фрезерование и т. д.

Ограничения по форме

Геометрия прутков ограничивает выбор прутков. Например, круглые прутки являются наилучшим выбором из-за равномерного поперечного сечения по всей длине и используются в... изготовление валови т. д. Однако современные компоненты имеют вариации в поперечном сечении из-за сложной геометрии, поэтому круглые прутки не являются идеальным выбором, если желаемая геометрия деталей не может быть достигнута из пруткового материала.

Пруток против других форм материалов

В этом разделе рассматриваются различия между прутковым материалом и другими профилями.

Бар против тарелки

Пруток представляет собой длинный металлический кусок с равномерным поперечным сечением, тогда как металлический кусок с большой поверхностью и толщиной называется пластиной. Другие различия приведены в следующей таблице:

Перекладина против трубки

Трубка — это металлический элемент, имеющий полую цилиндрическую форму с равномерной толщиной стенок. Другие различия приведены в следующей таблице:

Пруток против проволоки

Проволока — это тонкое металлическое изделие с очень малым диаметром. Другие различия приведены в следующей таблице:

Как выбрать подходящий пруток для обработки на станках с ЧПУ

Неправильный выбор формы прутка для заготовки может привести к значительным потерям материала, что нерентабельно. Чтобы компенсировать или избежать этих потерь материала при обработке на станках с ЧПУ, воспользуйтесь следующими советами:

Определить геометрию детали

Поскольку геометрия прутка напрямую связана с конечной формой изделия, необходимо учитывать геометрию первой его части. Например, если изделия имеют цилиндрическую форму, как валы, или требуют равномерного поперечного сечения по всей длине, то следует иметь в наличии круглые прутки. Для прямоугольных деталей следует иметь в наличии плоские прутки и так далее.

Выберите правильную форму барной стойки

Форму прутка следует выбирать в зависимости от формы конечного изделия. Например, для изготовления шпоночных пазов форма прутка должна быть квадратной или плоской. Для производства шестигранных гаек форма прутка должна быть шестиугольной.

Выберите правильный материал

Для выбора подходящего материала необходимо знать область применения изделия. Например, если основным требованием является твердость, то для изготовления прутков следует использовать высокоуглеродистую сталь, никелевые сплавы и т. д. Для высоких требований к соотношению веса и прочности идеальным выбором для прутков являются алюминий и титан.

Выберите подходящий размер

Чтобы избежать больших потерь материала, необходимо тщательно оценивать размеры прутков. Например, если требуемый диаметр вала составляет 25 мм, то следует выбрать пруток диаметром 27-28 мм; таким образом, потери материала будут уменьшены, а точность размеров повышена.

Оценить стоимость

После тщательной оценки вышеуказанных факторов оцените итоговую стоимость. Проведите оценку стоимости сырья, времени обработки, отходов, оснастки и эффективности производства.

Преимущества использования пруткового материала при прототипировании

В обрабатывающей промышленности перед началом фактического производства нового продукта сначала изготавливается его прототип. Давайте разберемся, в чем преимущества использования пруткового материала на этом этапе:

Мгновенная обрабатываемость

Для цилиндрических изделий, таких как валы, изготовление прототипа из прутка очень просто, поскольку он уже близок к окончательной форме. Таким образом, возможна немедленная механическая обработка, что экономит время и энергию при производстве прототипов.

Не требуется специальная оснастка.

Стандартная геометрия прутков исключает необходимость в изготовлении специальных заготовок или штампов, позволяя обрабатывать детали непосредственно с помощью универсальных режущих инструментов.

Предсказуемые размеры

Поскольку размеры стержней остаются постоянными по всей конструкции, они становятся предсказуемыми. Это способствует сокращению времени обработки, повышению точности и прецизионности.

Заключение

Для высокоточных изделий пруток играет жизненно важную роль, поскольку эти прутки имеют постоянные размеры по всей своей структуре. Эти прутки могут иметь форму квадрата, прямоугольника, круга и т. д. Они уже имеют стандартную форму, поэтому требуется меньше механической обработки, но если форма конечного изделия отличается, то отходы материала из прутка велики. Пруток также используется для прототипирования, поскольку не требуется изготовление специальной оснастки, а размеры предсказуемы. Туофа переходит на другую сторону бара материалы для изготовления изделий различной формы, таких как цилиндр, конус, диск, втулка, а также с такими элементами, как резьба.

FAQ

Как согнуть плоский пруток?

Плоский пруток можно согнуть вручную, на листогибочном прессе, на вальцовочном станке или с помощью гидравлических гибочных станков.

Что представляет собой круглый пруток из алюминия марки 6061?

Это заготовки из круглых прутков, изготовленные из алюминия марки 6061. Алюминий 6061 — это высокопрочный алюминиевый сплав.

Какова себестоимость барного сырья?

Стоимость пруткового материала варьируется в зависимости от формы и материала. Если в качестве материала используется низкоуглеродистая сталь, ее стоимость составляет 1 доллар за килограмм.