Wałek po toczeniu powinien mieć średnicę 40 mm na całej długości, ale pomiar pokazuje 40,02 mm przy jednym końcu i 40,15 mm przy drugim. Taka różnica oznacza, że zamiast powierzchni walcowej powstała powierzchnia stożkowa. Nawet niewielka stożkowatość może utrudnić montaż łożysk, tulei lub innych części maszyn. Dlaczego pojawia się mimo prawidłowo przygotowanego programu obróbki?
Dlaczego wałek ugina się podczas toczenia?
Jedną z najczęstszych przyczyn stożkowatości jest ugięcie obrabianego przedmiotu pod wpływem siły skrawania. Problem dotyczy szczególnie długich wałków o niewielkiej średnicy, których sztywność maleje wraz ze wzrostem długości.
Podczas toczenia nóż wywiera nacisk na powierzchnię metalu. Jeżeli wałek wystaje daleko poza uchwyt tokarski i nie ma dodatkowego podparcia, może odchylać się od narzędzia. W miejscu największego ugięcia nóż usuwa mniej materiału, przez co średnica pozostaje większa od zaplanowanej.
Przy mocowaniu wyłącznie w uchwycie największe odchylenie występuje zwykle w pobliżu swobodnego końca. Zastosowanie konika lub podtrzymki pozwala ograniczyć ten problem, choć wymaga prawidłowego ustawienia podpór.
Jak nieprawidłowe ustawienie konika powoduje stożkowatość?
Podczas toczenia długich wałków często wykorzystuje się podparcie kłem konika. Jego oś powinna pokrywać się z osią wrzeciona tokarki.
Jeżeli konik przesunie się na bok, wałek ustawi się pod niewielkim kątem względem kierunku przesuwu noża. Narzędzie będzie wtedy stopniowo usuwać coraz większą lub coraz mniejszą warstwę materiału.
Nawet niewielkie przesunięcie osi może spowodować zauważalną różnicę średnic na końcach długiego przedmiotu. Dlatego przed obróbką należy sprawdzić współosiowość podparcia oraz stan kłów i nakiełków.
Czy stan tokarki wpływa na dokładność średnicy?
Przyczyną stożkowatości bywa również niewłaściwa geometria obrabiarki. Jeżeli kierunek przesuwu suportu nie jest równoległy do osi wrzeciona, nóż nie porusza się wzdłuż rzeczywistej osi obrotu przedmiotu.
Takie odchylenie może wynikać między innymi z nieprawidłowego ustawienia maszyny, skręcenia łoża lub zużycia prowadnic. Błąd często powtarza się przy obróbce kolejnych części.
Nowoczesne toczenie metali z wykorzystaniem sterowania CNC pozwala dokładnie prowadzić narzędzie po zaprogramowanej ścieżce. Samo sterowanie nie skoryguje jednak automatycznie błędów mechanicznych obrabiarki ani odkształceń przedmiotu podczas skrawania.
Jak zużycie narzędzia i temperatura zmieniają wymiary wałka?
W czasie długiego przejścia tokarskiego ostrze stopniowo się zużywa. Zmiana jego geometrii wpływa na rzeczywistą głębokość skrawania. W rezultacie średnica wałka może stopniowo rosnąć w kierunku posuwu narzędzia.
Znaczenie ma także temperatura. Podczas obróbki metal nagrzewa się i rozszerza. Nierównomierne nagrzewanie przedmiotu lub maszyny może powodować odchyłki wymiarowe, które ujawniają się po ostygnięciu części.
Dlatego przy dokładnym toczeniu należy kontrolować stan ostrza, parametry skrawania oraz warunki chłodzenia.
Jak sprawdzić przyczynę stożkowatości wałka?
Pierwszym krokiem jest pomiar średnicy w kilku miejscach na długości wałka. Warto sprawdzić również przekroje pośrednie, ponieważ ugięcie przedmiotu może powodować kształt odbiegający od prostego stożka.
Następnie należy ocenić sposób mocowania, współosiowość konika, sztywność układu oraz stan narzędzia. Pomocne bywa wykonanie przejścia próbnego przy zmniejszonej głębokości skrawania.
Stożkowatość nie zawsze oznacza błąd programu CNC. Często wynika z zachowania materiału pod obciążeniem lub nieprawidłowej geometrii układu obróbkowego. Ustalenie rzeczywistej przyczyny pozwala dobrać sposób mocowania i parametry toczenia, które zapewnią jednakową średnicę wałka na wymaganej długości.
