Оборудование

Для чего нужен и как выбрать пруток

Время чтения: 13 мин.

Металлический пруток – это полнотелый, длинномерный прокат, используемый для создания малокалиберных деталей. Качество поверхности, длина и диаметр металлических прутков могут быть разными – параметры материала выбираются под конкретный станок и изделие.

Точение прутковой заготовки

Процесс изготовления детали из прутка на станке

В этом материале детально остановимся на том, как создаются прутки, какими бывают, для чего используются и как подобрать подходящий материал.

Как создается пруток

Ключевая особенность стального калиброванного прутка – геометрическая точность. Кроме того, материал отличается высоким качеством поверхности (гладкостью) и прочностью. Прутки производят одним из двух способов:

  • холодный прокат – материал пропускается через валки черновых и чистовых клетей, в результате чего выравнивается, уменьшается поперечное сечение прутка;
  • горячий прокат – заготовка нагревается и пропускается через фильеру (высокопрочную форму с отверстиями) с меньшим сечением, эту технологию также называют волочением.

Полученный пруток может подвергаться дополнительной обработке: полировке и шлифованию для улучшения качества поверхности.

Стальные прутки

Внешний вид стальных прутков для токарной обработки. Источник 123rf.com

Виды прутков

Прутки разделяют по материалу изготовления, типу сечения и технологии производства.

В основном этот тип проката производят из различных видов стали, включая легированную, обыкновенного качества, конструкционную и др.

Кроме того, есть прутки:

  • из меди,
  • латуни,
  • титана,
  • олова,
  • вольфрама,
  • алюминия,
  • дюралюминия,
  • бронзы,
  • молибдена и других металлов.

Для особых нужд используют продукцию из коррозионностойких сплавов.

Толстые и относительно короткие изделия часто называют калиброванными кругами, по-другому, «кругляками», длинные и тонкие – просто прутками. Существуют разные виды прутков: с круглым сечением, квадратные, прямоугольные, шестиугольные.

В зависимости от технологии изготовления проводят классификацию прутков. Учитывают метод производства, он определяет варианты типоразмеров, прочность и назначение прутков. Вот перечень ГОСТов, которые регулируют сортамент:

ГОСТ 1051-73 – общие технические условия к производству калиброванного проката;

ГОСТ 7417-75 – холоднокатаные прутки d = 3-100 мм;

ГОСТ 2590-2006 – горячекатаные прутки d = 5-270 мм;

ГОСТ 1133-71 – кованые прутки из инструментальной и быстрорежущей стали d = 40-200 мм;

ГОСТ 14955-77 – прутки из качественной стали d = 0,2-50 мм, с огранкой;

ГОСТ 1435-99 – прутки со специальной обработкой поверхности.

Калиброванные стальные прутки с круглым сечением, в том числе для изготовления деталей на станках с ЧПУ, производят в соответствии с ГОСТ 1051-73.

Особенности:

  • четыре разновидности квалитета: h9, h10, h11, h12;
  • Ø сечения прутка: от 3 до 100 мм, допустимое отклонение – 0,025…0,35 мм;
  • длина: от 1,5 до 6,5 м, большие размеры – по спецзаказу;
  • рез выполняется под прямым углом;
  • квалитет, влияющий на допустимую кривизну: для прутков d до 25 мм с полем допуска h9 кривизна не больше 1 мм на 1 погонный метр;
  • вес метра прутка зависит от его диаметра и длины, параметр указывается за 1 м изделия.

Где используют прутковые заготовки

Прутки используют для производства втулок, болтов, гаек, клапанов, шпонок, валов, шестерен, декоративных изделий из металла и т. п. Эти детали широко востребованы в машино- и приборостроении, нефтеперерабатывающей и газодобывающей промышленности, медицинской, аэрокосмической и других отраслях. Для изготовления прутков применяют обычные токарные станки и автоматы продольного точения. Требования к качеству и характеристикам прутков на разном оборудовании также предъявляют разные. Читайте об этом ниже.

типовые детали из прутка

типовые детали из стального прутка на токарном станке с чпу

Как выбрать пруток

Основные параметры выбора:

  • диаметр и площадь сечения прутка – подбираются с учетом возможностей станка и особенностей производимой продукции - необходимого припуска на обработку;
  • группа качества поверхности:
    • для калиброванных прутков выделяют 3 группы: А – высокая, Б – повышенная, В – обычная;
    • для проката со специальной отделкой поверхности – 6 групп: А, Б, В, Г, Д, Е;
  • класс точности – квалитет, чем выше цифра после h, тем меньше точность изготовления прутка;
  • кривизна прутка: классы I, II, III, IV по увеличению кривизны;
  • длина: мерная, немерная, кратная мерной;
  • металлоемкость: масса 1 метра прутка.

При маркировке проката обычно указывают класс точности, класс кривизны и диаметр прутка. Например, А-II-9-ГОСТ 7417-75. Это 9-миллиметровый холоднокатаный пруток высокой точности со вторым классом кривизны.

Стальной прокат редко покупается поштучно, в основном килограммами и тоннами. Для нормировщиков, рассчитывающих расход материалов и заготовок, важно, чтобы в обозначении был указан вес. Зная вес 1 метра прутка, не составит труда подсчитать суммарный вес проката.

Если вес не указан, его можно определить по формуле:

M = π*ρ* (D 2 /4), где

M – масса 1 м прутка, кг;

π – константа, равная 3,14;

ρ – плотность стали (обычно используют среднее значение – 7850 кг/м3);

D – диаметр, м.

Если нужно узнать, сколько весит пруток , изготовленный из другого металла, берут его плотность в кг/м3.

Прокат поставляется в стержнях либо мотках (бухтах, катушках), если сечение прутка до 25 мм. На стоимость материала влияют марка стали, качество поверхности, квалитет, диаметр и длина.

Квадратный стальной пруток

Стальные прутки квадратного сечения так же встречаются в обработке, зажим производится через соответствующие форме цанги 

Особенности использования прутка на производстве

Во многих токарных станках используют обычный пруток, к которому не предъявляют жестких требований по качеству: отклонение не должно превышать 1 мм на 1000 мм длины заготовки. То есть у такой заготовки более свободный допуск на кривизну, и можно не переживать: проблем «пройти» через шпиндель (тяговую трубу), как правило, не возникает.

Но, когда речь заходит о предприятиях, которые используют автоматы продольного точения, – здесь есть вопросы к качеству поставляемого прутка.

Автомат продольного точения VAN Makina

Внешний вид автомата продольного точения с ЧПУ на примере станка MR20 V7 от VAN Makina

Для справки: такие станки используют преимущественно при обработке деталей с большим, часто даже неограниченным соотношением длины обработки к диаметру, поскольку на «продольниках» весь процесс резания всегда происходит в зоне поддержки прутка – люнетной втулки, а движение подачи (ось Z) осуществляется посредством перемещения прутка/заготовки, а не инструмента, как в обычных токарных станках.

Функционал автоматов продольного точения весьма широкий и позволяет, имея необходимый инструмент в станке, в том числе приводной, выполнять полный цикл мехобработки на одной единице оборудования. Это значительно повышает производительность изготовления деталей и, как вывод, – значительно снизить и себестоимость.

Но у «автоматов» есть один нюанс – качество материала должно быть высоким, кривой пруток или пруток неподходящей толщины использовать нельзя.

Кратко опишем суть проблемы.

Как было выше указано о принципе работы продольников – пруток проходит через люнетную втулку, где имеется люнетная цанга – она обеспечивает поддержку заготовки в зоне резания. Недостатком этого принципа явился остаток прутка, который образуется после его обработки.

Добавим, что цанга (люнетная) имеет определенный диаметр (под конкретный диаметр прутка) и имеет небольшой ход лепестков (до 0.5 мм), который регулируется вручную. В этом случае материал – пруток должен иметь практически идеальную гладкую поверхность, чтобы обеспечить и достаточную площадь контакта, и возможность свободного перемещения в люнетной цанге. Поэтому и предъявляются повышенные требования к заготовке.

Стандартные требования к пруткам для станков швейцарского типа:

  • кривизна не более 0,5 мм на 1 м длины;
  • квалитет не ниже h7.
Станок швейцарского типа в работе

Так делают деталь из прутка на автомате продольного точения

Согласно стандартам, наибольший квалитет калиброванного прутка – h9. Если использовать такой материал вместо h7, качество продукции может снизиться, станок будет быстро изнашиваться, с высокой долей вероятности «полетит» люнетная цанга.

Чтобы избежать такой ситуации, многие производители применяют набор оборудования: правильно-отрезной станок + бесцентрошлифовальный станок + автомат продольного точения. Это снизит стоимость закупаемого прутка и станок не сломается. Но так как необходимо будет приобрести дополнительное оборудование, набор окупает себя только при постоянной загрузке автомата продольного точения, а это оптимальное решение для серийных производств.
Антон Лохно
Автор статьи
Антон Лохно
Продакт менеджер

Связаться с автором
Комментировать