Прецизионные штифты внесли значительный вклад в возможность точного выравнивания и передачи нагрузок в самых разных системах — от простых до сложных. Когда машины требуют точности позиционирования в несколько микрон, все локаторы, направляющие и штифты с буртиком должны сохранять жесткие допуски позиционирования из-за напряжений, создаваемых динамическими нагрузками. В Falcon CNC Swiss Engineering мы проектируем и изготавливаем прецизионные штифты на заказ с использованием швейцарской технологии ЧПУ. Используя современное оборудование, мы можем обеспечить диаметры с допусками до ±0,0002 дюйма (5 микрон) и чистоту поверхности менее Ra 0,2 мкм. Этот документ ответит на ваши наиболее технические вопросы, касающиеся механической обработки прецизионных штифтов, включая типы используемых материалов и доступные технологические возможности.
Прецизионные штифты — это специализированные механически обработанные компоненты, предназначенные для установления позиционного соотношения одной детали к другой, как движущейся, так и неподвижной. Примером такого типа спроектированного машинного элемента может быть штифт в кондукторе, приспособлении, штампе или роботизированном сочленении. Во всех этих приложениях один установочный штифт может способствовать ошибке сборки, повышенному износу или дрейфу позиции, когда его отклонение от номинальных допусков составляет всего несколько микрон. Существует три основные характеристики прецизионных систем позиционирования, которые должны быть удовлетворены: допуск по диаметру, округлость и состояние поверхности. Чтобы гарантировать, что ваши требования GD и T (геометрические допуски и размеры) соблюдаются для любого штифта, который вам необходимо изготовить (включая установочные штифты и более сложные ступенчатые и резьбовые геометрии), мы используем токарные станки Falcon Swiss типа «скользящая головка» и измерительное оборудование с лазерным контролем в процессе обработки.
С точки зрения машиностроения, прецизионные штифты делятся на две основные функциональные категории:
Установочные / выравнивающие штифты – Они определяют фиксированное положение между двумя компонентами. Примеры включают установочные штифты, локаторы, направляющие штифты для инструмента и штифты выравнивания. Обычно они имеют жесткие допуски по диаметру (h6, g6 или пользовательские) и могут иметь конический заход для облегчения сборки.
Крепежные / стопорные штифты – Они сопротивляются сдвиговым и растягивающим нагрузкам, допуская разборку. Эта группа включает штифты с буртиком, пальцы, подпружиненные штифты и шплинтовые крепежные элементы. Они часто сочетают в себе прецизионно шлифованный хвостовик с резьбовым или канавочным концом.
Многие штифты, обработанные на станках с ЧПУ, стирают грань — например, штифт с буртиком, который позиционирует втулку (выравнивание) и также зажимает пакетную сборку (крепление). Falcon проектирует и изготавливает оба типа, часто интегрируя такие функции, как поперечные отверстия, лыски или внутренние резьбы.
Выбор материала напрямую влияет на износостойкость, коррозионную защиту, прочность и стоимость. Ниже представлено сравнение наиболее распространенных сплавов, которые мы обрабатываем для изготовления прецизионных штифтов.
| Материал | Преимущества | Типичные применения | Твердость (после обработки / термообработки) |
| Прецизионные штифты из нержавеющей стали (303, 304, 316, 17-4 PH) | Коррозионная стойкость, чистота, умеренная прочность | Медицинские устройства, пищевое оборудование, морские системы позиционирования | 180-220 HB / до 45 HRC |
| Закаленные стальные штифты с ЧПУ (O1, A2, 52100, 4140) | Высокая износостойкость, прочность сердцевины, стабильность размеров | Инструментальные штампы, пуансоны, высокоцикловые приспособления, автомобильные направляющие штифты | 200-250 HB / 58-62 HRC |
| Титановые прецизионные штифты (Grade 5 Ti6Al4V) | Высокое отношение прочности к весу, биосовместимость, немагнитность | Аэрокосмические приводы, ортопедические инструменты, звенья роботов | 320-380 HB / 36-42 HRC |
| Хромированные обработанные штифты (сталь + твердый хром) | Чрезвычайно низкое трение, стойкость к коррозии и схватыванию | Гидравлические позиционеры, штифты линейных направляющих, высокоскоростная автоматизация | Базовая сталь 55 HRC + хром 70 HRC |
| Алюминиевые штифты с ЧПУ (7075, 6061) | Легкий вес, быстрая обработка, возможность анодирования | Полупроводниковые позиционирующие столы, портативный инструмент | 80-110 HB (анодированная поверхность до 60 HRC) |
| Карбидные прецизионные штифты (мелкозернистый карбид вольфрама) | Максимальная прочность на сжатие, модуль упругости ~600 ГПа | Высокоточные V-образные локаторы, инструмент для электроэрозионной обработки, износостойкие прокладки | 89-93 HRA |
| Установочные штифты из легированной стали (8620, 9310) | Цементируемый, прочная сердцевина, хорошая усталостная прочность | Аэрокосмические кондукторы, автомобильные трансмиссионные приспособления | 150-200 HB / поверхность 58-62 HRC |
Самым прочным материалом для сопротивления необратимой деформации от сжимающих или сдвигающих нагрузок является карбид вольфрама. Прецизионные штифты из карбида вольфрама являются самыми прочными. Прочность на сжатие карбида превышает 4500 МПа (650 ksi), что примерно в три раза прочнее закаленной инструментальной стали; однако он одновременно дорог и хрупок. Когда необходимы и прочность, и ударная вязкость, например, в установочном штифте, который также испытывает ударные нагрузки, наилучшим инженерным выбором являются закаленные стальные штифты с ЧПУ из 52100 или A2 инструментальной стали (58-62 HRC). Для легких и высокопрочных применений титановые прецизионные штифты Grade 5 демонстрируют превосходное отношение прочности к весу.
Достижение жестких допусков прецизионных штифтов требует большего, чем стандартный токарный станок. Falcon CNC Swiss использует многоосевые токарные центры швейцарского типа с направляющими втулками, живым инструментом и измерением в процессе обработки. Ниже представлен наш стандартный процесс для высокоточной механической обработки штифтов.
Подготовка производства – Шлифованные и бесцентрово обточенные прутки из нержавеющей стали, титана, карбида и ассортимента других материалов подаются на швейцарские токарные станки в качестве сырья. Допуски на прутковый материал выдерживаются на уровне H8 или лучше.
Детали, обработанные на станках с ЧПУ или швейцарских станках для прецизионных штифтов - Направляющая втулка поддерживает материал на расстоянии 5-10 мм от режущего инструмента, практически устраняя прогиб. Наружная поверхность обрабатывается предварительно и окончательно (припуск под шлифовку обычно составляет от 0,05 мм до 0,10 мм).
Вторичные функции - Живой инструмент (фрезы) обрабатывает лыски, поперечные отверстия, пазы и резьбу без снятия детали с главного шпинделя, сохраняя соосность.
Термообработка - Для стальных штифтов, требующих твердости 45 HRC, процесс термообработки включает вакуумную закалку и отпуск. Карбидные и некоторые штифты из нержавеющей стали используются в состоянии поставки.
Прецизионное шлифование - После термообработки штифты для прецизионного шлифования должны соответствовать допускам H6 или лучше (≤ 5 мкм) с использованием бесцентрового или круглого шлифования.
Чистота поверхности - Механическая полировка, микропритирка или хромирование для достижения прецизионных штифтов с зеркальной поверхностью (Ra ≤ 0,1 мкм).
Контроль - Каждая партия проходит измерение лазерным микрометром (все диаметры), проверку округлости и тест на твердость прецизионных штифтов (Роквелл или микро-Виккерс).
Пассивация или очистка - Штифты из нержавеющей стали пассивируются, все штифты проходят ультразвуковую очистку и вакуумную упаковку для отгрузки.
Falcon CNC Swiss специализируется на токарной обработке с ЧПУ для прецизионных штифтов диаметром от 0,5 мм до 32 мм и длиной до 300 мм. Наши станки швейцарского типа позволяют обрабатывать весь штифт за одну операцию зажима, включая:
Конические штифты с ЧПУ с конусностью до 10° на сторону.
Изготовление штифтов с буртиком – точный контроль длины буртика ±0,01 мм.
Направляющие штифты для инструмента с фаской на входе и масляными канавками.
Установочные штифты с ЧПУ с полусферическими или коническими наконечниками.
Поскольку швейцарское точение использует скользящую головку и направляющую втулку, мы выдерживаем допуски диаметра штифта с ЧПУ до ±0,002 мм (2 мкм) на критических элементах – уровень, недостижимый на обычных токарных станках.
Для систем позиционирования с жесткими допусками класс посадки штифта и чистота поверхности напрямую влияют на повторяемость позиционирования. Ниже представлены стандартные допуски и чистоты поверхности, которые мы регулярно производим.
Английский 
日本語 
한국어 
français 
Deutsch 
Español 
русский 
العربية 
