Способы обработки металлов резанием

Обработка резанием (стр. 1 из 2)

Обработка резанием является универсальным методом размерной обработки. Метод позволяет обpaбатывать поверхности деталей различной формы и размеров с высокой точностью из наиболее используемых конструкционных материалов. Он обладает малой энергоемкостью и высокой производительностью. Вследствие этого обработка резанием является основным, наиболее используемым в промышленности процессом размерной обработки деталей.

Сущность и схемы способов обработки

Обработка резанием — это процесс получения детали требуемой геометрической формы, точности размеров, взаиморасположения и шероховатости поверхностей за счет механического срезания с поверхностей заготовки режущим инструментом материала технологического припуска в виде стружки (рис. 1.1).

Основным режущим элементом любого инструмента является режущий клин (рис. 1.1, а). Его твердость и прочность должны существенно превосходить твердость и прочность обpaбатываемого материала, обеспечивая его режущие свойства. К инструменту прикладывается усилие резания, равное силе сопротивления материала резанию, и сообщается перемещение относительно заготовки со скоростью ν. Под действием приложенного усилия режущий клин врезается в заготовку и, разрушая обpaбатываемый материал, срезает с поверхности заготовки стружку. Стружка образуется в результате интенсивной упругопластической деформации сжатия материала, приводящей к его разрушению у режущей кромки, и сдвигу в зоне действия максимальных касательных напряжений под углом φ. Величина φ зависит от параметров резания и свойств обpaбатываемого материала. Она составляет

30° к направлению движения резца.

Внешний вид стружки хаpaктеризует процессы деформирования и разрушения материала, происходящие при резании. Различают четыре возможных типа образующихся стружек: сливная, суставчатая, элементная и стружка надлома (рис. 1.1, б).

Рис. 1.1. Условная схема процесса резания:

а – 1 – обpaбатываемый материал; 2 – стружка; 3 – подача смaзoчно-охлаждающих средств; 4 – режущий клин; 5 – режущая кромка; φ – угол сдвига, хаpaктеризующий положение условной плоскости сдвига (П) относительно плоскости резания; γ – главный передний угол режущего клина; Р_z – сила резания; Р_y – сила нормального давления инструмента на материал; С_{γ u} , С_{γ l} – длины пластичного и упругого контактов; С_γ , С_a – длина зон контактного взаимодействия по передней и задней поверхностям инструмента; LOM – область главного упругопластичного деформирования при стружкообразовании; FKPT – область вторичной контактной упруго–пластичнеской деформации металла; h – глубина резания; Н – толщина зоны пластического деформирования (наклепа) металла.

В процессе резания режущий клин, испытывая интенсивное трение, контактирует с материалом стружки и обработанной поверхностью в контактных зонах. Для снижения сил трения и нагрева инструмента применяют принудительное охлаждение зоны резания смaзoчно-охлаждающими средами (СОС), подавая их в зону резания специальными устройствами.

Детали и инструменты закрепляются в специальных органах станка или приспособлениях. Станок, приспособление, инструмент и деталь образуют силовую систему (СПИД), передающую усилие и движение резания от привода станка режущему инструменту и детали.

Реальные схемы различных способов обработки резанием, используемый инструмент, а также виды движения инструмента и заготовки в процессе обработки приведены на рис. 1.2. В зависимости от используемого типа инструмента способы механической обработки подразделяются на лезвийную и абразивную.

Рис. 1.2. Схемы способов обработки резанием:

а – точение; б – сверление; в – фрезерование; г – строгание; д – протягивание; е – шлифование; ж – хонингование; з – суперфиниширование; D_r – главное движение резания; D_s – движение подачи; R_o – обpaбатываемая поверхность; R – поверхность резания; R_оп – обработанная поверхность; 1 – токарный резец; 2 – сверло; 3 – фреза; 4 – строгальный резец; 5 – протяжка; 6 – абразивный круг; 7 – хон; 8 – бруски; 9 – головка.

Отличительной особенностью лезвийной обработки является наличие у обpaбатываемого инструмента остройрежущей кромки определенной геометрической формы, а для абразивной обработки – наличие различным образом ориентированных режущих зерен абразивного инструмента, каждое из которых представляет собой микроклин.

Рис. 1.3. Конструкция и элементы лезвийных режущих инструментов:

а – токарного резца; б – фрезы; в – сверла;

1 – главная режущая кромка; 2 – главная задняя поверхность; 3 – вершина лезвия; 4 – вспомогательная задняя поверхность лезвия; 5 – вспомогательная режущая кромка; 6 – передняя поверхность; 7 – крепежная часть инструмента.

Рассмотрим конструкцию лезвийных инструментов, используемых при резании (рис. 1.3). Инструмент состоит из рабочей части, включающей режущие лезвия, образующие их поверхности, режущие кромки и крепежной части, предназначенной для установки и закрепления в рабочих органах станка.

Основными способами лезвийной обработки являются точение, сверление, фрезерование, строгание и протягивание. К абразивной обработке относятся процессы шлифования, хонингования и суперфиниша. В основу классификации способов механической обработки заложен вид используемого инструмента и кинематика движений. Так, в качестве инструмента при точении используются токарные резцы, при сверлении – сверла, при фрезеровании – фрезы, при строгании – строгальные резцы, при протягивании – протяжки, при шлифовании – шлифовальные круги, при хонинговании – хоны, а при суперфинише – абразивные бруски. Любой способ обработки включает два движения (рис. 1.2.): главное – движене резания D_r – и вспомогательное – движение подачи D_s . Главное движение обеспечивает съем металла, а вспомогательное – подачу в зону обработки следующего необработанного участка заготовки. Эти движения осуществляются за счет перемещения заготовки или инструмента. Поэтому при оценках движение инструмента во всех процессах резания удобно рассматривать при неподвижной заготовке как суммарное (рис. 1.4).

Рис. 1.4. Схемы определения максимальной скорости режущей кромки инструмента υ_е , формы поверхности резания R и глубины резания h при обработке:

а – точением; б – сверлением; в – фрезерованием; г – строганием; д– протягиванием; е – хонингованием; ж – суперфинишированием.

Тогда полная скорость перемещения (v_e ) произвольной точки Мрежущей кромки складывается из скорости главного движения (v) и скорости подачи (v_s ):

Поверхность резания R представляет собой поверхность, которую описывает режущая кромка или зерно при осуществлении суммарного движения, включающего главное движение и движение подачи. При точении, сверлении, фрезеровании, шлифовании поверхности резания — прострaнcтвенные линейчатые, при строгании и протягивании — плоские, совпадающие с поверхностями главного движения; при хонин-говании и суперфинишировании они совпадают с поверхностями главного движения.

Поверхности R_o и R_{o п} называются, соответственно, обpaбатываемой поверхностью заготовки и обработанной поверхностью детали (см. рис. 1.2).

В процессах точения, сверления, фрезерования и шлифования главное движение и движение подачи выполняются одновременно, а в процессах строгания, хонингования движение подачи выполняется после главного движения.

2. Параметры технологического процесса резания

К основным параметрам режима резания относятся скорость главного движения резания, скорость подачи и глубина резания.

Скорость главного движения резания (или скорость резания) определяется максимальной линейной скоростью главного движения режущей кромки инструмента. Эта скорость выражается в м/с.

Если главное движение резания вращательное, как при точении, сверлении, фрезеровании и шлифовании, то скорость резания будет определяться линейной скоростью главного движения наиболее удаленной от оси вращения точки режущей кромки — максимальной линейной скоростью главного движения (см. рис. 1.4):

где D — максимальный диаметр обpaбатываемой поверхности заготовки, определяющий положение наиболее удаленной от оси вращения точки режущей кромки, м; ω — угловая скорость, рад/с.

Выразив угловую скорость ω через частоту вращения шпинделя станка, получим:

При строгании и протягивании скорость резания v определяется скоростью перемещения строгального резца и протяжки в процессе резания относительно заготовки.

При хонинговании и суперфинишировании скорость резания определяется с учетом осевого перемещения (см. рис. 1.4, е, ж) инструмента.

Скорость резания оказывает наибольшее влияние на производительность процесса, стойкость инструмента и качество обработанной поверхности.

Подача инструмента определяется ее скоростью v_s . В технологических расчетах параметров режима при точении, сверлении, фрезеровании и шлифовании используется понятие подачи на один оборот заготовки S_o и выражается в мм/об. Подача на оборот численно соответствует перемещению инструмента за время одного оборота:

При строгании подача определяется на ход резца. При шлифовании подача может указываться на ход или двойной ход инструмента. Подача на зуб при фрезеровании определяется числом зубьев Z инструмента и подачей на оборот:

Способы механической обработки металлов резанием

Металлических деталей существует целая масса, они отличаются своей формой, весом, качеством, поэтому и виды обработки металлов резанием тоже будут отличаться друг от друга. Для изготовления любой детали понадобится металлический материал, им может выступать: сварные заготовки, пластмассы, штамповки, отливки сортовой прокат, поковки. Такие названия можно соединить в одну группу под названием “заготовки”.

Чтобы деталь соответствовала всем заданным параметрам, токарь или фрезеровщик должен снять с заготовки весь лишний металл. До получения нужной формы, мастер будет обpaбатывать деталь используя, станок для резки металла или слесарное ручное оборудование. Тот ненужный снятый слой металла называется “припуском на обработку”. В этом и состоит вся сущность обработки металлов резанием.

Существующие способы резания металла

Давайте подробно рассмотрим основные методы обработки металлов резанием, какие они бывают, чем выполняются и т. д.

1. Точение (обточка). Выполняется, когда заготовка не слишком отличается размерами от нужной детали. Этот процесс может выполняться на таком оборудовании (станках): токарных, фрезерных, сверлильных, шлифовальных, долбежных, строгальных и т. д. Для этого резания используют резец токарного станка. Процесс происходит при большой скорости вращения детали, которую ей обеспечивает резец. Это движение называется “главным”. А резец двигается медленно и поступательно, вдоль или поперек. Такой вид движения имеет название “движение подачи”. Скорость резания определяется главным движением.

2. Сверление. Это методы обработки металлов резанием, где название говорит само за себя. Происходит на любом станке, где есть сверло. Заготовка зажимается прочно в тисках, а сверло вращается медленными поступательными движениями по одной прямой. В результате, в детали появляется отверстие с диаметром равным размеру сверла.

3. Фрезерование. Такие способы обработки металлов резанием могут выполняться лишь на специальных столах-станках – горизонтально-фрезерных. Главным инструментом станочника выполняющего фрезерную обработку металла, которое и совершает главное движение, является фреза. Движение подачи производит в продольном направлении заготовка, оно происходит под прямым углом относительно движению станка. Будущую деталь крепко зажимают на столе, и все время она остается неподвижной.

4. Строгание. Происходит на поперечном строгательном оборудовании, станках. Обработка заготовки происходит резцом, выполняющим медленные движения по заданному направлению и обратно. Главное движение принадлежит инструменту – немного изогнутому резцу. Движение подачи совершает заготовка, при чем, оно не сплошное, а прерывистое. Направление последнего движения прямо перпендикулярно главному. В этом виде станков движение резания высчитывается путем сложения рабочего и холостого ходов.

5. Шлифование. Мероприятие выполняется при помощи шлифовального круга на кругло шлифовальных станках. Режущий круг делает вращательные движения, а заготовка получает прямолинейную и круговую подачу, но если вытачивается деталь цилиндрической формы. Когда предметом обработки есть плоская поверхность, то заготовка получает подачу лишь в прямом направлении.

Проходившая выставка в Москве “металлообработка 2013” поражает наличием современного оборудования. фото оборудования с которой представлены в следующем сюжете :

Основная терминология при резании металлов

Глубиной резания называется толщина металла, выраженная в миллиметрах, которая удаляется при одном движении станка. Подачей принято называть расстояние в миллиметрах, совершаемое за одно движение режущего предмета или на которое он передвигается за один свой оборот. Скорость резания – это длина, описанная в метрах, которая понадобится для работы станка за определенно взятый отрезок времени. Такой единицей измерения принято брать минуту.

Для тех, кто хочет лично разобраться в подробностях, достаточно набрать в поисковике – обработка металлов резанием справочник технолога.

Читать еще:  Как выставить уровень на потолке

Для любого вида резания нужно приложить усилия, чтобы помочь инструменту отделить слой металла. Такие усилия называются “усилиями резания”, именно это понятие помогает найти сопротивление резанию. Сила, с которой материал противостоит инструменту, называют “коэффициентом резания”, для каждого металла он различный. Размер этой величины берется с сечением в 1 мм².

Какие бывают станки по назначению, мы уже описывали выше, а вот по уровню автоматизации они бывают: гидрофицированные, оснащенные программным управлением, автоматы и полуавтоматы.

Хотите сделать металлическую печку для бани самостоятельно? Как соорудить ее своими руками, читайте в этой статье.

Финальным этапом работы с металлом является его закалка. Как правильно ее производить, читайте в статье по https://elsvarkin.ru/texnologiya/texnologiya-zakalki-i-otpuska-stali/ ссылке.

Для чего предназначен каждый станок

• Токарные станки производят отверстия в цилиндрах и конусах. Им можно нарезать резьбу, просверлить или зенкеровать. Инструментом этого станка есть резцы разных типов.
• Сверлильные станки делают такие же операции, как и токарные, но еще умеют растачивать резьбы или отверстия. Работа выполняется при помощи сверл, энкеров, разверток, метчиков, резцов.
• Фрезерные станки предназначены для работы с плоской поверхностью или фигур, которые сложно сконструированы. Такие операции проводятся с помощью множества лезвий, которые имеет фреза. Такой инструмент тоже имеет свою классификацию.
• Строгальные станки работают с помощью резцов. Обpaбатывают плоские и фасонные заготовки, могут выстрогать траншею.
• Шлифовальные станки шлифуют с высокой точностью, производят все отделочные работы. Инструмент такого станка – брус и круг.
• Зуборезные станки помогают вырезать зубья на детали формой конуса или цилиндра.

Если Вы захотите прочесть подобную информацию в несколько развернутом виде, то Вам понадобится учебник обработка металлов резанием, или регулярное издание такое как “журнал металлообработка и станкостроение”.

Виды обработки металла резанием

Обработка металлов резанием активно используется во многих отраслях, в наибольшей степени – в машиностроении, где является важной и дорогостоящей частью процесса. Это объясняется высокими требованиями, которые предъявляются к изделиям: они должны быть безупречны с точки зрения качества и геометрической точности.

Обработка резанием этим требованиям вполне удовлетворяет, позволяя создавать уникальные высокоточные детали. Именно поэтому уже много лет она не теряет своей популярности.

Как происходит обработка?

Резание металла – это процесс, при котором специальным режущим инструментом с обpaбатываемой заготовки снимается слой металла с целью придания ей необходимой формы.

Если учесть, что существует великое множество разнообразных деталей, отличающихся по целому ряду своих хаpaктеристик, то не вызовет удивления тот факт, что для работы с ними требуются совершенно разные методы и станки. Для каждой детали предполагается своя технология. Так, основными методами обработки металлов резанием являются:

• точение;
• сверление;
• фрезерование;
• строгание;
• долбление;
• шлифование.

А использующиеся при этом станки, как правило, носят названия применяемых методов (точильный, фрезеровальный, долбежный и т. д.).

На станках устанавливаются различные инструменты, с помощью которых и выполняется процеДypa обработки. Они должны значительно превосходить обpaбатываемый металл по твердости и прочности, их режущие края должны быть острыми. Инструменты, как и заготовки, перед началом работы закрепляются на станке с помощью специальных приспособлений.

В процессе обработки металла образуется много отходов (порядка 20% стружки), что не слишком хорошо с экономической точки зрения. Однако зачастую отказаться от резания не представляется возможным ввиду его универсальности, низкой энергозатратности, высокой точности изделий, большого выбора оборудования и т. д.

Как можно обpaбатывать металл резанием?

Обработку резанием можно осуществить несколькими методами. Они ориентированы на разные по форме изделия и имеют разные цели. Основные способы обработки металлов резанием:

• Точение. Выполняется с помощью станка, на котором установлен резец (например, токарный). Процесс работы выглядит так: обpaбатываемое изделие совершает вращательное движение вокруг своей оси, а в это время резцом снимается нужный слой металла. Точение применяют для цилиндрических, конических и торцевых поверхностей (и наружных, и внутренних).
• Сверление. Выполняется на станках с установленным сверлом. Легко догадаться, что сверление предназначено для того, чтобы проделывать в деталях отверстия. Деталь прочно зажимается в тисках, и в ней просверливается отверстие нужного диаметра, при этом диаметр определяется размером сверла. Между тем сверла различаются не только размером, но и формой: есть сверла спиральные, перовые, центровочные и другие, каждое для своих целей.
• Фрезерование. Требует специального оборудования, на котором установлена фреза – инструмент с резцами. Фреза совершает вращательное движение, а заготовка, закрепленная на столе, движется продольно. Фрезеровка может быть горизонтальной, вертикальной и диагональной, в зависимости от того, как будут закреплены заготовка и фреза. Существуют и компактные ручные электрические фрезеры, которые при необходимости могут использоваться где угодно, не привязывая мастера к станку. Правда, и возможностей у них гораздо меньше.
• Строгание. Для него необходим строгальный станок (их существует несколько видов: строгально-долбежный, поперечно-строгальный, продольно-строгальный и т. д.). Обpaбатывают на них преимущественно рамы, штанги, станины и т. п. Резцы могут использоваться прямые и изогнутые. Прямые наиболее просты в применении, но не позволяют добиться высокой точности. Изогнутые резцы высокоточны, и поэтому являются предпочтительными, и распространены больше.
• Долбление. Необходим долбежный станок. Резец совершает прямолинейное возвратно-поступательное движение, а перпендикулярно ему двигается заготовка. Применяется по большей части для плоских поверхностей с небольшой высотой. С помощью долбления, например, можно получить зубчатые колеса достаточно неплохих степеней точности.
• Шлифование. Для него необходим станок со шлифовальным кругом. Шлифовальный круг крутится, а заготовка получает круговую, продольную или поперечную подачу. Шлифование позволяет получить деталь потрясающей точности, следует лишь учитывать в работе ряд особенностей процесса, таких как нагревание детали во время обработки, устойчивость станка (отсутствие сильных вибраций), глубина резания и т. д.

Выводы

Обработка металла резанием, несмотря на свой недостаток в виде большого количества отходов, продолжает активно использоваться в различных производственных отраслях.

При резании подвергается деформации форма детали без воздействия на структуру материала, режущий инструмент работает лишь с поверхностью изделия. Если прибавить к этому универсальность, высокоточность и другие плюсы, то они, несомненно, перекроют имеющиеся минусы. Поэтому можно с уверенностью заявить, что, несмотря на появление новых технологий обработки металла, обработка резанием сдаст свои позиции еще очень нескоро.

Основы и суть обработки металлов резанием

Обработка металлов резанием представляет собой технологическую операцию или комплекс операций над заготовкой с целью получения детали необходимых конфигурации, размеров и параметров. Обработка резанием выполняется на заготовках из черных и цветных металлов, обладающих определенными физико-механическими свойствами. Для обработки заготовки применяют разные виды резания. Выбор конкретного зависит от свойств заготовки, конфигурации будущей детали и типа операции, которую необходимо выполнить. Только правильно подобранные способы позволят получить изделие с необходимыми хаpaктеристиками.

Сущность и назначение процесса резания металлов

Процесс резания – взаимодействие режущего инструмента с заготовкой, при этом отделяется слой материала в виде стружки или металлической пыли. Операции осуществляют следующими способами:

1. Лезвийным. Выполняется с помощью плашек, сверл, резцов, метчиков, фрез и т. д. на металлорежущих станках соответствующего типа.
2. Абразивным. Здесь задействованы шлифовальные круги, шкурки, пасты и др. материалы. Операции выполняются вручную или с помощью специального станочного оборудования, предназначенного для таких целей.
3. С применением специальных сред физико-химического типа. К ним относят плазменную, лазерную, электролитическую и др. виды обработки металла.

Резание металлов – это процесс сложный, он представляет собой последовательное деформирование и разрушение срезаемого материала. Удаляемый слой металла превращается в стружку, при этом принято различать тип стружки:

• сливная (образуется при резании металлов, относящихся к пластичным);
• скалывающаяся (при резании металлов средней твердости);
• надломленная (при обработке металлов, склонных к охрупчиванию).

На вид стружки влияние оказывает не только обpaбатываемый металл, но и применяемый инструмент, его геометрия, условия и режим резания, а также квалификация станочника.

Заготовки из металла поступают на обработку резанием с определенной величиной припуска. Он представляет собой тот слой, вернее, его величину, которая будет удалена в процессе совершения операции выбранным методом обработки. Обычно устанавливается в конструкторской документации. Для снятия совершают установочные и вспомогательные движения рабочим органом металлорежущего станка. Установочные действия выполняют для закрепления рабочего органа по отношению к металлической заготовке, а с помощью вспомогательных двигают его. Рабочие движения делят на 2 вида: главное и подачи. Осуществляя первый вид, выполняют снятие стружки, а вторым передвигают инструмент обработки вдоль оси.

Основные способы обработки металлов

Обработку резанием выполняют на машиностроительном оборудовании, где применены такие способы снятия стружки:

1. Долблением на специальном станке, который и называется долбежным. Для выполнения операции необходим резец соответствующей конструкции. Он в процессе выполнения операции совершает движение возвратно-поступательного прямолинейного типа.
2. Сверлением на станках сверлильного типа. Применяется для получения отверстий сквозных и глухих необходимого диаметра с помощью сверл центровочных, перовых, спиральных и т. д.
3. Строганием на станках поперечно-, продольнострогальных, строгально-долбежных и др. типов. При этом применяют резцы изогнутые и прямые.
4. Точением на одноименных станках поверхностей цилиндрических, конических, торцевых наружных и внутренних. Заготовка при этом совершает вращательное движение, резец снимает припуск за один или несколько проходов.
5. Фрезерованием с помощью фрез. В этом случае заготовка закрепляется на станке неподвижно и может двигаться только в продольном направлении. Рабочий орган совершает вращательное движение.
6. Шлифованием на специальном круге, который совершает обороты с определенной скоростью. Таким способом можно получить деталь с необходимой степенью шероховатости и чистоты, которые могут достигать долей миллиметра.

Виды резания разные, технология проведения работ зависит от технологического процесса, а качество – от применяемого инструмента и квалификации станочника. Методы обработки выбираются в зависимости от конструктивных показателей, которые предъявляются к детали. Операции могут выполняться с помощью одного конкретного рабочего органа, а в некоторых случаях понадобится их комбинация.

Применяемое оборудование и инструменты для резания

Как было отмечено, оборудование отличается по типу применяемого металлорежущего инструмента. Выпускается оно в большом ассортименте российскими и зарубежными компаниями, подбирают его в зависимости от вида работ, которые планируют выполнять. Многие из них являются универсальными, т. е. предназначены для выполнения ряда разного типа операций.

При работе на металлорежущих станках используют метчики, сверла, развертки, резцы, долбежки, плашки, инструмент фасонного типа и др. Правильный подбор режущего инструмента имеет значение. От технических хаpaктеристик зависит производительность труда, качество выпускаемой продукции и срок эксплуатации. К рабочей поверхности предъявляются требования, которые включают в себя прочностные свойства, способность не изнашиваться и поддаваться повторной или многократной заточке, выдерживать нагрев. Инструмент для обработки металлов резанием используют не только компании, выпускающие продукцию разного назначения, но и любители мастерить своими руками.

Конструктивные элементы режущего инструмента

Инструмент для выполнения резательных операций на машиностроительных станках состоит из рабочей части (в некоторых случаях совмещается с калибрующей) и присоединительной. Первая часть выполняет режущие операции. Она срезает припуск или выполняет отверстия. Может иметь один или несколько режущих элементов включая разные по назначению и форме. От геометрических хаpaктеристик режущей части зависит точность изготовления детали. Указывается в паспортных данных на конкретный вид.

Присоединительная часть рабочего органа может быть цельной, сборной или комбинированной. Это зависит от материала, из которого он изготовлен, и его хаpaктеристик. Комбинированные и составные режущие инструменты, как правило, изготавливают с целью понижения стоимости на приобретение.

Читать еще:  Как правильно спаять наушники с микрофоном

На видео представлен процесс сверления множества отверстий с автоматической подачей заготовки.

Просим тех, кто режет металл на каком-либо оборудовании, специализированных станках, приспособлениях, поделиться опытом и в комментариях к тексту рассказать о нюансах и приемах работы.

Обработка металлов резанием: способы, оборудование и инструменты

Обработка металлов резанием выполняется для того, чтобы заготовка приобрела нужную форму. С этой целью необходимо снять лишнее. Подобная манипуляция проводится посредством применения разных режущих инструментов на специальных станках. В машиностроении обработка металлов резанием очень важна. Ведь без этого процесса нельзя сделать ни обыкновенные машины, ни прочие приборы.

Применение технологии

Раскрой металла посредством резки пpaктикуется при начальных обдирочных работах и при окончательных операциях, которые называют тонкой обработкой. Ведь подобные действия иногда нужно совершать, соблюдая высокую точность: вплоть до долей микрона. А это очень маленькая величина.

Теория резания

Такая наука изучает раскрой металла подобным способом. Она появилась ещё в конце XIX века. До сих пор ею занимаются как в России, так и за её пределами. Ключевой вопрос – это скорость съёма стружки посредством станка, чтобы стойкость резца была максимальной. Многим может показаться, что добиться высоких скоростей не так уж и трудно. Но это не так. Всё дело в том, что обработка металлов резанием развивает тепло. Оно нагревает и размягчает инструмент для работы, рискуя вывести его из строя. Очень важно выбрать правильное охлаждение для резца. Но оно не всегда решает проблему. К тому же может даже повредить металл. Поэтому скорость работы зависит отчасти от того, насколько правильный был выбран станок. Инструмент для обработки металла резанием должен приобретаться с учётом свойств материала и его свойств.

Особенности применения станков

Металлорежущие станки подразделяются на типы. Они отличаются по используемому инструменту. Также технология обработки металлов резанием с их помощью разная. Чаще всего используется резец. С его помощью можно выполнять операции любой сложности. Все остальные инструменты являются или его модификацией, или сочетанием нескольких типов. Существует две наиболее распространённые схемы работы:

• точение, когда заготовка вращается, а резец медленно идёт по её оси;
• строгание – они идут оба поступательными движениями.

Станки для них необходимы абсолютно разные.

Особенности резки металлов

Как было сказано ранее, рассматриваемый процесс может происходить нетипично. И существуют разные способы обработки металлов резанием, под которые предусмотрено использование того или иного оборудования.

Применение токарных станков

Оборудование для резки бывает разным. Один из ключевых типов станков – это токарный. Его применение пpaктиковалось ещё в древние времена. Тогда его приводили в действие благодаря верёвочным приспособлениям наподобие лука для стрельбы. В такой сфере, как резание металлов, токарная обработка в нынешнее время применяется с целью изготовления машинных деталей. Причём это делается настолько точно и быстро, что механическим путём таких целей достичь не удастся.

Основанием станка этого типа является станина. Заготовку нужно зажать между центрами задней и передней бабки или же в патроне. В суппорте укрепите резец. Установите посредством специальной коробки, напоминающей автомобильную, требуемую скорость вращения для резки. На инструменте присутствует ходовой валик, который приходит в движение от неё и смещает суппорт вместе с резцом. Если кроме него стоит ходовой винт, то тогда посредством такого станка можно выполнять нарезку. Когда же присутствует поворотная головка вместо задней бабки, инструмент называется токарно-револьверным. Такой станок для резки может выполнять разные виды работы. Для обработки изделий с большим диаметром используют такие инструменты, как лоботокарный или карусельно-токарный аппарат. Существуют и прочие его виды.

Повышение стойкости токарного станка

Специалисты постоянно работают над тем, чтобы отыскать подходящие материалы, способные повысить стойкость рабочего инструмента для резки металла. Раньше станки изготавливали на основе простых углеродистых сталей, обладающих несложным составом с точки зрения химии. После этого стали применяться материалы с повышенным содержанием вольфрама. С их помощью можно было резать металлы намного быстрее. Поэтому их стали называть быстрорежущими. Однако и они со временем перестали удовлетворять специалистов в области машиностроения.

Тогда на смену им при создании станков пришли твёрдые сплавы особого класса, которые способны сохранять прочность даже при температуре до 100 градусов. За последние годы процесс, в основе которого лежит обработка металлов резанием, стал ещё проще. Этого удалось достичь за счёт использования материалов с максимальной устойчивостью к высоким температурам. В зависимости от изначальной твёрдости заготовки, например резца, а также вида работы, оно может быть обработано с нужной скоростью, которая регулируется посредством специальной коробки.

Фрезерование как вид обработки металла

Такой метод работы достаточно широко распространён и является достаточно высокопроизводительным. Он осуществляется с помощью специального фрезерного аппарата. Станки с ЧПУ (числовым программным управлением) используются всё чаще. В зависимости от места размещения суппорта они подразделяются на несколько видов:

• вертикальные;
• горизонтальные;
• портальные;
• продольные;
• зубофрезерные;
• многошпиндельные;
• одношпиндельные и другие.

Специалисты по изготовлению оборудования этого вида постоянно совершенствуют его, чтобы производительность обработки металла была более высокой. Материал станков постоянно меняется, видоизменяется и его конструкция. Как и резец при строгании, фреза выполняет аналогичные действия. Но при этом она сочетает несколько его типов. И будет работать более продуктивно. За счёт этого фрезерование значительно превосходит строгание и постепенно вытесняет его на производствах.

Особенности шлифования

Станки для этого типа обработки используются для шлифовки внутри и снаружи поверхностей круглой формы, разных плоскостей, бесцентровой обработки, резьбы, зубчатых колёс и многого другого. Такой инструмент для металлов относится к категории наиболее производительных. Помимо специального станка, существует ещё одно приспособление. Это шлифовальный круг, который включает в себя большое количество маленьких режущих элементов. Они, в свою очередь, скреплены специальным связующим приспособлением. И каждая частица сама по себе является резцом. Как видите, мы рассмотрели оборудование для металлической обработки. Ниже ознакомимся с более современными методиками, позволяющими осуществлять его раскрой.

Особенности технологии плазменной резки

Есть несколько методик, используемых для низкоуглеродистых металлов. Но плазменная резка считается одной из продуктивных. Поэтому на её особенностях и преимуществах стоит остановиться более подробно. Технология процесса стремительно и постоянно развивается. Плазменная резка металлов широко применяется в разных производственных сферах: начиная от строительства домов и заканчивая машиностроением. Наряду с кислородно-газовым методом, она считается достаточно перспективной.

Ключевые преимущества

Способ плазменной резки металлов имеет большое количество преимуществ. Одно из них – это скорость работы. Чаще всего заготовки для раскроя имеют толщину до 25 мм. В этом случае скорость их обработки примерно в два раза и даже больше превышает аналогичную при использовании резки кислородно-газового типа. И стоит добавить, что при заметном уменьшении толщины листа металла, она может превышать её и в 12 раз. Такое преимущества способно существенно повысить производительность работы и сэкономить время.

Другим несомненным преимуществом плазменного метода можно назвать минимальное количество окалины при работе. Её можно с лёгкостью удалить. Системы для резки также легко управляются и помогают обеспечить нужную высоту инструмента и хорошую скорость.

Экономия времени и средств

Плазменная резка также подразумевает одновременную работу с несколькими листами, что значительно экономит время. При этом методе можно обpaбатывать разные виды материалов:

• алюминий;
• нержавейку;
• медь и многое другое.

Нельзя не отметить и безопасность применения плазменных систем. Они не используют для работы горючие газы, открытый огонь, не выделяется много тепла. Всё это значительно сокращает возможные риски для пользователей при работе с горячими металлами. Зона воздействия тепла составляет всего лишь 2 миллиметра.

Особенности лазерного метода

На сегодняшний день в области обработки металлических изделий внедрено немало технологий. Они позволяют значительно облегчить работу дизайнеров, строителей и прочих специалистов, чья работа так или иначе связана с этим процессом. Резка лазером в настоящее время считается наиболее продвинутой. Она позволяет получить огромные возможности при изготовлении металлических изделий в плане дизайна и всевозможных конфигураций.

Такая перспективная методика является достаточно молодой, но уже широко распространяется. Резка лазером металла осуществляется посредством сфокусированных технически мощных специальных установок. Они отличаются высокой лучевой концентрацией. И способны раскроить не только алюминий или медь, но также дерево и прочие материалы.

Описание метода

При таком способе резки на поверхности металла появляются окислы. Они увеличивают процесс поглощения энергии и способны поддержать температуру до точки плавления. В контактном месте лазерный луч создаёт максимальные температурные показатели, вследствие чего материал начинает плавиться. А вот за пределами указанной зоны он лишь нагревается. Вместе с этим идёт подача активного газа, чаще всего это кислород. Он выдувает продукты горения и позволяет значительно увеличить скорость резки. Кислород нагревает несколько слоёв посредством удаления жидкого металла и окислов.

Всё это происходит в то время, пока материал не прорезается на всю свою глубину. Ведь струя газа рядом с линиями разделения способна активно охлаждать его. Небольшая зона термического воздействия может обеспечить создание на небольших расстояниях друг от друга (порядка 0, 2 миллиметра) кромок, расположенных параллельно. Очень часто с целью достижения той или иной точности при операции раскроя появляется необходимость внедрения автоматизированного управления посредством компьютера. В таких случаях можно запрограммировать создание того или иного изделия в готовом виде.

Для лазерной резки листовых металлов чаще всего применяется аппаратура на основе твердотельных и газовых инструментов. Срез материала при этом получается идеально ровным. Никакая механическая обработка металлов резанием не может обеспечить подобную точность с учётом оперативного выполнения и с минимальным количеством отходов. В основном для обработки листового металла используют аппараты на основе газовых и твердотельных лазеров. Лазерный срез металла будет идеально ровным. Он получится без деформаций, которые присутствуют при механическом разрезе. К тому же технология лазерной резки позволяет добиться существенной точности работы, минимальных отходов и быстрого выполнения.

Преимущества метода

На рынке раскроя металлических изделий лазерная резка является одной из наиболее востребованных. Она в значительной мере сделала работу с твердосплавными материалами более простой. Ведь они достаточно сложные в плане обработки и часто могли ухудшиться после таких манипуляций. Для лазерной резки лучше всего подойдут:

• сталь;
• цветные металлы;
• алюминиевые сплавы.

Толстые листы тоже гораздо лучше обpaбатываются. Будет проще работать со сложными формами металлических деталей и делать отверстия в очень твёрдых материалах с малым диаметром. Здесь в плане геометрии можно дать волю своей фантазии. Система может быть автоматизирована. Достаточно для этого создать специальный файл с заданной программой на компьютере. Механических воздействий на металл не будет – это тоже немаловажно. Также при лазерной обработке замечены следующие преимущества:

• Возможность создания сложного контура реза.
• Можно обpaбатывать пpaктически любой листовой металл независимо от его теплофизических хаpaктеристик.
• Высокая точность работ.
• Резка возможна даже на легко деформируемых и не слишком жёстких материалах.
• Высокая производительность за счёт применения большой мощности лазера.
• Если поверхность должна быть гладкой, то лучше использовать сфокусированный луч с регулируемой мощностью.

Газовый способ

Рассмотрим достаточно распространённый метод воздействия на металл, который активно применяется уже многие годы. Это газовая резка. Она достаточно популярна и экономически выгодна. По-другому её называют ещё кислородной, поскольку в этом случае процесс воздействия на металл имеет термический хаpaктер. Идёт струя кислорода после окончания работы и удаляет остатки жидкого оксида. Для начала верхняя кромка детали подогревается. В зависимости от химического состава материала (например стали) температура его возгорания может колeбaться в пределах от 1000 и до 1200 градусов.

Читать еще:  Как подключить электросчетчик однофазный меркурий 201

Газовая резка может быть применена для обработки среднелегированной, низколегированной или углеродистой стали. Толщина металлического листа или другого изделия должна составлять максимум 300 миллиметров. Газокислородная методика обработки металла имеет свои преимущества:

• Низкие затраты на обработку.
• Отсутствует необходимость работать с кромкой после завершения процедуры.
• Наличие прямой и диагональной резки изделий под разными углами.
• Можно использовать толстые металлические листы.

Существует ли стандарт работы?

Многие интересуются, имеет ли обработка металлов резанием ГОСТ или другие стандарты касательно выполнения обработки конструкций. Так, согласно существующим правилам и критериям, подобный процесс имеет свои задачи. Прежде всего деталям должна быть придана та или иная конфигурация и размеры. Этого требует используемая технологическая документация. Например, утверждённый проект строительства объекта. Также обpaбатываемая поверхность должна быть всегда чистой согласно принятым стандартам. В ГОСТах перечислены механические способы обработки металлов резанием, включая точение, сверление, фрезерование, а также долбление, протягивание. Также указана и финальная обработка изделий. Каждому виду механической обработки металлов соответствует не только определённое оборудование, но и порядковый номер.

Как мы увидели, существует немало способов механической и автоматизированной обработки изделий с целью их раскроя. Всё это широко используется при строительстве, машиностроении, ремонте и других сферах. Методики постоянно совершенствуются и дополняются новыми, создаётся современное оборудование, которое каждый раз делает процесс всё более простым.

Обработка металла

Металлы и их сплавы издавна используются человеком для изготовления инструментов и оружия, украшений и ритуальных предметов, домашней утвари и деталей механизмов.

Чтобы превратить металлические слитки в деталь или изделие, их требуется обработать, или изменить их форму, размеры и физико-химические свойства. За несколько тысячелетий было разработано и отлажено множество способов обработки металлов.

Особенности обработки металла

Многочисленные виды металлообработки можно отнести к одной из больших групп:

• механическая (обработка резанием);
• литье;
• термическая;
• давлением;
• сварка;
• электрическая;
• химическая.

Литье — один из самых древних способов. Он заключается в расплавлении металла и розливе его в подготовленную форму, повторяющую конфигурацию будущего изделия. Этим способом получают прочные отливки самых разных размеров и форм.

Про другие виды обработки будет рассказано ниже.

Сварка

Сварка также известна человеку издревле, но большинство методов были разработаны в последнее столетие. Сущность сварки заключается в соединении нагретых до температуры пластичности или до температуры плавления кромок двух деталей в единое неразъемное целое.

В зависимости от способа нагрева металла различают несколько групп сварочных технологий:

• Химическая. Металл нагревают выделяемым в ходе химической реакции теплом. Термитную сварку широко применяют в труднодоступных местах, где невозможно подвести электричество или подтащить газовые баллоны, в том числе под водой.
• Газовая. Металл в зоне сварки нагревается пламенем газовой горелки. Меняя форму факела, можно осуществлять не только сварку, но и резку металлов.
• Электросварка. Самый распространенный способ:
  • Дуговая сварка использует для нагрева и расплавления рабочей зоны тепло электрической дуги. Для розжига и поддержание дуги применяют специальные сварочные аппараты. Сварка ведется обсыпными электродами или специальной сварочной проволокой в атмосфере инертных газов.
  • При контактной сварке нагрев осуществляется проходящим через точку соприкосновения соединяемых заготовок сильным электротоком. Различают точечную сварку, при которой детали соединяются в отдельных точках, и роликовую, при которой проводящий ролик катится по поверхности деталей и соединяет их непрерывным швом.

С помощью сварки соединяют детали механизмов, строительные конструкции, трубопроводы, корпуса судов и автомобилей и многое другое. Сварка хорошо сочетается с другими видами обработки металлов.

Электрическая обработка

Метод основан на частичном разрушении металлических деталей под воздействием электрических разрядов высокой интенсивности.

Его применяют для прожигания отверстий в тонколистовом металле, при заточке инструмента и обработке заготовок из твердых сплавов. Он также помогает достать из отверстия обломившийся и застрявший кончик сверла или резьбового метчика.

Графитовый или латунный электрод, на который подано высокое напряжение, подводят к месту обработки. Проскакивает искра, металл частично оплавляется и разбрызгивается. Для улавливания частиц металла промежуток между электродом и деталью заполняют специальным маслом.

Ультразвуковая обработка металла

К электрическим способам обработки металлов относят и ультразвуковой. В детали возбуждаются колебания высокой интенсивности с частотой свыше 20 кгц. Они вызывают локальный резонанс и точечные разрушения поверхностного слоя, метод применяют для обработки прочных сплавов, нержавейки и драгоценностей.

Особенности художественной обработки металлов

К художественным видам обработки металлов относят литье, ковку и чеканку. В средине XX века к ним добавилась сварка. Каждый способ требует своих инструментов и приспособлений. С их помощью мастер либо создает отдельное художественное произведение, либо дополнительно украшает утилитарное изделие, придавая ему эстетическое наполнение.

Чеканка — это создание рельефного изображения на поверхности металлического листа или самого готового изделия, например, кувшина. Чеканку выполняют и по нагретому металлу.

Способы механической обработки металлов

Большую группу способов механической обработки металлов объединяет одно: в каждом из них применяется острый и твердый по отношению к заготовке инструмент, к которому прикладывают механическое усилие. В результате взаимодействия от детали отделяется слой металла, и форма ее изменяется. Заготовка превышает размерами конечное изделие на величину, называемую «припуск»

Разделяют такие виды механической обработки металлов, как:

• Точение. Заготовка закрепляется во вращающейся оснастке, и к ней подводится резец, снимающий слой металла до тех пор, пока не будут достигнуты заданные конструктором размеры. Применяется для производства деталей, имеющих форму тела вращения.
• Сверление. В неподвижную деталь погружают сверло, которое быстро вращается вокруг своей оси и медленно подается к заготовке в продольном направлении. Применяется для проделывания отверстий круглой формы.
• Фрезерование. В отличие от сверления, где обработка проводится только передним концом сверла, у фрезы рабочей является и боковая поверхность, и кроме вертикального направления, вращающаяся фреза перемещается и вправо-влево и вперед-назад. Это позволяет создавать детали пpaктически любой требуемой формы.
• Строгание. Резец движется относительно неподвижно закрепленной детали взад- вперед, каждый раз снимая продольную полоску металла. В некоторых моделях станков закреплен резец, а двигается деталью. Применяется для создания продольных пазов.
• Шлифование. Обработка производится вращающимся или совершающим продольные возвратно- поступательные движения абразивным материалом, который снимает тонкие слои с поверхности металла. Применяется для обработки поверхностей и подготовки их к нанесению покрытий.

Каждая операция требует своего специального оборудования. В технологическом процессе изготовления детали эти операции группируются, чередуются и комбинируются для достижения оптимальной производительности и сокращения внутрицеховых расходов.

Обработка давлением

Обработка металла давлением применяется для изменения формы детали без нарушения ее целостности. Существуют следующие виды:

Перед ковкой заготовку нагревают, опирают на твердую поверхность и наносят серию ударов тяжелым молотом так, чтобы заготовка приняла нужную форму.

Исторически ковка была ручной, кузнец разогревал деталь в пламени горна, выхватывал ее клещами и клал на наковальню, а потом стучал по ней кузнечным молотом, пока не получался меч или подкова. Современный кузнец воздействует на заготовку молотом кузнечного пресса с усилием до нескольких тысяч тонн. Заготовки длиной до десятков метров разогреваются в газовых или индукционных печах и подаются на ковочную плиту трaнcпортными системами. Вместо ручного молота применяются кузнечные штампы из высокопрочной стали.

Для штамповки требуется две зеркальные по отношению друг к другу формы — матрица и пуансон. Тонкий лист металла помещают между ними, а потом с большим усилием сдвигают. Металл, изгибаясь, принимает форму матрицы. При больших толщинах листа металл нагревают до точки пластичности. Такой процесс называют горячая штамповка.

Во время штамповки могут выполняться такие операции, как:

С помощью штамповки выпускают широчайший ассортимент изделий — от корпусов бытовой техники до колесных дисков и бензобаков.

Обработка с помощью резки

Металл поступает на предприятие в виде проката — листов или профилей стандартных размеров и толщин. Чтобы разъединить лист или профиль на изделия или заготовки нужных размеров, применяют обработку резкой.

Для профиля чаще всего используют резку абразивным кругом или дисковой пилой.

Для раскроя листов металла применяют несколько видов резки:

• Ручная. Газосварщик с газовой горелкой вырезает куски металла нужного размера и формы. Применяется в небольших мастерских и на опытных производствах.
• Газовая. Установка газовой резки режет пламенем автоматизированной газовой горелки и позволяет не только быстро произвести раскрой листа, но и разложить вырезанные заготовки по контейнерам для доставки их на сборочные участки
• Лазерная. Режет металл лазерным лучом. Отличается высокой точностью и малым коэффициентом отходов. Кроме резки, может выполнять операции сварки и гравировки — нанесения на металл не удаляемых надписей.
• Плазменная. Режет металл факелом высокоионизированного газа — плазмы. Применяется для раскроя листов из твердых и специальных сплавов.

В условиях промышленного производства и средних или крупных серий на первый план выходит такое понятие, как коэффициент использования металла. Он повышается как за счет более плотной раскладки деталей по площади, так и за счет прогрессивных технологий резки, дающих меньше отходов

Химическая обработка металлов для повышения защитных свойств материала

Химическая обработка металла — это воздействие на него специальными веществами с целью вызвать управляемую химическую реакцию.

Выполняются как подготовительные операции для очистки поверхности перед сваркой или покраской, так и как финишные отделочные операции для улучшения внешнего вида изделия и защиты его от коррозии.

С помощью электрохимической обработки гальваническим методом наносят защитные покрытия.

Термические виды обработки металлов

Термическая обработка металлов применяется для улучшения их физико-механических свойств. К ней относя такие операции, как:

Термическая обработка стали

Термическая обработка заключается в нагревании детали до определенной температуры и ее последующем охлаждении по специальной программе.

Отжиг

Заготовку нагревают до температуры пластичности и медленно охлаждают прямо в печи.

Отжиг снижает твердость стали, но существенно повышает пластичность и ковкость.

Применяется перед штамповкой или раскаткой. Во время отжига снимаются внутренние напряжения, возникшие при отливке или механической обработке.

Закалка

При закалке заготовку прогревают до температуры пластичности и держат в таком состоянии в течение определенного времени, за которое стабилизируются внутренние структуры металла. Далее изделие быстро охлаждают в большом количестве воды или масла. Закалка существенно повышает твердость материала и снижает его ударную вязкость, повышая, таким образом, и хрупкость. Применяют для элементов конструкций, подверженных большим статическим и малым динамическим нагрузкам.

Отпуск

Проводится после закалки. Образец нагревают до температуры, несколько меньшей температуры закалки, и охлаждают медленно. Это позволяет компенсировать излишнюю хрупкость, появившуюся после закалки. Применяется в инструментальном производстве

Старение

Искусственное старение заключается в стимуляции фазовых превращений в массе металла. Его проводят при умеренном нагреве для придания материалу свойств, возникающих при естественном старении за долгое время.

Нормализация

Нормализация проводится для повышения ковкости без заметного снижения твердости за счет приобретения сталью мелкозернистой структуры.

Ее применяют перед закалкой и для повышения обpaбатываемости резанием. Проводят так же, как и отжиг, но остывает заготовка на открытом воздухе.

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.