Металлообработка включает в себя широкий спектр операций с целью изменения физических и химических свойств металлов и сплавов, а также формы и размеров металлических деталей. Основными видами металлообработки являются:
- Литье;
- Обработка металлов давлением;
- Сварка;
- Механическая обработка.
Механическая обработка металла предполагает изменение внешних параметров металлических изделий с использованием вспомогательных средств. К ним относится ручной инструмент и автоматизированные приспособления — станки, в том числе, и современные станки с ЧПУ.
В непосредственном контакте с металлом при механической обработке находятся различные, преимущественно режущие части инструментов и оборудования: резцы, сверла, фрезы, метчики, протяжки.
Задачи механической обработки
Механическая обработка применяется для коррекции поверхности детали и производится путём деформации исходной заготовки и отделения слоев от основной части материала. Необходимость подобных операций связана с тем, что при создании заготовок обычно делают небольшие припуски относительно проектных размеров. После снятия этих излишков в виде металлической стружки образуется новая поверхность с заданными параметрами.
Механическая обработка иногда является оптимальным способом изготовления нестандартных деталей по индивидуальным чертежам, если не находится типовых заготовок.
Основные виды механической обработки металлов
Металл — твердый материал, механическая воздействие на него требует больших усилий. В условиях современного производства это преимущественно станочная обработка.
Строгание
Предполагает снятие поверхностного слоя материала для изменения параметров линейчатой поверхности или ровной плоскости с использованием строгальных станков.
Долбление
Представляет вид обработки фасонных плоскостей со сложным контуром с применением резцов долбежных станков.
Зубообработка
Заключается в изготовлении зубчатых колес при помощи зубодолбежного оборудования.
Протягивание
Обработка металла многолезвийным инструментом с поступательным движением. Используется в крупносерийном производстве для коррекции большого количества металлических заготовок за короткий промежуток времени.
Сверление
Применяется для создания отверстий нужного размера при помощи сверлильных станков.
Рубка
Способ механической разделки металлических листов. Применим даже при большой толщине металлопроката.
Для изготовления деталей сложной формы чаще всего применяются токарные и фрезеровочные работы. Они способны формировать непрямолинейные поверхности. Принципиальная разница между ними — способ закрепления обрабатываемой заготовки. В токарном станке производится обработка неподвижным резцом вращающейся детали, фрезерование предполагает воздействие движущегося инструмента на зафиксированную заготовку.
Точение
Механическая обработка резанием наружных и внутренних поверхностей вращения, в том числе цилиндрических и конических, а также торцевание, отрезание, снятие фасок, обработка галтелей, прорезание канавок, нарезание внутренней и наружной резьбы.
Точение производится путем одновременного действия двух основных видов движений: главного (вращательного движения заготовки) и движения подачи (поступательного движения режущего инструмента).
Точение является самым популярным способом производства различных тел вращения — валов, дисков, осей, пальцев, цапф, фланцев, колец, втулок, гаек, муфт.
Виды точения металлов подразделяются по виду поверхностей, коррекция которых производится:
- обтачивание — обработка наружных поверхностей;
- растачивание— обработка внутренних поверхностей;
- подрезание— обработка плоских поверхностей;
- резка – деление основного материала на части либо отделение готовой детали от заготовки.
Нанесение резьбы.
Нанесение резьбы на изделие из металла может осуществляться несколькими способами:
- Нарезание резьбы резцами.
- Нарезание резьбы плашками и метчиками.
- Накатывание резьбы.
- Фрезерование резьбы.
- Шлифование точной резьбы.
Токарно-винторезные станки позволяют наносить на металлические изделия наружную резьбу и внутреннюю резьбу при диаметре от 12 мм. Процесс происходит при одновременном вращательном движении заготовки и поступательном движении резца, который снимает часть поверхности металлической заготовки в виде винтовой линии. Данный способ имеет низкую производительность и используется в мелкосерийном и индивидуальном производстве, при создании точных и ходовых винтов, калибров.
Плашки подразделяются на круглые — лерки, и раздвижные — клупповые.
Круглые плашки применяют для нарезания наружной резьбы диаметром до 52 мм в один проход.
Конструкция раздвижных плашек состоит из двух половин, которые вставляются в клупп и постепенно приближаются друг к другу в ходе нанесения резьбы.
Внутренняя крепежная резьба чаще всего наносится при помощи метчиков.
Метчик — стальной стержень, имеющий резьбу и разделенный продольными прямыми или винтовыми канавками, которые образуют режущие кромки и служат для выхода металлической стружки. В зависимости от способа применения метчики подразделяются на ручные и машинные. Как правило, для нанесения резьбы за один раз используется несколько метчиков. Метрическая резьба с крупным шагом и дюймовая резьба наносятся при помощи комплекта из трех метчиков, а метрическая резьба с мелким шагом и трубная резьба – из двух.
Данный способ состоит в пластической деформации поверхности обрабатываемой детали без снятия стружки и позволяет получать изделия с резьбой высокого качества, точно воспроизводя заданные параметры формы, размеров и шероховатости.
В процессе накатывания резьбы деталь зажимают между двумя плоскими плашками или цилиндрическими роликами с резьбовым профилем, в результате чего на стержне отпечатывается резьба аналогичного профиля. Накатывание используется для получения резьбы диаметром от 1 до 25 мм и длиной от 60 до 80 мм.
В процессе фрезеровки вращающаяся гребенчатая фреза при радиальной подаче врезается в тело детали, нанося резьбу на ее поверхность. Через определенные промежутки времени происходит осевое перемещение детали или фрезы на величину, которая соответствует шагу резьбы.
В процессе нанесения быстро вращающийся и расположенный к детали под углом подъема резьбы шлифовальный круг за один оборот вырезает часть поверхности медленно вращающейся детали. В зависимости от конструкции станка нужная резьба образуется на изделии не менее чем за 2–4 прохода.
Метод используется для образования нарезки на относительно коротких металлических заготовках.
Абразивная обработка.
Механическая обработка различными видами абразивных инструментов позволяет достичь высокой точности выполнения и является неотъемлемой частью производства для предприятий, производящих небольшие детали, требующие максимального соответствия заданным параметрам. Абразивные инструменты можно включить в автоматизированную линию или использовать их вручную.
К числу абразивов естественного происхождения относятся кварц, корунд, наждак, алмаз, пемза. Искусственными абразивами являются эльбор, электрокорунд, синтетический алмаз. Все они содержат кристаллиты (абразивные зерна), которые выполняют функцию маленьких резцов. В результате контакта с металлической поверхностью абразив снимает с нее поверхностный слой. Для черновой обработки используются крупнокристаллические абразивы, для финишной — мелкокристаллические.
Жесткость абразивных инструментов также бывает различной. К жестким относят бруски, круги и сегменты относятся к жестким видам, к мягким — шкурка и шлифовальная лента. Еще одним видом являются порошковые абразивы, из которых изготавливают абразивную пасту. Абразивы позволяют придать металлической поверхности свойства, которые невозможно получить с помощью других обрабатывающих инструментов: гладкость, остроту и сверхточный размер мелких частей.
Абразивная обработка металлов подразделяется на несколько этапов:
- Шлифование.
- Полирование.
- Доводка.
- Хонингование
Используется для шлифовки поверхностей и затачивания режущих кромок с помощью жестких абразивных инструментов.
Заключается в создании идеально гладкой поверхности металлической конструкции. Для этих целей обычно применяют круги из фетра или сукна, на поверхность которых наносится абразивная паста. В некоторых случаях детали из металла полируют в специальных барабанах с предварительно залитой абразивной жидкостью.
Достижение проектной точности размеров изделий для их идеальной стыковки между собой. Выполняется с использованием притира — специального инструмента, на поверхность которого наносят мелкокристаллические абразивы, смоченные водой.
Финальная процедура обработки отверстий, которая осуществляется с применением хона. Это специальный инструмент, представляющий собой стержень, на котором закреплено от 3 до 5 кругов из мелкозернистого абразива.
Обработка металлов напильником.
В ходе обработки металла напильником происходит снятие верхнего слоя с обрабатываемой детали. Количество снимаемого материала зависит от характеристик инструмента и находится в пределах нескольких миллиметров. Данный вид механической обработки металлов используется как единственный способ придания деталям нужной формы, размера и шероховатости, а также как подготовка для последующей металлообработки.
Обработка металлов напильником имеет широкий диапазон применения для изделий различных размеров, от мелких деталей до масштабных металлоконструкций.
Напильник для механической обработки металлов — небольшой брусок, оснащенный мелкими зубьями с одинарными или двойными насечками, изготовленный из стали определенного вида. Может иметь гладкий хвостовик или полностью покрытую зубьями поверхность.
Напильники отличаются между собой по длине, форме, плотности расположения насечек. Драчевые напильники оснащены крупными зубьями, подходящими для грубой обработки металлов. Бархатные модели, имеют очень мелкую насечку и предназначены для тонкой работы с мелкими деталями.
Форма напильников также бывает различной. Помимо базовой плоской модели существуют круглые, полукруглые, ромбовидные и прямоугольные варианты.
Схема расположения насечек определяется нормами Госстандарта. Так, одинарная насечка на узком напильнике должна иметь угол определенной величины, а количество зубьев на узких сторонах должно соответствовать количеству основных насечек на широких сторонах.
При механической обработке металлов напильником необходима надежная фиксация металлической детали. При ручной обработке для этого используются тиски. Для защиты от повреждения заготовки в тисках используются алюминиевые, медные или латунные накладки.
Начало обработки — зачистка поверхности от следов ржавчины и окалины. Затем производится черновая обработка детали. На этих двух этапах целесообразно использовать инструмент с крупными зубьями. Для дальнейшей работы применяется более тонкий инструмент.
При работе напильником тиски рекомендуется располагать на уровне локтя и стоять к ним вполоборота в 20 см от стола, а ладонью плотно охватывать ручку.
Для облегчения работы с ручным инструментом для механической обработки применяются варианты с пневматическим приводом и электрические сетевые и аккумуляторные устройства.
Точность обработки заготовки из металла можно оценить при помощи линейки или угольника. После завершения процесса не следует удалять образующуюся стружку руками, лучше использовать щетку или промышленный пылесос.
Оборудование для механической обработки металла
Среди промышленного оборудования для механической обработки металла наиболее популярными являются станки:
- вертикально-фрезерные;
- горизонтально-фрезерные;
- зубофрезерные;
- радиально-сверлильные;
- горизонтально-сверлильные;
- вертикально-сверлильные;
- токарные центры с ЧПУ.
Современное оборудование для различных видов механической обработки металлов и сплавов позволяет соблюдать высокую точность геометрии и необходимую шероховатость поверхности.
Выбор определенных моделей зависит от специфики работы конкретного предприятия. Карусельные станки на некоторых производствах способным обрабатывать детали металлических конструкций диаметром до 9 м.
Благодаря разнообразию способов обработки и инструментов для ее проведения можно получить металлические изделия любых размеров и конфигураций.
Рекомендуем почитать
