- Основные виды механической обработки металлов
- Способы механической обработки металлов со снятием верхнего слоя
- Оборудование для механической обработки металла
- Современные виды механической обработки металлов
- Ультразвуковая обработка металлических деталей
- Электроэрозионная обработка металлов
- Гидроабразивная обработка металлов
- Абразивная обработка металлов
Сегодня существует достаточно много способов обработки металлов и сплавов: отливка в нужную форму, температурная обработка, воздействие электричеством и химикатами. Однако механическая обработка металлов на сегодняшний день остается одним из основных способов изготовления большинства механизмов и деталей к ним. Главная особенность мехобработки металлических деталей заключается в том, что с помощью внешнего воздействия ее параметры меняются, а внутренняя структура – нет.
Для такой работы в основном используются разного рода режущие инструменты: протяжки, резцы, сверла, метчики, фрезы, и т.д. Операции выполняются на специальных металлорежущих станках – для каждого вида механической обработки металла существует свое оборудование. Все операции необходимо выполнять строго в соответствии с технологической картой. При этом строго контролируется выполнение правил техники безопасности.
В рамках данной публикации мы рассмотрим способы и виды механической обработки металла, а также оборудование, на котором производится обработка.
Основные виды механической обработки металлов
Фрезерная обработка
Токарная обработка
Механическая обработка металла может производится как со снятием верхнего слоя, так и без него. К операциям со снятием верхнего слоя относятся: точение металла, сверление металла, дробление металла, зубофрезерные работы, строгание металла, долбление металла , шлифование металла. К операциям без снятия верхнего слоя можно отнести давление и удар. В этом случае на металлическую деталь воздействуют с помощью прессов, воды, воздуха под большим давлением или интенсивным потоком абразивных частиц (например, пескоструйка). Такие процедуры могут проводиться под воздействием повышенной температуры или в естественном температурном режиме. К данной категории металлообработки можно отнести штамповку, металлопрокат и прессование. Ниже мы рассмотрим самые распространенные методы мехобработки металлических деталей со снятием верхнего слоя (резанием)
Способы механической обработки металлов со снятием верхнего слоя
Эти способы подразумевают использование инструментов с обязательным наличием режущей кромки: резцов, сверел, фрез, метчиков, разверток. Станки для таких работ могут быть как многофункциональными, так и предназначенными для выполнения только одной операции. Перед тем как приступить к обработке детали из металла, предварительно разрабатывается чертеж с точными размерами. После этого выбирается один или несколько способов обработки детали – например, можно срезать лишний слой металла, а затем обточить и отшлифовать, после чего производится механическая обработка металла по чертежу. Выбор необходимых операций зависит от нескольких факторов:
- Физических и химических свойств металла.
- Размеров обрабатываемой детали.
- Конечной формы детали.
- Шероховатости поверхности.
Фрезерование
Является одним из самых распространенных способов обработки металлических деталей. В качестве режущего инструмента, как понятно из названия, используется фреза. В процессе работы сама фреза вращается с необходимой скоростью, а металлическая заготовка постепенно подается на фрезу. Работы производятся на фрезерных станках по металлу. В процессе работ с металлических деталей снимается стружка.
В зависимости от цели работы заготовка может быть размещена в стане вертикально, горизонтально, или под нужным углом. Сама фреза представляет собой инструмент для резки металла с одной или несколькими режущими кромками. Главная цель фрезерования деталей – получить различные углубления на их поверхности.
Сверление
Эту операцию также можно отнести к одной из разновидностей резания металла. Процесс подразумевает создание отверстий нужного диаметра с помощью вращающегося сверла. Цель сверления – сделать отверстие под резьбу или для размещения крепежных элементов – например, болтов.
В промышленных условиях сверление производится с помощью специализированного оборудования. Однако существует много инструментов для ручного сверления – электрические, аккумуляторные и ручные дрели, мощные шуруповерты, и т. д. В зависимости от плотности, твердости или других свойств металла подбираются необходимые сверла – алмазные, из углеродистой стали.
Точение
Подразумевает обработку металлических деталей с помощью острых резцов на специальных токарных станках. В процессе работы металлический резец медленно перемещается в поперечном или продольном направлении. Сама заготовка при этом вращается с необходимой скоростью. Целью токарной обработки металла являются: нарезание канавок, придание заготовке необходимой формы, точное торцевание, нарезание резьбы. Точение деталей – один из самых древних способов обработки металлических деталей.
Шлифование
Производится механическим способом или вручную. Цель шлифования – тонкий шероховатый верхний слой. Для механического шлифования используются шлифовальные круги, покрытые слоем абразивных зерен. Основной этап шлифования – вращение шлифовального круга. С помощью шлифовки добиваются самого точного соответствия детали заданным параметрам.
Протягивание
Одна из разновидностей резания. Производится с использованием специального многозубчатого инструмента, которые называется «протяжки». Протягивание является одним из основных процессов, который используется в массовом и серийном производстве металлических деталей. Протягивание позволяет обрабатывать как наружную, так и внутреннюю стороны металлических деталей. С помощью протягивания можно обеспечить высочайшую точность размеров и формы детали. Протяжки являются одним из самых дорогостоящих инструментов, который используется в металлообработке.
Зубофрезерная обработка металлических деталей
Эта технология обработки металлических деталей используется для изготовления разного рода зубчатых колес: звездочек для цепных передач, шестеренок разных размеров, муфт, колес – косозубых и прямозубых, венцов, и т.д. Все работы выполняются на специальном зубофрезерном станке. Его главная деталь – фреза специфической формы, которая нарезает нужный профиль зуба. Зубофрезерная обработка очень востребована в таких сферах, как авиастроение, автомобилестроение, общее машиностроение, авиационная промышленность.
Нарезка резьбы
Есть различные способы нарезания резьбы на деталях из металла, из которых мы можем выделить:
1. Нарезка резьбы с помощью токарного резца.
Нарезка резьбы данным способом осуществляется на универсальных токарных станках с помощью воздействия резца на деталь. Резьба производится при вращении детали из металла и одновременном движении хода резца закрепленном в державке токарного станка. В ходе механического снятия слоя металла винновым ходом получается резьба. После наладки станка возможно нарезать как наружную, так и внутреннюю резьбу. Стоит отметить, что для нарезки внутренней резьбы необходимо, чтобы внутренний диаметр заготовки позволял это сделать.
Метод нарезки резьбы на токарном станке наиболее подходит к единичному, штучному исполнению или мелкосерийному, так как продуктивность и скорость работ токарного станка не существенная и работы будут выполнять с маленькой скоростью. Обычно этот способ нарезки используют для нарезки витков на червячных валах и ходовых винтах. Плюсом данного способа является его доступность и простота работы на токарном станке. Вторым большим плюсом хочется отметить точность выполнения работ и качество получаемой резьбы.
Плюсом данного способа является его доступность и простота работы на токарном станке. Вторым большим плюсом хочется отметить точность выполнения работ и качество получаемой резьбы
2. Нарезка резьбы с использованием плашки и метчика.
Плашка представляет собой режущий инструмент круглой формы с внутренней резьбой и плавным заходом. Плашки существуют различных особенностей и конструкций. Также есть плашки не с круглой формой, а клупповые (раздвижные).
Плашки используют для нарезки резьбы на наружной части детали, максимальный диаметр плашки 52мм. Используют данный вид режущего инструмента в монтажных, строительных сферах и различных производственных цехах. Для нарезки наружной резьбы большего диаметра, используют другой инструмент, о нем мы напишем далее.
Для нарезки резьбы на металлических деталях большого диаметра используют плашки специальной конструкции. Это раздвижные плашки – состоят из двух половин, они вставляются в специальную державку, называется она клупп и далее в ходе смещения двух частей плашки друг к другу, происходит нарезка резьбы.
Теперь о том, как нарезают внутреннюю резьбу на деталях. Для нарезки внутренней резьбы используют метчики. Метчик представляет собой металлический прочный стержень с резьбой и винтовыми канавками, для образования кромок. Они необходимы, чтобы металлическая стружка выходила и не забивалась, ломая метчик. Есть два вида метчика – ручные и машинные. Для нарезки резьбы ручным метчиком, одного вида недостаточно, так как это приведет к его поломке. Необходимо использовать два или три метчика (они продаются под номерами 1,2,3) в зависимости от вида нарезаемой резьбы, метрической или трубной.
3. Накатывание резьбы.
Является наиболее востребованным и популярным в сфере металлообработке и производстве изделий из металла. Для накатки резьбы на деталях используется резьбонакатные станки или специальные приспособления, накатывающие ролики для универсального токарного станка. Главным механизмом является трехголовая головка или держатель роликов и накатной ролик. По эффективности и качеству это самый лучший вариант получить резьбу, с точными параметрами. Весь смысл состоит в накатывании резьбы путем механического воздействия накатного ролика на деталь, он как бы деформирует поверхность без снятия слоя металла режущим инструментом. Металлическую деталь или заготовку зажимают между специальными плашками и роликами цилиндрической формы с имеющимися рисками в виде резьбы. В процессе данной операции на заготовке или детали образуется резьба по форме резьбы самих накатных роликов. Используют процесс для накатки резьбы небольшого диаметра.
Металлообрабатывающие станки
Среди оборудования для малого производства можно назвать универсальные станки.
«Улитка». Компактная машина позволит обрабатывать металл. Существуют ручные и более крупные аналоги. Механизм используется для придания изогнутой формы для металлических труб, прутков.
Найдет применение станок «Мастер», который придаст металлу форму и направленность. Техника поддерживает широкий ассортимент насадок.
Мини-станок по металлу Profi-350
Также необходим токарный аппарат (например: «Профи») для ковки и художественного оформления, создания ограждений ручной работы.
Оборудование для механической обработки металла
Сегодня такую услугу, как механическая обработка на заказ металлических деталей предлагают множество предприятий. Для проведения подобных работ разработано множество станков, которые постоянно совершенствуются. Так, примитивные станки для металлообработки сегодня на всех серьезных производствах давно заменены на автоматические линии. Предприятия, которые развиваются, вкладывают немалые средства в современное высокотехнологичное оборудование. Таким образом, предприятие может гарантировать, что механическая обработка металла на заказ будет выполнена на высочайшем уровне. Любое предприятие выиграет, если возьмет за приоритет производство высококачественной продукции на современном оборудовании, независимо от объемов и сложности заказа.
Любой серьезный цех механической обработки металла должен иметь в своем распоряжении такое оборудование, как:
- Фрезерные станки.
- Радиально-сверлильные станки.
- Расточные станки с поворотными стволами.
- Шлифовальные станки.
- Зубофрезерные станки
- Вертикально-сверлильные станки.
- Оборудование для протяжки деталей.
Необходимо отметить, что сегодня участие человека в процессе обработки металлических деталей сведено к минимуму: практически все современные станки имеют ЧПУ (числовое программное управление). Такие станки позволяют за минимальное время делать детали с точнейшими геометрическими показателями и добиваться нужного уровня шероховатости поверхности.
Используемое оборудование
Механообработка применяется на специализированных предприятиях, обеспеченных достаточным количеством производственных площадей и необходимого оборудования.
Для снятия поверхностных слоев изделие обрабатывается на токарном станке и фрезерных установках. Наиболее востребованными среди них являются:
- токарные центры с ЧПУ;
- вертикально-фрезерные станки.
Новые модели рабочих приспособлений позволяют соблюдать высокую точность геометрии и шероховатость поверхности.
Оборудование, позволяющее обрабатывать материал механическим способом, представлено в широком разнообразии. Каждое предприятие самостоятельно принимает решение о необходимости приобретения того или иного устройства. Например, на некоторых производствах установлены карусельные станки, способные обрабатывать изделия до 9 метров в диаметре.
К числу стандартного оборудования, которым укомплектовывается любое предприятие, обрабатывающие металлические изделия механическим способом, относятся следующие устройства:
- фрезерные;
- зубофрезерные;
- радиально-сверлильные;
- горизонтально-сверлильные;
- вертикально-сверлильные.
Ультразвуковая обработка металлических деталей
Эта технология представляет собой одну из разновидностей механической обработки металлических деталей. Ее суть сводится к тому, что под воздействием ультразвука разрушается верхний слой материала. Обработка производится не самим ультразвуком, а смесью абразивных частиц, которые приводятся в действие звуком частотой от 16 до 30 кГц. Звук производится ударами специального инструмента.
В данном случае в качестве режущего инструмента выступают частицы абразива, поэтому к ним предъявляются повышенные требования к твердости. Так, при ультразвуковой обработке используются мелкие частицы карбида бора, электрокорунда, и прочее.
С помощью ультразвуковой обработки можно сформировать металлическую деталь по сквозному контуру с помощью специального полого инструмента. Кроме этого, технология ультразвуковой обработки позволяет обрабатывать глухие отверстия самых разных форм, и при этом добиться высокой точности и чистоты обрабатываемой поверхности.
Если использовать технологию ультразвуковых колебаний в процессе шлифования обычным алмазным кругом, то можно добиться более высокого качества поверхности и устранить сопутствующие шлифованию дефекты. Скорость обработки деталей из металла при обработке ультразвуком зависит от таких показателей, как плотность, твердость, форма и размер обрабатываемого изделия, а также вида абразивных частиц и режимов, которые используются в процессе обработки.
Деревообрабатывающие станки
Как правило, для механизмов по деревообработке характерна обработка твердой древесины или отслоения части материала слоями для придания необходимой формы с применением различных материалов и насадок. Существуют методы сохранения массы материала с учетом придания новой формы. Древесный материал сгибается до любой формы, с применением пара под давлением, который не изменяет ни одного из положительных аспектов древесины. Стационарные лесопильные станки, такие как цепные пилы и циркулярные пилы, используются в лесопильных заводах.
Пилы для строительных площадок и мастерских
Значительно меньше, но не менее мощными являются ручные циркулярные пилы, строительные пилы, торцовочные пилы и скользящие настольные пилы, которые хорошо применяются на строительных площадках и в мастерских по всему миру.
Настольная циркулярная пила
Циркулярные пилы также включают панельные пилы, которые можно найти в области малого производства древесно-стружечных плит.
Уменьшение материала
Сокращение сплошного куска материала до нужной длины или ширины требует специальных технических инструментов из дерева, таких как широко используемый строгальный механизм. Сегодня в дополнение к традиционному варианту имеются также электромашинные строгальные станки. Эти механизмы используют вращающийся лезвийный валик даже в их крупномасштабных промышленных эквивалентах.
Фрезерные станки
Фрезерный станок выступает важным элементом комплекса для деревообработки. Функцию круглой пилы используется работа с применением вращающегося специального наконечника. Фрезерный станок нашел применение для изготовления деревянных профильных деталей и при видоизменении некоторых площадей на досках и различных плоских материалах.
Фрезерный станок дома
Механизмы высшей категории — фрезерные станки с ЧПУ. Аппарат оснащен фрезерной головкой, которая может проникать с различных направлений, для обработки любого типа продукта, который возможно создать.
Совершенствование ЧПУ
Станки с ЧПУ используются для создания комплексных форм для серийного качественного выпуска.
Сверлильные машины
Скважинные отверстия часто вводятся в деревянные изделия для штифтов, резьбовых штифтов, болтов и многих других ингредиентов для вставки.
Сверлильный станок
Ассортимент бурового механизма также является механизмом для машин, которые используются для размещения дюбелей и штифтов в предварительно просверленных отверстиях.
Цилиндрическая токарная обработка
Простейшие станки для токарной обработки древесины — это устройства расширения для обычных сверлильных аппаратов. Сегодняшние промышленные деревообрабатывающие станки управляются компьютером, и на них можно полагаться, чтобы поставлять детали постоянного качества и размеров.
Финишная полировка
Шлифовальные и полировальные машины отвечают за выполнение конечных процессов деревообработки. Они устраняют самые незначительные недостатки и создают мягкую и плавную основу для непрерывной обработки. Используемые машины — ленточно-шлифовальные механизмы, которые могут быть в форме электрических ручных инструментов до промышленного оборудования для серийного производства.
Шлифовальная машина
Обработка дерева создает очень мелкую пыль, которая проникает даже в самые маленькие трещины в механизмах и превращается в трудноизвлекаемый тип налета. Если есть электрические компоненты, они подвержены риску короткого замыкания.
Электроэрозионная обработка металлов
Эта технология механической обработки металлов подразумевает разрушение слоя материала под воздействием разряда высокой мощности, который возникает между поверхностью детали и специальным электродом. Принцип действия этой технологии основывается на влиянии разряда с высокой температурой на металл. В канале разряда за короткое время выделяется огромное количество тепловой энергии. Она способна разогреть газовую среду до нескольких тысяч градусов.
Таким образом, за счет теплопроводности окружающей среды в месте разряда концентрируется поток тепла, который практически моментально разогревает прилегающую к зоне разряда поверхность детали, при этом испаряя небольшое количество металла. Так образуется эрозионная выемка. Для обеспечения необходимых условий работы разряда с необходимыми параметрами, а также для эффективного удаления остатков продуктов эрозии, деталь помещается в технологическую жидкость. Как правило, для этой цели используется обычная вода, масло или керосин.
Главное преимущество электроэрозионной обработки – возможность работать с металлами любой прочности, в том числе и твердосплавными. Кроме этого, метод электроэрозии позволяет выполнять отверстия любой сложности.
Гидроабразивная обработка металлов
При использовании этой технологии на поверхность заготовки воздействуют с помощью смеси воды и абразивных частиц. В результате такой обработки часть материала с поверхности детали удаляется. В результате использования гидроабразивной обработки поверхность изделия становится чистой и матовой, отсутствуют присущие обработке лезвийным материалом риски. Воздействие абразивных частиц на поверхность детали очень непродолжительно и имеет чисто ударный характер. В состав смеси, кроме абразива, добавляются химикаты, которые упрощают и ускоряют процесс обработки.
Главное отличие от обработки металла резанием, гидроабразивная обработка не оставляет практически никаких следов. Кроме этого, в результате бомбардировки поверхности абразивом, увеличивается усталостная прочность поверхности обрабатываемого изделия. Как известно, абсолютно все процессы мехобработки металла требуют приложения больших усилий и сопровождаются выделением большого количества тепла, что может привести к деформации поверхности детали. При использовании гидроабразивной технологии температура поверхности детали не меняется.
