Обработка металлов резанием виды механической обработки

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.

Обработка металла

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.

Дуговая сварка

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.

Художественная чеканка

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 практически 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.

Шлифовка металла

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 транспортными системами.

Вместо ручного молота применяются кузнечные штампы из высокопрочной стали.

Ковка

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:

• гибка;
• вытягивание;
• осаживание;
• и другие.

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.

Лазерная резка

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.

Цинкование металла

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:

• отжиг;
• закалка;
• отпуск;
• старение;
• нормализация.

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.

Отжиг

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 обрабатываемости резанием. Проводят так же, как и отжиг, но остывает заготовка на открытом воздухе.

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 характеристиками.

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 обрабатываемый 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 характеристик 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.

ПОСМОТРЕТЬ Сверла, метчики и плашки на AliExpress →

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 характеристик 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 характеристик. Комбинированные и составные режущие инструменты, как правило, изготавливают с целью понижения стоимости на приобретение.

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 х к тексту рассказать о нюансах и приемах работы.

Виды механической обработки металлов: точение, фрезерование, сверление, строгание, долбление, шлифование — Черчение

Большинство деталей машин изготовляется путем обработки резанием. Заготовками таких деталей служат прокат, отливки, поковки, штамповки и др.

Процесс обработки деталей резанием основан на образовании новых по­верхностей путем деформирования и последующего отделения поверхностных слоев материала с образованием стружки.

Та часть металла, которая снимает­ся при обработке, называется припуском.

Или, говоря иначе, припуск — это избыточный (сверх чертежного размера) слой заготовки, оставляемый для снятия режущим инструментом при операциях обработки резанием.

После снятия припуска на металлорежущих станках обрабатываемая де­таль приобретает форму и размеры, соответствующие рабочему чертежу де­тали. Для уменьшения трудоемкости и себестоимости изготовления детали, а также ради экономии металла, размер припуска должен быть минималь­ным, но в то же время достаточным для получения хорошего качества дета­ли и с необходимой шероховатостью поверхности.

В современном машиностроении имеется тенденция снижать объем обработки металлов резанием за счет повышения точности исходных за­готовок.

Основные методы обработки металлов резанием. В зависимости от ха­рактера выполняемых работ и вида режущего инструмента различают сле­дующие методы обработки металлов резанием: точение, фрезерование, сверление, зенкерование, долбление, протягивание, развертывание и др. (рис. 12).

Точение — операция обработки тел вращения, винтовых и спираль­ных поверхностей резанием при помощи резцов на станках токарной груп­пы. При точении (рис. 12.1) заготовке сообщается вращательное движение (главное движение), а режущему инструменту (резцу) — медленное посту­пательное перемещение в продольном или поперечном направлении (дви­жение подачи).

Фрезерование — высокопроизводительный и распространенный процесс обработки материалов резанием, выполняемое на фрезерных стан­ках. Главное (вращательное) движение получает фреза, а движение подачи в продольном направлении — заготовка (рис. 12.2).

Сверление — операция обработки материала резанием для получе­ния отверстия. Режущим инструментом служит сверло, совершающее вра­щательное движение (главное движение) резания и осевое перемещение по­дачи. Сверление производится на сверлильных станках (рис. 12.3).

Строгание — способ обработки резанием плоскостей или линейча­тых поверхностей. Главное движение (прямолинейное возвратно-поступательное) совершает изогнутый строгальный резец, а движение подачи (пря­молинейное, перпендикулярное главному движению, прерывистое) — заго­товка. Строгание производится на строгательных станках (рис. 12.4).

Долбление — способ обработки резцом плоскостей или фасонных поверхностей. Главное движение (прямолинейное возвратно-поступатель­ное) совершает резец, а движение подачи (прямолинейное, перпендикуляр­ное главному движению, прерывистое) — заготовка. Долбление производят на долбежных станках (рис. 12.5).

• Шлифование — процесс чистовой и отделочной обработки деталей машин и инструментов посредством снятия с их поверхности тонкого слоя металла шлифовальными кругами, на поверхности которого расположены абразивные зерна.
• 
• Рис. 12

Главное движение вращательное, которое осуществляется шлифоваль­ным кругом. При круглом шлифовании (рис. 12.6) вращается одновремен­но и заготовка. При плоском шлифовании продольная подача осуществля­ется обычно заготовкой, а поперечная подача — шлифовальным кругом или заготовкой (рис. 12.7).

Протягивание — процесс, производительность при котором в не­сколько раз больше, чем при строгании и даже фрезеровании. Главное дви­жение прямолинейное и реже вращательное (рис. 12.8).

Основные виды механической обработки металла

В отличие от других видов обработки механическая обработка металла никак не влияет на внутреннюю структуру металла или сплава, а лишь изменяет ее размеры и конфигурацию.

Суть механической обработки – это подгон упрочненной детали под необходимые, заданные по чертежу, размеры.

Для проведения механической обработки металла используют режущий инструмент, металлорежущие станки и сварку.

Полученные после такой обработки детали имеют идеальную форму, точные размеры и ровную поверхность, строго соответствующие чертежу.

К слову, готовые металлические детали, прошедшие механическую обработку, можно посмотреть на международной выставке «Металлообработка», которая пройдет в ЦВК «Экспоцентр». Там же продемонстрируют и само оборудование, с помощью которого можно проводить механическую обработку, включая новые модернизированные металлорежущие станки.

Как происходит механическая обработка металлических деталей под размер?

Механическая обработка металла может проводиться с использованием различного металлорежущего инструмента и в зависимости от него можно выделить несколько видов механического воздействия на деталь:

• Обработка резанием;
• Обработка с пластической деформацией;
• Обработка с использованием метода деформирующего резания;
• Электрообработка.

Обработка металла резанием

Резание чаще всего используют для получения деталей машин. Суть этого метода заключается в том, что после обработки резанием получается новая поверхность металла. Это происходит благодаря деформированию с помощью металлорежущих станков и инструментов поверхностного слоя детали и последующему снятию этих слоев. Этот процесс сопровождается появлением стружки верхнего слоя металла.

Стружку, то есть остаточный материал после обработки, называют припуск. Иными словами, это избыточный материал. Его размер должен быть минимальным для снижения трудоемкости и затрат на обработку, но достаточным для получения высококачественной детали с необходимым набором свойств.

В зависимости от инструмента, используемого для механической обработки металла, выделяют несколько видов обработки резанием:

• Точение;
• Фрезерование;
• Сверление;
• Строгание;
• Долбление;
• Шлифование;
• Протягивание.

Существует еще множество вспомогательных видов обработки резанием, они используются в зависимости от внешних показателей самой детали – для обработки внешней и внутренней цилиндрической поверхности или же плоскости.

Обработка металла пластической деформацией и электрофизическая обработка

Пластическая деформация металла используется для изменения формы, конфигурации, размеров и физикомеханических свойств подготовленной детали. Сюда относится ковка, прессование, штамповка, накатка резьбы.

Для электрофизической обработки характерно использование различных явлений электрического тока:

• Электроэрозионная обработка;
• Электрохимическая обработка;
• Электрическая дуговая сварка.

Для достижения максимально продуктивного результата обработки металла на производстве используется широкий диапазон инструментов механической обработки, к наиболее распространенным видам оборудования можно отнести:

• Токарные станки;
• Сверлильно-расточные аппараты;
• Шлифовальные машины;
• Фрезерные и протяжные станки;
• Пресс.

Довольно часто металл после 100-тонного прессования или ковки обрабатывают электрохимическим методом – наносят различные покрытия. Например, металл можно латунировать, никелировать, лужить и прочее.

Метрологические исследования и измерения помогают определить минимальные затраты материала, наименьшие показатели припуска и необходимые для качественной механической обработки металла условия.

В зависимости от выбранного вида обработки механическим путем можно получить массу деталей с различным уровнем шероховатости поверхности и покрытием, размером и отверстиями.

Благодаря такому широкому ассортименту инструментов для проведения обработки на производстве получают как мелкие детали (гайки, винты с резьбой, обычные бытовые детали, например дверные ручки), так и более масштабные детали машин – двигателей, строительного оборудования и более сложных механизмов.

• Такая на первый взгляд несложная обработка металлов вмещает в себе множество нюансов, упустив один из которых, необходимого результата невозможно будет достичь.
• Больше об основных видах механической обработки металла можно узнать на нашей выставке.
• Технология механической обработки металлов

Способы обработки металла резанием

06Дек

Содержание статьи

Все виды металлообработки делятся на категории по типу воздействия на материал. Одним из самых распространенных способов обработки металла является резание. В статье подробно расскажем о процедуре и подвидах.

Как происходит процесс

Суть операции заключается в снятии верхнего слоя с заготовки посредством режущего инструмента. Глубина среза определяется целью. Основная задача — придание стали нужной формы.

Нет универсального прибора, который может справиться с любым изделием, поскольку каждое имеет различные линии, размеры. Вместе с разнообразием деталей производят и большое количество станков.

Также есть много технологий, которые производят обработку материалов резанием, к ним относят:

• точение — для цилиндрических стальных элементов;
• сверление — для образования сквозных и глухих отверстий;
• фрезерование — для работы с плоскими и фасонными поверхностями;
• строгание — для снятия верхнего слоя;
• долбление — для формирования пазов и канавок, зубьев;
• шлифование — для достижения нужной степени шероховатости.

Это неполный перечень, но наиболее популярные установки. Следует отметить, что оборудование имеет разную степень универсальности и автоматизации.

Применение технологии

Раскрой стальных конструкций производится посредством металлообработки резанием в крупных цехах, а также в домашних условиях.

На производстве такое металлообрабатывающее оборудование стоит фактически на каждом заводе, где ведется работа с металлическими конструкциями — от создания самых крупных многотонных деталей до микроскопических электронных плат.

Все сферы машиностроения (авиастроение, судостроение, автомобилестроение и пр.), а также изготовление продукции массового потребления (бытовая техника, мебель с металлическими элементами) применяют технологию резания.

Теория и практика

Теоретические труды по металлообработке начали появляться в 19 веке вместе с первыми аппаратами. Основная задача науки — увеличение скорости обработки при сохранении статичности и стойкости резца, а также:

• поиск и развитие альтернативных методов (это плазменная, газовая, лазерная резка);
• минимизация возникновения тепла при трении;
• способы охлаждения конструкции.

Научные разработки тесно связаны с результатами исследований по материаловедению, поскольку основным направление этой науки является изучение физических и химических характеристик сплавом — их прочность, твердость, температура пластичности и пр.

Особенности применения станков

Несмотря на одинаковую суть процесса — механическое снятие верхнего слоя, сама процедура может производиться по-разному. Основное отличие заключается в двух параметрах:

• как происходит подача — движется заготовка или нет, например, в токарном станке она вращается;
• как двигается инструмент и его особенности.

Основой для остальных режущих кромок является резец. Он наиболее универсален и может производить многие операции, остальные изделия — его модификации.

Заготовка устанавливается в специальных зажимах на станок, закрепляется в шпинделях. Затем в суппорте зажимается инструмент — фреза, сверло, резец, шлифовальный диск и пр.

Весь инструментарий подбирается в зависимости от твердости металла и его качеств.

Особенность резки

Вне зависимости от основного используемого метода обработки металлов резанием, проявляется закономерность — около 20% от материала становится излишком, стружкой. Фактически все классические процедуры отвечают данному требования, кроме, пожалуй, шлифования.

Но шлифовка — это часто финишная металлообработка, до которой также производилось точение или фрезеровка. Это экономически невыгодно, но поделать ничего нельзя.

Однако современные станки, работающие по принципу лазерной или плазменной резки, производят настолько точный срез, а также тонкую распиловку, что количество отходов становится минимальным. Это общее замечание, а теперь перейдем к частностям.

Применение токарного станка — основной вид обработки металлов резанием

Оборудование устроено так. Есть станина — это крепкое основание, которое монтируется на фундаменте, чтобы выдержало вес самой установки вместе с обрабатываемым материалом. По бокам — передняя и задняя бабка.

Одна просто играет роль держателя, а вторая содержит внутри себя движок и передает вращательное движение через шпиндели заготовке. Она, в свою очередь, вращается с выбранной оператором скоростью. Установка может быть горизонтальной (чаще) и вертикальной.

Вторая подача идет на суппорт, в котором зажат резец. С помощью ручки и колеса управления резчик передвигает инструмент для обработки резанием. Есть станки с ЧПУ.

На них высокая степень автоматизации — вплоть до установки заготовки и снятия детали, а также выполнение дополнительных функций — стружкоотведение и подача смазочно-охлаждающей жидкости. Работать можно с цилиндрами и конусами — полыми и сплошными.

Как можно обрабатывать металл

Преимуществом данного метода является то, что при воздействии резца подвергается изменениям только верхний слой, но сама структура не меняется, не деформируется, не нарушаются прежние прочностные и иные качества стали. Это выгодно по сравнению с любой термообработкой или химической управляемой реакцией, а тем более сравнив с обработкой давлением. Посмотрим видео с перечислением основных способов:

Повышение стойкости токарного станка

При контакте одного металла с другим естественным образом происходит быстрое стачивание инструмента, а основное условие работы — это поддержание высокой степени заточки режущей кромки. В ходе решения данной проблемы инженеры рассматривали, какой материал лучше и дольше будет эксплуатироваться во время точения.

Изначально применялась классическая инструментальная сталь с высоким количеством углерода. Она очень прочная, но все же не удовлетворяла высоким потребностям разработчиков. Затем химический состав сплава изменили. добавив вольфрам.

Элемент привел к повышенной твердости, а вместе с тем стало возможным проводить процедуру металлообработки быстрее, поэтому такое оборудование назвали быстрорежущим. Но и данная скорость не удовлетворяла инженеров. Теперь используют совершенные сплавы с максимальной стойкостью к повышенным температурам.

Они выдерживают температурный нагрев до 100 градусов, поэтому не деформируются в процессе работы. Как мы знаем, чем выше скорость. тем сильнее нагрев, поэтому данные материалы помогли решить вопрос о скоростном режиме.

Фрезерование как технология обработки металлов резанием

Фреза — более универсальный вариант резца. Этот инструмент вытесняет и строгание, на заводах более не устанавливают строгальные станки, поскольку фрезерный позволяет производить множество операций.

Заготовка располагается вертикально или горизонтально, в зависимости от конструктивных особенностей оборудования. Затем деталь приходит в движение, подача — продольная, фреза начинает вращаться.

Взаимодействие двух одновременных подач и возможность работать в нескольких плоскостях и системах координат способствует тому, что можно добиться разнообразных форм и работать со сталью даже в труднодоступных местах.

Особенности шлифования

Задача шлифовального оборудования — снятие тонкого верхнего слоя с целью устранения видимых дефектов, выравнивания поверхности и вреза и достижение необходимой степени шероховатости. Станок оснащен абразивным диском. Это основной инструмент шлифовки.

Поверхность и торцевая часть обмазаны специальным составом, который удерживает мелкие частицы абразива. Зерна могут быть разной фракции, они расположены симметрично и повернуты разными углами, режущими кромками, чтобы производить частичное снятие стружки.

Обработка металлов резанием по технологии плазменной резки — что это такое

Во время процесса электродуга, как при сварке, возникает между электродом (или металлической поверхностью) и соплом. В плазмотрон поступает струя сжатого воздуха под высоким давлением. Здесь происходит моментальный нагрев от 8 000 градусов и более, до 30 тыс.

Кислород ионизируется, поскольку проходит через электрическую дугу. Получается, что образуется плазма, то есть раскаленная струя воздуха под высоким давлением, обладающая зарядом. Проходя через сопло, поток развивает невероятную скорость — около 3 метров в секунду.

Под воздействием плазмореза металл просто начинает плавиться, а кислород выдувает расплавленные капли.

Ключевые преимущества

К достоинствам следует отнести:

• высокая обрабатываемость металлов резанием — можно использовать любые, даже тугоплавкие и прочные материалы;
• большая скорость;
• любое направление сопла, возможность художественной резки;
• максимальная толщина стали;
• хорошее качество кромки;
• экологическая чистота, малый выброс веществ в атмосферу;
• безопасность, поскольку нет взрывоопасных баллонов.

Экономия времени и средств

Так как срез получается чистым, а количество отходов минимальное, то получается сэкономить бюджет, ведь не требуется финишная обработка. Дополнительное преимущество — короткий срок выполнения операции и возможность установки ЧПУ. Это позволяет сократить длительность работы оператора.

Особенности лазерного метода

Еще один инновационный способ, который получил широкое распространение. Одно из достоинств — возможность работы не только с металлами, но и с деревом, пластмассой.

Описание

Лазерное излучение точечно нагревает сталь, она начинает плавиться, а затем испаряться. В зону работы подается газ (чаще всего кислород), который помогает избавиться от остатков, а также охлаждает область. Из-за высоких энергетических затрат способ используется только с тонколистовыми изделиями.

Преимущества метода

К достоинствам следует отнести:

• Нет механического контакта, поэтому минимизирован риск деформации даже самых хрупких деталей.
• Толщина обрабатываемого листа — от 0,2 до 300 мм в зависимости от материала.
• Высокая скорость.
• Небольшое количество отходов.
• Чистый срез.
• Максимальная точность.

Газовый способ

Второе название — кислородная резка. Струя газа воздействует на уже разогретую до 1100 градусов заготовку. Под воздействием кислорода происходит процесс горения. А сам поток выдувает остатки сплава. Необходимо отметить, что при взаимодействии происходит окисление крайнего среза, поэтому необходима последующая шлифовка.

Вывод

В статье мы рассказали про основы обработки металлов резанием. Способов множество, но технология остается прежней и используется повсеместно. Обращайтесь в ООО «Роста», если вы решили купить приспособления для промышленного пользования.

У нас в наличии и на заказ имеются ручные и полуавтоматические ленточнопильные станки, а также маятниковые, вертикальные и двухстоечные агрегаты. Цена на товары снижена в 1.5 — 2 раза по сравнению с зарубежными аналогами.

Чтобы уточнить интересующую вас информацию, свяжитесь с менеджерами, мы с радостью поможем в выборе оборудования.

Виды обработки металлов — способы и основы технологии ручной и термической металлообработки изделий

Металлообработка – технологические процессы, которые изменяют размер, форму и другие характеристики металлоизделий. Применяются различные виды обработки – литье, механические, электрические и термические виды обработки, сварка.

Под металлообработкой понимают совокупность технологических процессов, изменяющих размеры, форму и другие характеристики металлических заготовок. Условная классификация технологий обработки металлов: литье, механообработка (резанием и давлением), термическая, сварка, электрическая, художественная.

Один из наиболее древних способов обработки металлов

Литье – это процесс изготовления отливок путем заливки литейных форм расплавленным металлом. После отвердевания металлический расплав приобретает конфигурацию внутреннего пространства формы. Современные технологии литья обеспечивают возможность изготавливать отливки сложных форм с минимально возможными припусками на дальнейшую механообработку.

Типы обработки металла литьем:

• В песчаные формы. Это самая массовая и недорогая литейная технология, позволяющая изготавливать грубые заготовки. Отверстия и полости в них образуют с помощью стержней, помещаемых в форму для литья.
• В кокиль – разборную, чаще всего металлическую форму. Методика позволяет получать качественные полуфабрикаты. Отвердевшее изделие извлекают из кокиля.
• Под давлением в пресс-формах. Способ применяется в основном для цветных сплавов и некоторых марок стали.
• По выплавляемым моделям. Этот метод позволяет изготавливать сложные по форме изделия. Для этого из стеарина и другого материала изготавливают высокоточную модель детали, а затем на нее наносят суспензию, формирующую оболочку. Высушенную и прокаленную оболочковую форму заполняют металлическим расплавом. Охлаждение –на открытом пространстве или в термостате.

Основные виды механической обработки металлов

Механообработка металлических заготовок включает процессы, в результате которых изменяются геометрические характеристики деталей. Ее можно разделить на две основные категории.

К первой группе, называемой обработкой давлением, относятся операции, происходящие без снятия поверхностного слоя металла. Это прокатка, ковка, штамповка, прессование. Вторая группа – технологические операции, называемые обработкой резанием.

К ним относят токарную обработку, фрезерование, строгание, долбление, сверление.

Способы обработки металлов давлением (ОМД)

Задачи, решаемые различными видами ОМД: получение полуфабрикатов или изделий заданных геометрических параметров, улучшение микроструктуры металла, снижение усадочной пористости отливок, улучшение физико-механических характеристик заготовок. Существует два основных направления ОМД:

• холодные процессы – осуществляются при температурах ниже порога начала рекристаллизационных процессов;
• горячая ОМД– происходит выше температур рекристаллизации.

Основные виды обработки металлов давлением:

• Горячая прокатка. Этот способ механической обработки применяется в производстве листового, трубного, сортового и фасонного проката. Горячекатаные полуфабрикаты могут служить исходным материалом для различных способов холодного деформирования.
• Холодная прокатка. Ее цель – повышение точности размеров, улучшение качества поверхности и других характеристик горячекатаных полуфабрикатов.
• Холодное и горячее волочение. Осуществляется протягиванием заготовки через отверстие заданной формы с целью получения требуемого поперечного сечения длинномерного проката. Площадь сечения отверстия всегда меньше площади сечения заготовки. Этот способ металлообработки применяется при производстве прутков (круглых, квадратных, многоугольных)и фасонного проката с малым размером сечения, тонкостенных труб небольшого диаметра.
• Горячая и холодная штамповка. Этот вид ОМД известен на протяжении нескольких веков. А холодная штамповка длительное время была основным способом производства металлической посуды благодаря простой реализации и невысокой стоимости процесса. Штамповка бывает листовой и объемной. В результате объемной штамповки происходит пространственное изменение формы объемной заготовки. Обычно целью такой технологической операции является получение из заготовки простой формы (шара, цилиндра, параллелепипеда, куба) изделия более сложной конфигурации. Листовая штамповка – вид обработки металлов, с помощью которого получают как небольшие детали, так и корпуса различных видов транспорта.
• Ковка. Осуществляется при нагреве заготовки. Бывает ручной (такой способ сейчас применяется в основном для создания художественных изделий) и механизированной.
• Холодное и горячее прессование (экструдирование). Экструзия заключается в обработке заготовок путем их выдавливания через один или несколько каналов. Без нагрева обычно прессуются мягкие цветные металлы (алюминий, медь) и сплавы на их основе. Для стальных заготовок обычно применяют горячее прессование. Экструдирование – современный метод металлообработки, позволяющий получать длинномерные профильные изделия.
• Комбинированная обработка. Очень часто для получения необходимого результата комбинируют несколько технологий ОМД и/или ОМД сочетают с другими типами металлообработки.

Виды металлообработки резанием

Обработка резанием – совокупность процессов, подразумевающих срезание слоев металла с переходом их в стружку или разделение заготовок на части. Разделяют черновую, получистовую и чистовую обработку. Заготовками служат: отливки, все виды проката, штампованные, кованые, прессованные детали.

Основные методы обработки металлов резанием:

• Токарная обработка (точение). Реализуется на станках токарной группы с помощью резцов. Точение позволяет создавать конические, цилиндрические и фасонные детали.
• Сверление. Дополнительные операции, которые могут сочетаться со сверлением – растачивание, развертывание, рассверливание, зенкерование. Их цель – получение отверстий нужного диаметра и глубины – сквозных или глухих. Применяемое оборудование – сверлильные станки различных типов, токарные станки.
• Фрезерование. Осуществляется на фрезерных станках с помощью дисковых, цилиндрических, торцевых, концевых, угловых фрез.
• Шлифование. Эта операция относится к чистовым. С ее помощью снижают шероховатость поверхности до значения, указанного в чертежах на изделие. Рабочий орган шлифовальных станков – абразивные круги, ленты, хонинговальные головки.
• Операции по разделению заготовок на части – резка и рубка. Резка осуществляется ручным или механизированным инструментом, как вариант – термическим воздействием. В серийном производстве для рубки проката применяют ножницы-гильотины, пресс-ножницы, механические и гидропрессы, угловысечные станки.

Для реализации скоростных методов резания используются металлообрабатывающие станки с ЧПУ, выполняющие все операции в автоматическом режиме в соответствии с заложенной в них компьютерной программой.

Термическая обработка металлов

Термообработкой металлов и сплавов называют совокупность операций нагрева до установленных температур, выдержки и охлаждения с различной скоростью и в различных средах. Их цель –получение микроструктуры и физико-механических характеристик, соответствующих запланированной технической задаче. Основные виды термообработки:

• ОтжигIи II рода. Отжиг I рода для стальных заготовок обычно подразумевает нагрев до температур, при которых не происходят фазовые превращения стали. В зависимости от условий проведения этот вид т/о включает процессы гомогенизации, рекристаллизации, снятия остаточных напряжений и некоторого снижения твердости. Отжиг II рода для сталей сопровождается фазовыми превращениями. В результате такой т/о падают показатели прочности и твердости стали, повышается ее пластичность и ударная вязкость. Обычно отжиг II рода применяют для подготовки к различным видам механообработки.
• Закалка. Применяется для металлов и сплавов, в которых в твердом состоянии при нагреве до высоких температур и охлаждении в воде или масле происходят фазовые превращения. Закалка всегда сочетается с отпуском, который уменьшает хрупкость и напряжения, характерные для закаленных сталей. После закалки и отжига повышаются прочность, твердость, износостойкость стальной заготовки.
• Термомеханическая обработка (ТМО). Сочетает пластическую деформацию с термообработкой. Горячая пластическая деформация сочетается с закалкой, холодная – со старением. ТМО применяется для сталей, алюминиевых и магниевых сплавов.

Сварка металлов и сплавов

Сущность сварки заключается в нагреве кромок свариваемых деталей до температуры плавления и дальнейшем образовании между ними неразъемного соединения.

Существует несколько способов сварки:

• Электрическая. Самый распространенный вид сварочного процесса. Электродуговая сварка осуществляется покрытыми плавящимися электродами, неплавящимися электродами в среде инертных газов, с использованием сварочной проволоки. Еще один вид электросварки – контактная сварка. Различают точечную и роликовую электросварку. В последнем случае токопроводящий ролик соединяет две детали сплошным швом.
• Газовая. Окислителем в этом процессе является кислород, а функции горючего газа выполняют: ацетилен, его более экономичная альтернатива – МАФ (метилацетилен-алленовая фракция), природный газ, пропанбутановая смесь, водород и др.
• Химическая. Для нагрева кромок используется тепло, выделяемое в результате химической реакции. Химическая сварка применяется в труднодоступных местах и даже под водой.

Электрическая обработка металлов и сплавов

Электрообработка металлических заготовок основана на способности металла разрушаться при подаче высокоинтенсивных электрических разрядов. Этот вид металлообработки применяется для изготовления отверстий в тонких металлических листах, работы с полуфабрикатами из твердых сплавов, заточки инструментов.

Помимо видов металлообработки, служащих для получения необходимых технических характеристик металлоизделий, существует художественная обработка металлических заготовок. Ее цель – создание декоративных предметов или украшение изделий, имеющих практическое применение. Для этой цели применяют литье, чеканку, ковку, сварку.