Способы обработки металлов резанием

Обработка металла резанием: что это такое, основные виды и способы металлообработки

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 нашими менеджерами по телефонам
8 (908) 135-59-82; (473) 239−65−79; 8 (800) 707-53-38. Они ответят на все ваши вопросы.

Обработка металлов резанием

Для получения деталей необходимых геометрических форм и размеров требуется снятие с заготовки лишних слоев металла (припуска на обработку) механической обработкой на металлорежущих станках различных конструкций или слесарной обработкой вручную.

Точение (рис. 25, а) выполняют на станках, где обрабатываемая деталь 1 вращается (I), а режущий инструмент (резец) 2 перемещается по направлениям II и III. Перемещением резца в направлении II осуществляют подачу, определяющую ширину снимаемой стружки за один оборот изделия 1. Перемещением резца в направлении III определяют глубину резания или толщину снимаемой стружки.

Сверление (рис. 25, б) производят на станках при помощи режущего инструмента — сверла 2; обрабатываемая деталь

1 закреплена неподвижно. Сверло 2, совершая вращательное I и прямолинейно-поступательное движение II, высверливает отверстие, равное диаметру сверла.

Фрезерование (рис. 25, в) осуществляется вращательным движением I режущего инструмента — фрезы 2; движение подачи II, перпендикулярное оси вращения инструмента, произ-водится столом станка с неподвижно закрепленной на нем деталью 1.

Строгание на поперечно-строгальных станках (рис. 25,г) выполняют резцом, который совершает прямолинейное возвратно-поступательное движение /; подачу осуществляют движением заготовки по направлениям II—III. При работе на продольно-строгальных станках возвратно-поступательное движение резания сообщается обрабатываемой детали, а движение подачи — резцу. В строгальных станках движение резания складывается из рабочего и холостого ходов; движение подачи у этих станков прерывистое.

Рис. 25. Основные виды обработки металлов резанием
а — обточка, 6 — сверление, в фрезерование, г — строгание, д — цилиндрическое шлифование, е — шлифование плоскостей

Шлифование (рис. 25, д, е) выполняют шлифовальным крутом 2, который совершает вращательное движение I. При цилиндрическом шлифовании (рис. 25, д) заготовка I совершает круговую и прямолинейную подачу. При шлифовании плоскостей (рис. 25, е) заготовка I совершает прямолинейную подачу.

Толщина слоя, срезаемого с заготовки за один проход режущего инструмента, выраженная в миллиметрах, называется глубиной резания.

Расстояние (в мм), на которое перемещают режущий инструмент за один оборот изделия или за один проход режущего инструмента, называется подачей.

Скорость резания — расстояние, выраженное в метрах, которое проходит инструмент, снимающий стружку с обрабатываемой поверхности, в единицу времени (в минуту).

При обработке материала к режущему инструменту необходимо приложить определенное усилие резания для преодоления сопротивления металла отделению его частиц. Сила, прилагаемая к инструменту, по величине определяет сопротивление р е з а н I! ю.

Различные материалы неодинаково сопротивляются резанию. Способность обрабатываемого материала оказывать сопротивление резанию измеряют коэффициентом резания, т. е. величиной сопротивления, которое оказывает материал при снятии с него стружки, имеющей поперечное сечение в 1 мм2 при точно установленных условиях обработки.

Металлорежущие станки по виду обработки и режущему инструменту делятся на токарные, сверлильные, фрезерные, зуборезные, строгальные, шлифовальные. По степени автоматизации — станки-автоматы, полуавтоматы, гидрофицированные и с программным управлением.

Токарные станки предназначены для точения цилиндрических и конических отверстий, нарезания наружной и внутренней резьб, сверления, зенкерования отверстий и других видов работ. Токарные резцы бывают проходные, подрезные, отрезные, резьбовые, фасонные, расточные и резцы для скоростного резания.

На сверлильных станках производят операции сверления, рассверливания, зенкерования, развертывания, растачивания отверстий и нарезания резьбы метчиком. Для работы на сверлильных станках используют следующие виды режущего инструмента: сверла (спиральные, .перовые, пушечные), зенкеры, развертки, расточные резцы, метчики.

Фрезерные станки предназначены для обработки плоских и сложных фигурных плоскостей. Фрезерование производится многолезвийным режущим инструментом — фрезой. Фрезы подразделяются на цилиндрические и торцевые (для обработки плоскостей); дисковые и пальцевые (для фрезерования пазов и шпоночных канавок); фасонные (для фрезерования фасонных поверхностей); фрезы специальные — зуборезные и для нарезки резьб.

Строгальные станки служат для обработки плоских и фасонных плоскостей и прорезания прямых канавок у деталей; эти работы производятся резцами различных видов.

Шлифовальные станки предназначены для отделочных операций, обеспечивающих высокую точность размеров и качество обрабатываемых поверхностей. Режущим инструментом при шлифовании служат шлифовальные круги, бруски.

На зуборезных станках нарезаются зубья цилиндрических и конических зубчатых колес.

ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ РЕЗАНИЕМ

Составляющие процесса резания и геометрия резцов

Процесс резания

Наиболее распространенным способом механической обработки металлов является резание. Обработка резанием — процесс получения деталей требуемой формы, точности размеров, взаиморасположения и шероховатости поверхностей, при которой с поверхности заготовки срезается часть (припуск) металла в виде стружки лезвийным инструментом (сверлами, резцами, фрезами) или абразивным. Для этого заготовку и инструмент закрепляют на металлообрабатывающих станках, где им сообщают движения нужного направления и определенной скорости.

Движения исполнительных органов станков делят на рабочие и вспомогательные. Вследствие рабочих движений с заготовок снимается стружка; в результате вспомогательных движений осуществляется отвод и подвод инструмента и пр.

Рабочее движение состоит из главного движения и подачи. При главном движении скорость наибольшая. Как правило, стружка с заготовок снимается в результате этих двух движений.

На рис. 7.1 приведены различные способы обработки резанием [стрелками указаны направления (и) главного движения и направления (5) подачи].

При точении (рис. 7.1, а) заготовке сообщают вращательное главное движение, а инструментам (резцам) — движение подачи. У некоторых станков (например, токарных автоматов продольно-фасонного точения) подача сообщается заготовке.

При фрезеровании (рис. 7.1, б) главное движение сообщают инструменту (фрезе), а подачу — заготовке.

Рис. 7.1. Способы обработки резанием: а — точение; б — фрезерование; в — сверление; г — строгание; д — протягивание; е — круглое шлифование; ж —

При сверлении (рис. 7.1, в), как правило, и главное движение и подача сообщаются инструменту, однако в специальных станках может быть по-другому.

При строгании на продольно-строгальных станках главное движение сообщают заготовке (рис. 7.1, г), а подачу — инструменту (резцу).

При строгании на поперечно-строгальных станках и обработке заготовок на долбежных станках главное движение сообщают инструменту (резцу), а подачу — заготовке или резцу.

При протягивании (рис. 7.1, д) главное движение (прямолинейное) сообщают инструменту (протяжке), а подача 5. представляет собой разность высот двух смежных зубьев протяжки. Подачи в данном случае нет, она заложена в конструкцию протяжки.

При круглом и плоском шлифовании (рис. 7.1, е, ж) главное движение всегда вращательное, выполняется инструментом (шлифовальным кругом). При круглом шлифовании вращается заготовка, что обеспечивает окружную подачу (5Д. Однако круг в ряде случаев не перекрывает всей длины заготовки, поэтому необходима еще и продольная подача (5^), которая осуществляется заготовкой или кругом. При плоском шлифовании продольную подачу имеет чаще всего заготовка, а поперечную — круг или заготовка.

При обработке металлов резанием, как правило, подача происходит непрерывно, однако при строгании, протягивании и поперечной подачи при плоском шлифовании она имеет прерывистый характер.

Для получения деталей высокой точности применяют отделочно-доводочные операции: тонкое (алмазное) точение, хонингование, суперфиниширование, притирку.

Черчение

Механическая обработка металлов

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.

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).