Механическая обработка металлов: виды, способы. Механическая обработка металла

Механическая обработка - это процесс, во время которого изменяются размеры и конфигурация заготовок и деталей. Если же говорить о металлических изделиях, то для их обработки используются специальные режущие инструменты, такие как резцы, протяжки, сверла, метчики, фрезы и т. д. Все операции выполняются на металлорежущих станках согласно технологической карте. В данной статье мы узнаем, какие бывают способы и виды механической обработки металлов.

Способы обработки

Механообработка подразделяется на две большие группы. В первую входят операции, которые происходят без снятия металла. К ним относят ковку, штамповку, прессование, прокат. Это так называемая с помощью давления или удара. Её применяют для того, чтобы придать необходимую форму заготовке. Для цветных металлов чаще всего используют ковку, а для черных - штамповку.

Вторая группа включает в себя операции, в ходе которых с заготовки снимается часть металла. Это необходимо для придания ей необходимых размеров. Такая механическая обработка металла называется резанием и выполняется при помощи Наиболее распространенными способами обработки являются точение, сверление, зенкерование, шлифование, фрезерование, развертывание, долбление, строгание и протягивание.

От чего зависит вид обработки

Изготовление металлической детали из заготовки - трудоёмкий и достаточно сложный процесс. Он включает в себя множество различных операций. Одной из них является механическая обработка металла. Прежде чем к ней приступить, составляют технологическую карту и делают чертеж готовой детали с указанием всех необходимых размеров и классов точности. В некоторых случаях для промежуточных операций также подготавливают отдельный чертеж.

Кроме того, существует черновая, получистовая и чистовая механическая обработка металла. Для каждой из них выполняется расчет и припусков. Вид обработки металла в целом зависит от обрабатываемой поверхности, класса точности, параметров шероховатости и размеров детали. Например, для получения отверстия по квалитету Н11 используют черновое сверление сверлом, а для получистого развертывания на 3 класс точности можно использовать развертку или же зенкер. Далее мы изучим способы механической обработки металлов более детально.

Точение и сверление

Точение выполняется на станках токарной группы при помощи резцов. Заготовка крепится в шпиндель, который вращается с заданной скоростью. А резец, закрепленный в суппорте, совершает продольно-поперечные движения. В новых ЧПУ-станках все данные параметры вводятся в компьютер, и устройство само выполняет необходимую операцию. В старых моделях, например, 16К20 продольно-поперечные движения выполняются вручную. На токарных станках возможно точение фасонных, конических и цилиндрических поверхностей.

Сверление - это операция, которую выполняют для получения отверстий. Главным рабочим инструментом является сверло. Как правило, сверление не обеспечивает высокий класс точности и является либо черновой, либо получистовой обработкой. Для получения отверстия с квалитетом ниже Н8 используют развертывание, рассверливание, растачивание и зенкерование. Кроме того, после сверления также могут выполнять нарезание внутренней резьбы. Такая механическая обработка металла выполняется при помощи метчиков и некоторых видов резцов.

Фрезерование и шлифование

Фрезерование - один из наиболее интересных способов обработки металлов. Данная операция выполняется при помощи самых разнообразных фрез на фрезерных станках. Различают концевую, фасонную, торцевую и периферийную обработку. Фрезерование может быть как черновым и получистовым, так и чистовым. Наименьший квалитет точности, получаемый при чистовой обработке,- 6. При помощи фрез вытачивают различные шпонки, канавки, колодцы, подсечки, фрезеруют профили.

Шлифование - механическая операция, используемая для повышения качества шероховатости, а также для снятия лишнего слоя металла вплоть до микрона. Как правило, данная обработка является завершающим этапом при изготовлении деталей, а значит, является чистовой. Для срезания используются абразивные круги, на поверхности которых расположено огромное количество зерен, имеющих разную форму режущей кромки. При такой обработке деталь очень сильно нагревается. Для того чтобы металл не деформировался и не надкололся, используют смазочно-охлаждающие жидкости (СОРЖ). Механическая обработка цветных металлов осуществляется при помощи алмазных инструментов. Это позволяет обеспечить наилучшее качество изготавливаемой детали.

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).

Во многих областях промышленности не обойтись без такого процесса, как механическая обработка металлов. Машины, станки и инструменты постоянно совершенствуются, из года в год операции осуществляются все быстрее. На производственных предприятиях работают станки специализированного и общего назначения. С помощью таких станков легко раскроить заготовки листового, профильного или другого типа. Широко применяются также методы разделения материала: , фрезой, ленточной пилой и прочие.

Технологические процессы механической обработки металлов

Механическая обработка металлов - достаточно сложный процесс, в результате которого получаются детали определенных размеров и заданных форм. Существует два способа механического воздействия на материал. Первый способ выражается в снятии верхнего слоя с рабочей поверхности. При этом глубина может быть разной зависимо от требований, предъявляемых к размерам детали. Во втором способе материал никак не повреждается при первичном воздействии, он может лишь прессоваться, штамповаться, коваться, прокатываться. Как правило, за таким способом воздействия следует этап дальнейшей работы над деталью.

Комплекс технологических операций по приданию определенного размера и формы деталям предусматривает различные виды механической обработки металлов. Основные из них - это работы по точению, фрезерованию, строганию, шлифованию и сверлению. Сейчас все операции проводятся на современных многофункциональных станках. Так, одна и та же машина может выполнять последовательно разные функции. Для этого просто необходимо правильно установить программы и вовремя применять нужные инструменты. Многие названия инструментов говорят об их предназначении: сверло - для сверления, фреза - для фрезерования и так далее.

Все виды механической обработки металлов разнообразны, им свойственные собственные отличия и нюансы. Самым современным способом, отвечающим высокотехнологичным требованиям, является обработка на токарном станке. Они бывают автоматическими, полуавтоматическими и с ЧПУ. Как правило, для обработки фасонных или плоских поверхностей используется фрезерование разных видов: торцевое, концевое или фасонное.

Сейчас множество современных производств предлагают услуги по механической обработке металла. Станков для проведения этих работ существует также немало, но время диктует свои условия, поэтому машины постоянно совершенствуются. Так, примитивные станки уже почти везде заменены на автоматические линии. Динамично развивающиеся предприятия стараются как можно больше расширить производство с помощью высокотехнологического оборудования. Таким образом, с большой долей вероятности можно гарантировать высокое качество выпускаемой продукции и минимальные сроки обработки заказов. Любое производство выигрывает, если принимает за приоритетное направление хорошую выработку качественных изделий, независимо от объема заказа и его сложности.

Оборудование для механической обработки металлов

Как правило, услуги по механической обработке металла выполняются быстро и в полном соответствии со всеми стандартами, когда за работу берется квалифицированный персонал. Кроме этого, каждое перспективное предприятие обеспечивает для работы оптимальные условия: достаточное наличие производственных площадей, необходимое оборудование. Стоит отметить, что для успешного и быстрого выполнения заказа персоналу нужно предоставить станки, сварочное и технологическое оборудование.

Итак, для выполнения работ следует правильно выбрать оборудование механической обработки металлов. Конечно, за основную работу - снятие стружки, отвечает токарное и фрезерное направление. Самое распространенное оборудование в данной сфере - токарные центры с ЧПУ и центры . Современные модели позволяют изготовлять детали, соответствующие самым высоким требованиям относительно геометрических параметров изделия и шероховатости его поверхности. Преимуществами новых моделей станков являются: точность, скорость, улучшенные параметры рабочих зон.

Оборудование механической обработки металлов на настоящий момент представлено в широком ассортименте. Среди многообразия моделей имеются как самые популярные, так и достаточно редкие (относительно часты применения). К примеру, карусельный станок, который способен обработать деталь, имеющую диаметр до девяти метров. Такой станок применяется не часто и не везде. Достаточно востребованы координатно-расточные станки, обеспечивающие качественную расточку под любым углом и станки расточные с поворотными столами. Каждое предприятие, сфера деятельности которого - механическая обработка металла, старается иметь в наличии фрезерные, зубофрезерные, радиально-, горизонтально- и вертикально-сверлильные станки.