Станки для обработки металлов резанием

Обновлено: 17.05.2024

Обработка металлов резанием предназначена для придания заготовкам необходимой формы, размеров, точности и чистоты поверхности путем снятия припуска режущим инструментом на металлорежущих станках. Припуск - это слой металла, который необходимо удалить с заготовки для получения детали в окончательно обработанном виде.

При обработке металлов резанием металлорежущие станки выполняют два основных движения: резание (главное движение) и подачу, при которой происходит перемещение режущего инструмента и обрабатываемой заготовки. В зависимости от вида режущего инструмента п движений, а также характера движений обрабатываемого металла различают следующие основные пронесем холодной обработки металлов резанием:

точение (или обточка) - производят на станках токарной группы, при этом обрабатываемый материал вращается (движение резания), а резец движется поступательно вдоль оси (движение подачи);

сверление - выполняют на сверлильных станках; заготовка неподвижна, а движение резания и движение подачи осуществляются сверлом;

фрезерование- это способ обработки металла, когда режущий инструмент (фреза) получает вращательное движение, а изделие - поступательное в продольном направлении. Фрезерование выполняют на горизонтально-фрезерных станках;

строгание - производят на продольно-строгальных станках. Основное движение (возвратно-поступательное, прямолинейное перемещение) совершает заготовка. Движение подачи (прерывистое перемещение резца) происходит перпендикулярно основному движению. На поперечно-строгальных станках основное движение (возвратно- поступательное перемещение) совершает строгальный резец, а движение подачи (прерывистое перемещение, перпендикулярно к основному движению) - заготовка;

шлифование цилиндрических деталей - осуществляют на кругошлифовальных станках. Шлифовальный круг совершает вращательное движение, а движение подачи (вращательное и возвратно-поступательное) совершает заготовка. Шлифование плоских деталей производят на плоскошлифовальных станках, на которых основное движение (вращательное) получает шлифовальный круг, а движение подачи (возвратно-поступательное) совершает заготовка.

Рассмотрим параметры, характеризующие работу режущего инструмента (рис. 3.15).

У обрабатываемой детали различают обрабатываемую 2 и обработанную 5 поверхности. Поверхность режущего инструмента, по которой сходит стружка, называется передней 3, поверхность, обращенная к обрабатываемой стороне детали,— задней 4. Пересечение передней и задней поверхностей образуют режущую кромку или режущее лезвие 1. Угол, расположенный между касательными к этим поверхностям, называется углом заострения. Угол, образованный касательными к задней поверхности режущего инструмента и к обработанной

поверхности детали, называется задним углом и обозначается а. Этот угол необходим для уменьшения трения задней поверхности режущего инструмента об обрабатываемую деталь.

Передним углом у служит угол, образованный перпендикуляром к поверхности резания и касательной к передней поверхности режущего инструмента. Передний угол обеспечивает врезание инструмента в изделие и отделение стружки.

В процессе работы режущего инструмента важное значение имеет угол резания б, который образуется между передней поверхностью режущего инструмента и обработанной поверхностью.

От угла резания зависит усилие резания: чем меньше угол, тем меньше усилие.

Как уже отмечалось, процесс резания на металлорежущих станках включает два вида движения: основное и движение подачи. Первое характеризуется скоростью резания, а второе - величиной подачи и глубиной резания.

а-при точении; б- при сверлении; в-при строгании; 1 — режущее лезвие; а — задний угол; В — угол заострения: v — передний угол; 2 — поверхность обрабатываемая; 3 —передняя поверхность режущего инструмента; 4 — задняя поверхность; 5 — поверхность обработанная

Скоростью резания V называется величина перемещения точки обработки поверхности относительно режущего инструмента.

Для станков, у которых главное движение вращательное, скорость резания измеряют в м/мин и определяют по формуле

V= nDn/1000,

где D-диаметр обрабатываемой поверхности или инструмента, мм; n- частота вращения обрабатываемой детали или инструмента, мм.

Для станков, у которых главное движение возвратно- поступательное, скорость рабочего хода определяют по формуле

где L_P — длина хода рабочего стола станка, мм; t"_р — время рабочего хода, мин.

1 - передняя поверхность; 2 - главная режущая кромка; 3- главная задняя поверхность; 4- вспомогательная задняя поверхность; 5 - вспомогательная режущая кромка; б- вершина

Подача S - это перемещение режущего инструмента или изделия за один оборот шпинделя для станков с вращательным главным движением (измеряют в мм/об) или путь перемещения инструмента (мм) за один двойной ход изделия (или инструмента) для станков с возвратно- поступательным главным движением (измеряют в мм/дв. ход).

Глубина резания t есть расстояние между обрабатываемой и обработанной поверхностями (измеряют в мм).

Существуют специальные таблицы для каждого вида обработки, в которых

приведены рекомендуемые значения режимов резания.

Самым простым режущим инструментом является резец. Все другие виды режущего инструмента представляют собой его модификацию. Резец состоит из головки (рабочей части) и тела или стержня, служащего для закрепления его на станке.

Рабочая часть (рис. 3.16) образована заточкой на одном конце стержня резца трех поверхностей: передней 1, задней главной 3 и задней вспомогательной 4. Главная режущая кромка 2, срезающая слой металла образована пересечением передней и задней главной поверхностей. Вспомогательная режущая кромка 5 образована пересечением передней и задней вспомогательной поверхностей. Место сопряжения главной и вспомогательной режущих кромок называется вершиной резца 6.

По выполняемым операциям металлорежущие станки подразделяют на универсальные, специализированные и специальные. Станки бывают легкие - до 1 т, средние - до 10т и тяжелые, а также нормальной, повышенной, высокой и особо высокой точности. Кроме того, станки подразделяются на группы, которые делятся на типы.

Существуют следующие группы металлорежущих станков: токарные, сверлильные и расточные; шлифовальные, полировальные и доводочные; комбинированные и специальные; зубо- и резьбонарезные; фрезерные, строгальные, долбежные и протяжные.Ниже приведены типы некоторых групп металлорежущих станков. В токарную группу входят следующие типы станков: автоматы и полуавтоматы, одно- и многошпиндельные, револьверные, сверлильно-отрезные, карусельные и др. В группу сверлильных и расточных станков входят: вертикально-сверлильные полуавтоматы, радиально-сверлильные, расточные, алмазно-расточные, горизонтально-сверлильные, центровочные и др. В группушлифовальных станков входят: круглошлифовальные, внутришлифовальные, плоскошлифовальные, полировальные, притирочные и т. д.

Станки токарной группы предназначены для обработки деталей способом вращения. Режущим инструментом является резец. Токарные станки подразделяются на мелкие с высотой центров до 150 мм, средние до З00 мм и крупные свыше 300 мм. Высота центров над станиной определяет радиус обрабатываемой заготовки. Расстояние между центрами позволяет обрабатывать детали определенной длины.

Распространенным типом станков токарной группы являются токарно-винторезные станки, которые служат для обтачивания наружных цилиндрических, конических и фасонных поверхностей, растачивания отверстий, подрезания торцов, уступов и нарезания резьбы.

Токарный станок состоит из станины, передней бабки с коробкой скоростей, задней бабки, коробки подач с ходовым валиком, суппорта с фартуком.

Станина- массивное чугунное основание, на котором закреплены все механизмы станка.

Передняя бабка служит для установки заготовки и сообщения ей вращательного движения. Деталь закрепляется в патроне, расположенном на шпинделе. Шпиндель получает вращение от электромотора через коробку скоростей, которая служит для регулирования частоты вращения шпинделя. Управление коробкой скоростей осуществляется при помощи рукоятки.

Задняя бабка предназначена для закрепления в центрах длинных деталей, обтачивания конусов и установки некоторых режущих инструментов.

Токарно-револьверный станок в отличие от токарно- винторезного предназначен для обработки деталей небольших размеров.

Передняя бабка не имеет коробки скоростей. На место задней бабки установлена поворотная (револьверная головка), в которой закреплены резцы, метчики и сверла. Такая конструкция позволяет быстро переставлять инструменты в резце-держателе, обеспечивать точность их установки и повышать производительность труда токаря.

Для обработки крупных деталей применяют карусельные станки. На этих станках деталь крепится на планшайбе, вращается вокруг вертикальной оси, а резец перемещается относительно заготовки.

Фрезерные станки служат для обработки плоских, призматических и криволинейных поверхностей, для нарезания зубчатых колес, спиральных канавок на режущих инструментах (сверла, зенкеры) и т. д.

Наибольшее распространение имеют горизонтально- фрезерные и вертикально-фрезерные станки.

Горизонтально-фрезерный станок состоит из следующих основных узлов: станины, консоли, или кронштейна, шпинделя, хобота, стола, коробки скоростей, поперечных салазок и вала привода механизма коробки подач.

Чугунная станина имеет коробчатую форму и предназначена для крепления всех частей станка. В верхней части станины расположены горизонтальные направляющие хобота. Передняя поверхность станины представляет собой точно образованные вертикальные направляющие, по которым перемещается консоль. Внутри станины расположены электродвигатель, механизмы подачи и шпиндель. Своей нижней частью станина опирается на фундамент.

Консоль (кронштейн) представляет собой жесткую массивную опору для стола. Консоль отливают из чугуна и тщательно обрабатывают, чтобы она могла легко перемещаться по вертикальным направляющим станины

На верхней части консоли имеются направляющие для салазок, по которым стол перемещается в поперечном направлении.

Стол фрезерного станка служит для перемещения (подачи) обрабатываемой заготовки. Он состоит из верхнего (продольного) стола и салазок поперечного стола.

Салазки перемещаются вместе с продольным столом по направляющим консоли в поперечном направлении при помощи винтового механизма — так осуществляется поперечная подача заготовки. В верхней части салазок имеются продольные направляющие, вдоль которых также при помощи винтового механизма перемещается верхний (продольный) стол. Для вертикальной подачи, т. е. перемещения заготовки вверх или вниз служит винтовой механизм, при помощи которого передвигается вся консоль по вертикальным направляющим станины.

Хобот служит для поддержания второго конца фрезерной оправки, закрепленной в шпинделе. Расстояние фрезы от шпинделя при ее установке зависит от ширины обрабатываемой заготовки. Чтобы закрепить оправку на требуемом расстоянии от шпинделя, следует передвинуть хобот вдоль горизонтальных направляющих станины и закрепить в нужном положении.

Коробка скоростей фрезерного станка позволяет регулировать частоту вращения шпинделя при неизменной скорости вращения вала электродвигателя.

Коробка подач фрезерного станка предназначена для изменения скорости механической подачи стола во всех трех направлениях. Этот механизм расположен внутри консоли станин и состоит из цилиндрических, конических зубчатых колес и кулачковых муфт сцепления. Коробка подач имеет независимое движение, не связанное с движением шпинделя.

У современных фрезерных станков коробка подач получает движение от дополнительного электродвигателя, который обслуживает только механизмы подачи. Через коробку подач вращательное движение может передаваться к каждому из трех винтов для осуществления механической продольной, поперечной и вертикальной подач. Комбинируя положение рукояток, можно получить различные скорости подач. Вертикально-фрезерный станок устроен так же, как и горизонтальный.

Горизонтально-фрезерные станки, у которых стол кроме поступательного перемещения в трех направлениях может еще поворачиваться на некоторый угол вокруг вертикальной оси, называется универсально-фрезерным.

Для обработки металлических изделий применяют продольные и поперечные строгальные станки. Продольно-строгальные станки предназначены для строгания заготовок больших размеров, например станин станков. Стол таких станков перемещается продольно вместе с заготовкой (движение резания), а резцы, закрепленные в суппорте, - поперечно (движение подачи).

Основные части продольно-строгального станка: массивная чугунная станина с продольными направляющими и стол, имеющий пазы для закрепления заготовок. Поперечная траверса перемещается по направляющим поверхностям вверх или вниз. На траверсе имеются направляющие для суппорта.

Движение от электродвигателя через коробки скоростей, ременные передачи, зубчатые передачи и т. д. передается столу и шпинделю.

На продольно-строгальных станках обрабатывают изделия длиной до 12 м одновременно с трех сторон (верхней и двух боковых).

Поперечно-строгальные станки в отличие от продольных имеют небольшие размеры и предназначены для строгания коротких заготовок (не более 600 мм). Стол такого станка вместе с заготовкой перемещается поперек станины (движение подачи), а ползун с суппортом и резцом - вдоль станины (движение резания).

Кулисный механизм позволяет изменять длину и скорость рабочего хода ползуна (резца) и быстро отводить ползун назад (холостой ход).

С коробкой скоростей соединен механизм подачи стола. Подача стола производится посредством зубчатых колес и винтовых пар во время холостого хода ползуна.

Сверлильные станки служат для сверления отверстий в изделиях. Вертикально-сверлильный станок состоит из вертикальной станины, станины, перемещающейся по направляющим, а также из стола и шпинделя со сверлом. Для изменения частоты вращения шпинделя служат ступенчатые шкивы или коробка скоростей.

Подача, т. е. вертикально-поступательное перемещение вращающегося шпинделя вместе со сверлом производится при помощи зубчатого колеса и зубчатой рейки вручную или автоматически. Для одновременного сверления нескольких отверстий применяют многошпиндельные сверлильные станки, в которых одновременно работает несколько режущих инструментов.

Радиально-сверлильный станок предназначен для обработки крупных заготовок. Станок имеет массивную цилиндрическую колонну, по которой вверх и вниз перемещается траверса, одновременно вращаясь вокруг оси. На траверсе расположены продольные направляющие для передвижения шпиндельной головки с закрепленным в ней сверлом. Благодаря такому устройству сверло перемещается в любом направлении без изменения положения обрабатываемого изделия. Станок снабжен коробками скоростей и подач, приводимыми в движение от электродвигателя. Поворот, поднятие и опускание траверсы осуществляет специальный электродвигатель. Для ручной подачи сверла служит маховик.

Шлифовальные станки подразделяются на плоско- и кругло-шлифовальные. Эти станки предназначены для снятия небольшого слоя металла особым режущим инструментом - шлифовальным камнем. Благодаря высокой твердости этих камней на шлифовальных станках можно обрабатывать изделия из твердых металлов.

При обработке металлов резанием используют станки с автоматической системой управления (программным управлением). Человек участвует только в устранении неисправностей: износившегося за смену инструмента, в регулировании (наладке) станка и др.

При изготовлении и ремонте пожарной техники обработка металлов резанием занимает значительное место. На заводах по изготовлению пожарной техники имеются специальные цехи механической обработки с токарными, фрезерными и шлифовальными станками. Пожарные части, в которых выполняют техническое обслуживание и ремонт машин и аппаратов пожаротушения, также оснащены комплектом металлорежущих станков.

При обработке металлов резанием следует выполнять правила техники безопасности. Прежде всего необходимо привести в порядок рабочее место - убрать посторонние предметы и ненужные детали. На рабочем месте могут находиться только заготовки или обрабатываемые детали и необходимый инструмент.

Рабочее место должно быть хорошо освещено, устройства, заземляющие станок, электродвигатель, предохранительные ограждения должны быть исправными, техническое состояние станка и электрооборудования отвечать соответствующим требованиям.

О замеченных неисправностях немедленно сообщить руководителю занятий (начальнику мастерской) и не приступать к работе до их устранения.

Особое внимание надо обращать на надежность закрепления обрабатываемой детали и режущего инструмента, а также на соблюдение технологии при обработке деталей согласно техническим картам.

Во время работы станка запрещается: оставлять без присмотра включенный станок; производить замеры обрабатываемой детали; смазывать, ремонтировать и протирать станок; убирать со станины стружку; передавать или принимать детали через станину станка; снимать и надевать предохранительное ограждение; переключать на ходу скорость станка; тормозить вращающиеся детали станка руками; опираться или садиться на станок и работать в рукавицах.

При появлении в станке посторонних стуков, шумов или других признаков неисправностей немедленно остановить станок и доложить об этом руководителю занятия (начальнику мастерской).

Основы и суть обработки металлов резанием

Обработка металлов резанием: сущность и назначение процесса, способы обработки, оборудование и инструмент для резания, виды основные конструктивные элементы.

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:

Лезвийным. Выполняется с помощью плашек, сверл, резцов, метчиков, фрез и т. д. на металлорежущих станках соответствующего типа.
Абразивным. Здесь задействованы шлифовальные круги, шкурки, пасты и др. материалы. Операции выполняются вручную или с помощью специального станочного оборудования, предназначенного для таких целей.
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:

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.

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 комментариях к тексту рассказать о нюансах и приемах работы.

Обработка металлов резанием: виды, технология выполнения работ

Обработка металлов резанием используется для получения детали заданной формы с точными размерами. Это может быть механическая обработка при помощи таких методов, как точение, строгание, сверление, фрезерование и шлифование, электроэрозионная либо лазерная или плазменная обработка.

Технологию обработки металла резанием применяют как для создания высокоточных микроскопических электронных плат, так и для получения многотонных изделий. Машино- и станкостроение, авиационная и судостроительная промышленность, производство мебели и бытовой техники – везде востребовано оборудование для обработки металлом резанием. Подробнее о видах обработки резанием металлических заготовок и инструментах, которые при этом используют, читайте в нашем материале.

Общие сведения о механической обработке металлов резанием

Обработка металла может осуществляться с помощью резания, когда с заготовки снимают слой металла, а затем изменяют состояние обработанной поверхности.

Движение, которое определяет скорость отделения стружки, считается главным движением – скоростью резания.

Движение, которое обеспечивает непрерывность врезания режущего лезвия инструмента в новые слои материала, считается движением подачи.

В зависимости от вида обработки главное движение и движение подачи разделяют на вращательные и прямолинейно-поступательные. Их может совершать заготовка либо режущий инструмент.

Есть несколько способов обработки металла резанием:

Точение. Это наиболее распространенный способ, с помощью которого обрабатывают поверхности тел вращения. Для осуществления данной манипуляции потребуется токарный станок, при этом обрабатываемая заготовка вращается, это главное движение, а также перемещается резец – это движение подачи. В роли режущего инструмента выступают резцы.
Строгание. В этом случае на поперечно-строгальных станках главное движение ДГ передается резцу, при этом движение подачи Дs сообщается заготовке, либо главное движение ДГ – заготовка, но движение подачи Дs передается резцу.
Сверление (зенкерование и развертывание). Здесь и главное движение ДГ, и движение подачи Дs передается режущему инструменту, в качестве которого используются сверло, зенкер, развертка.
Фрезерование. Главное движение ДГ передается режущему инструменту, в роли которого выступает фреза, при этом движение подачи Дs сообщается заготовке.
При протягивании главное движение поступательное ДГ передается режущему инструменту (протяжка). В качестве величины подачи sZ, определяющей толщину срезаемого слоя отдельным зубом протяжки, берется подъем на зуб (разность размеров по высоте двух соседних зубьев протяжки).
Круглое шлифование. В этом случае главное движение ДГ передается режущему инструменту, функцию которого выполняет шлифовальный круг, при этом движение подачи Дs сообщается заготовке.

Инструменты для механической обработки металлов резанием

Если используется механический вид обработки металлов резанием, то в качестве режущего инструмента в большинстве случаев применяется резец. Его передние и задние поверхности пересекаются и образуют главное и вспомогательное режущие лезвия.

Вершина режущей части резца образуется в точке, где пересекаются главное и вспомогательное режущие лезвия. На всех инструментах лезвия в поперечном сечении имеют клиновидную форму.

Геометрические параметры (угловые размеры) необходимо знать, чтобы координировать расположение поверхностей и лезвий режущей части инструмента относительно его державки.

Геометрические характеристики инструмента рассматривают, ориентируясь на основную плоскость, кроме того, используются плоскости резания и главной секущей.

Во время процесса обработки металлов резанием специальный инструмент для резки срезает слой материала с поверхности заготовки. Это происходит в том случае, когда режущая часть такого оборудования оснащена инструментальным материалом. Важно, чтобы данный материал был высокотвердым, сверхпрочным, устойчивым к воздействию повышенных температур, не изнашивался под механическим воздействием.

При обработке металлов и сплавов резанием в роли инструментальных материалов для лезвийных инструментов применяют быстрорежущие стали, а также твердые сплавы, например металлокерамику, минералокерамические сплавы, такие как керметы, супертвердые материалы и синтетические алмазы.

Чтобы сделать твердые сплавы прочнее в несколько раз, их покрывают тончайшим слоем в 5-15 мкм карбидом титана или ниобия, боридом, нитридом.

Станки для обработки металла резанием

Обработка на токарных станках

При обработке металлов резанием на токарных станках вытачиваются наружные и внутренние тела вращения, к примеру в форме конуса, цилиндра, сферы, фасонных тел вращения.

Во время точения заготовку фиксируют в расположенном на шпинделе станка патроне. Заготовка вращается, при этом находящийся в резцедержателе резец выполняет поступательное движение в продольном Дsпр и поперечном Дsп направлениях.

Обработка на сверлильных станках

В качестве оборудования для обработки металлов резанием применяются также сверлильные станки. Они используются для того, чтобы создавать отверстия в заготовках. Чтобы они получались качественные и точные, после обработки отверстий применяют зенкеры и развертки.

Сверла, зенкеры и развертки используются, чтобы изготавливать сквозные, глухие, ступенчатые, а также глубокие отверстия, в которых отношение глубины к диаметру более 5.

Чтобы обрабатывать отверстия, чаще всего используются вертикально- и радиально-сверлильные станки, на которых шпиндель размещен вертикально.

С помощью таких станков можно сверлить, рассверливать, зенкеровать, развертывать, цековать, зенковать заготовки, а также нарезать резьбы, обрабатывать сложные отверстия в маленьких заготовках, которые весят не более 25 килограмм.

Радиально-сверлильные станки подходят для того, чтобы обрабатывать массивные заготовки с большим весом, поскольку операции с ними на вертикально-сверлильных станках невозможны.

Крупногабаритные заготовки с большой массой режутся на продольно-строгальных станках.

Обработка на фрезерных станках

Среди основных методов обработки металлов резанием наиболее популярным является технология с применением фрезерных станков. Они используются для того, чтобы обтачивать плоские и фасонные поверхности, пазы, канавки, выступы, зубчатые колеса, наружные и внутренне резьбы.

Данная технология реализуется с применением специального инструмента для резки – фрезы. Она выполнена в виде тела вращения, на его образующей и (или) торцевой поверхности находятся режущие зубья.

Фреза вращается, за счет этого становится возможна качественная и высокоскоростная обработка металлов резанием. Движение подачи совершает заготовка либо фреза.

В зависимости от вида фрезы может отличаться конструкция данного режущего инструмента. В большинстве случаев применяются цилиндрические, дисковые, концевые, торцевые и фасонные фрезы.

Среди фрезерных станков самыми популярными являются горизонтально-фрезерные, вертикально-фрезерные, также продольно-фрезерные.

Горизонтально-фрезерные станки оснащены поворотной плитой. С ее помощью можно повернуть рабочий стол горизонтально, чтобы добиться нужного угла установки. Такой стол подходит для использования в большинстве ситуаций.

Вертикально-фрезерный станок оснащен шпиндельной головкой, которая размещается вертикально. Во время обработки наклонных поверхностей она может поворачиваться.

Продольно-фрезерные станки применяются для того, чтобы обрабатывать массивные и большие заготовки.

Обработка металлов шлифованием

Так же как и обдирочная обработка при очистке литья, поковок, шлифование реализуется с помощью специнструмента, а именно шлифовальных кругов.

Шлифовальный круг – это тело с геометрически правильными формами. Он выполнен из шлифовальных (абразивных) зерен, связки и пустот (пор) между ними.

От того, какое количество абразивных зерен находится в общем объеме шлифовальных кругов, зависит их структура и плотность: круг может быть плотный (62-56 %), средней плотности (54-46 %), с открытой (44-38 %), а также очень открытой (36-22 %) структурой.

Для маркировки структуры круга применяются номера: 0-3, 4-8, 9-12.

Шлифовальные круги также выпускаются разной формы. Так, бывают круги ПП – прямого профиля, ПВ – прямого профиля с выточкой, ЧЦ – чашка цилиндрическая, ЧК – чашка коническая, Т – тарельчатой формы, Д – диски.

Шлифовальные круги могут быть частично либо полностью самозатачиваемыми. Таким образом затупившиеся абразивные частицы самоудаляются под воздействием сил резания. В результате обнажаются острые грани зерен последующих рядов.

Технология лазерной резки металла

Один из методов высокоскоростной обработки металлов резанием осуществляется с применением лазера. В этом случае используется лазерный луч, которые образуется с помощью особого оборудования.

Благодаря специфическим характеристикам лазера получается сфокусировать луч на обрабатываемой поверхности малой площади. Выделяемая при этом энергия имеет высокую плотность. В результате происходит разрушение материала, он плавится, сгорает либо испаряется.

Станок для лазерной резки металла концентрирует на поверхности заготовки энергию, плотность ее равна 108 ватт на см2.

Лазерный луч воздействует на металлическую поверхность, она нагревается, а затем плавится в том месте, которое обрабатывается.

Суть данного высокопроизводительного метода обработки металлов резанием состоит в двух процессах:

заготовка плавится;
обработанный металл испаряется.

Для реализации метода испарения при обработке металла необходимо использовать сверхмощные установки. Это влечет за собой повышенные затраты энергии. Поэтому выбор такой технологии может быть невыгодным с точки зрения финансовых затрат.

Кроме того, этот способ может не подойти из-за толщины заготовок, которые нужно обработать. По этим причинам метод испарения применяют лишь в тех ситуациях, когда детали с тонкими стенками.

Гораздо чаще применяется лазерная резка металла методом плавления. Эта технология сегодня реализуется с помощью газов: кислорода, азота, воздуха, инертных газов. Они вдуваются в область резки с помощью специального оборудования.

Данный способ помогает уменьшить расходы энергии, увеличить скорость обработки металлов резанием, применять установки малой мощности, чтобы резать достаточно толстые заготовки. Этот метод сложно назвать лазерной резкой, более точное название – газолазерный способ обработки.

Плазменная резка и ее особенности

Среди основных методов обработки металлов резанием выделяют плазменную резку. Данный способ раскроя листового металлопроката подходит для работы с конструкционными, легированными сталями, чугуном и цветными металлами, такими как медь, алюминий, их сплавы. Суть такой резки заключается в том, что происходит обжимание плазменной дуги, когда она проходит через сопло.

Для лучшего понимания основ обработки металлов резанием с помощью плазмы рассмотрим семы резки:

Плазменно-дуговая резка – способ обработки, показывающий максимальную эффективность. Используются для того, чтобы обрабатывать электропроводные материалы. В этом случае образование дуги прямого действия происходит тогда, когда электроток протекает от электрода на заготовку.
Резка плазменной струей применяется, чтобы резать заготовки, которые не проводят электричество. Возникновение дуги косвенного действия происходит между катодом и соплом. Таким образом заготовка, которую разрезают, не является составляющим элементом электроцепи.
Плазменно-дуговая резка является экономически наиболее выгодным способом обработки листового проката, толщина которого малая либо средняя, до 5 см. В этом случае плазменный станок с ЧПУ позволяет получить высококачественный точный срез. Будет минимальная погрешность, даже если обрабатывать металл большей толщины (до 10 см и более, все зависит от типа установок).

Чтобы раскроить металл, поджигается дежурная дуга между соплом и катодом. В результате происходит частичная ионизация, она нужна для того, чтобы подготовить пространство между плазмотроном и заготовкой.

Поджигание осуществляется с помощью подачи высокого напряжения. Когда дуга контактирует с материалом, увеличивается мощность и образуется режущая дуга.

Благодаря тепловой энергии дуги происходит плавление и испарение металла. За счет кинетической энергии расплавленный материал удаляется из области реза.

Создавать программы управления нужно для того, чтобы вырезать единичные заготовки либо комплекты деталей с разнообразными параметрами.

Карты раскроя разрабатываются на персональном компьютере, используется специальное ПО. Сначала специалист прочерчивает детали, учитывая припуски, после этого заготовку раскладывают на виртуальном листе металла определенных габаритов в специальном ПО. Такой подход позволяет эффективно использовать металлопрокат, снижая объем отходов.

Благодаря повышенной технологической гибкости и производительности станки с ЧПУ для плазменной резки устанавливают в основном на больших и средних заводах, на которых изготавливают оборудование для промышленного использования, а также металлоконструкции.

Электроэрозионная резка металла

Электроэрозионная обработка металлов резанием представляет собой способ, при котором между электродом-инструментом и заготовкой образуется горение электродуги. Оно проходит с потерей вещества между катодом и анодом.

При изменении окружающей канал разряда среды, полярности заготовки и длительности импульсов получается регулировать процесс разрушения поверхности металла, формировать на нем другие поверхности. Осуществляется электрическая эрозия одного либо другого электрода.

Любые металлы и их сплавы – это проводники. Используя этот способ обработки, можно выполнить электроэрозионную резку проволокой, сверление, упрочнение поверхности, тонкую шлифовку, прошивку, наращивание поверхности и копирование.

С помощью электроэрозионной резки металла получится обработать заготовки быстрее, чем при использовании метода электроэрозионной контурной прошивки.

Дело в том, что площадь обрабатываемой поверхности в единицу времени ограничивается диаметром проволоки либо единичного электрода инструмента.

При реализации данного метода обработки металлов резанием не нужно применять черновые и чистовые контуры электродов. Можно сразу вырезать заготовку нужной формы.

Электрод-проволока производится из металлов и сплавов, которые устойчивы к образованию эрозии, к примеру из латуни и вольфрама.

Во время обработки при непрерывной протяжке через искровой промежуток износ металла будет небольшой, а диаметр не изменится. Поэтому получится обработать заготовку с высокой точностью. Эта технология позволяет выполнять чистовую шлифовку деталей, причем не важно, какая у них форма и габариты, шероховатая ли поверхность.

При реализации этой технологии можно менять размеры заготовки из металла, не нарушая его физические характеристики. Поэтому повышается технологическая вариативность производства. Можно расширить круг применяемых металлов, материалов, а также сплавов в технологической линейке производства.

Электроэрозионная резка проволокой подходит для больших промышленных заводов, когда производятся высокоточные серийные детали. Объясняется это тем, что при реализации этого метода можно сделать заготовку со сложным контуром, вырезать конические отверстия с углами не более 30 градусов, при этом высота заготовки – до 40 см.

Главное достоинство такой технологии – по завершении обработки металла резанием заготовку не нужно шлифовать. В результате снижается себестоимость, увеличивается скорость производства.

Данный метод обработки подходит для тонких заготовок, когда нужно максимально сохранить металл, поскольку под воздействием электроразряда заготовка не деформируется.

Электроэрозионная резка применяется для того, чтобы производить ювелирные изделия. Такой способ обработки металлов позволяет наносить надписи либо изображения на изделия небольшой толщины, при этом они не деформируются.

Выбор способа обработки металла резанием

Чтобы выбрать подходящий для вашей ситуации способ обработки металлов резанием, учитывайте следующие нюансы:

скорость обработки должна быть достаточно большой, а качество высоким;
важно, чтобы срез получится чистым, без остаточных следов, заготовка не должна деформироваться;
оборудование должно резать как толстые, так и тонкие заготовки;
режущий инструмент должен быть устойчивым к износу;
станок должен обрабатывать загрязненные поверхности;
наличие функции фигурной резки;
множество профилей разреза;
совместимость с другими технологическими операциями, к примеру со снятием фаски;
легкость в управлении;
экономичность раскроя.

При выборе технологии обработки металлов резанием отдавайте предпочтение тем вариантам, где объединено наибольшее количество вышеперечисленных пунктов.

Оборудование для резки металла

Обработка металлов резанием — это один из главных вариантов создания деталей. При помощи резания производится обработка детали разной формы — от обычного валика до сложных корпусов, различных размеров — от деталей, которые можно рассмотреть лишь под микроскопом, до гребных судовых валов до 30 метров в длину.

Виды резания отличаются по типу применяемого в процессе обработке металлорежущего инструмента. Процесс, где применяются резцы, зовется строганием и точением; сверла используются при сверлении, фрезы в момент фрезерования, абразивный инструмент для шлифования (отметим, что в металлообработке полирование – вид шлифования)

Оборудование для нарезки металла располагается в группе металлообрабатывающего оборудования и необходимо для фигурной и прямолинейной резки листового металла, заготовок из металла. По разновидности операций можно его условно поделить на оборудование, что необходимо для самого простого разрезания, а также на, что применяется для раскроя металла (листового). А, в общем, за счет разнообразию видов, материалов заготовок, за счет разницы конечных целей, производительности, разновидностей инструментов для резки металла довольно много, именно по этой причине его выбор ведется, исходя из функциональной составляющей.

Ленточнопильные станки для резки металла

Ленточнопильные станки используются достаточно широко. Такое оборудование характеризуется универсальностью, потому что подобные станки режут все разновидности металлов, трубы, листовой металл, поковку, профиль и так далее. При этом делают это с огромной производительностью. Принцип работы ленточнопильных станков довольно прост. Резание ведется режущим инструментом, в виде которого выступает биметаллическая ленточная пила; усилие, которое необходимо для прорезания, обеспечивается весом пильной рамы или дополнительно за счет специального привода. В место резания заготовка передается благодаря рабочему подающему столу. Еще одним популярным видом оборудования для резки металла является гидравлические пресс ножницы.

Конкретная ленточная пила выбирается зависимо от конструкционных показателей и материала заготовки. Ленточнопильные станки бывают автоматами, ручными и полуавтоматами. Ручные станки, применяемые для мелкосерийного производства, самые трудоемкие; автоматы — часть оснащения серийных производств; полуавтоматам отводится промежуточное место – процесс резания идет на автомате, но подобный станок требует ручную подачу заготовки на рабочий стол.

Гильотинные ножницы для резки металла

Гильотинные ножницы характеризуются эффективностью и простотой решения односоставных задач в процессе резки металла. В общем, разрезание идет за счет спецнаклонного ножа, разрез выходит прямолинейным – но может быть с косым срезом, с условием наклона рабочего стола на некоторый угол. Зависимо от происхождения потраченной на рабочий период силы, гильотины разделены на ручные (механические), электромеханические и пневматические. Гильотинные ножницы и гильотины широко применяются в мелкосерийном производстве, подходят для маленьких фирм, при том, что для больших компаний они не подойдут по данным производительности.

Лазерная резка металла

Лазерная резка — высокотехнологичный процесс, который требует дорогого лазерного оборудования. Большим плюсом этого варианта считается максимально большая точность реза. При помощи лазерного оборудования можно делать фигурные разрезы с любой степенью точности, детализации. Это термический вид резки, установка собой представляет комплексный аппарат, который в себя включает рабочий лазер, стол для раскройки, системы управления – персонального компьютера. Управление лазером – абсолютно автоматическое. Для лазерной резки почти нет ограничений по габаритами и виду металлических заготовок, технология дает возможность разрезать самые маленькие детали; настройка лазера для каждого отдельного сплава идет индивидуально.

Плазменная резка металла

Плазменная резка тоже находится в списке высокотехнологичных видов резки, потому что в ее основе находится способность плазмы (ионизированного газа) нагреваться до больших температур, после этого рабочий инструмент плазменной линии может разрезать абсолютно любые виды металлов – даже титан, высоколегированную и углеродистую сталь. Подобное оборудование в основном применяют для фигурного разрезания листовой стали, намного реже для заготовок огромной толщины, потому что в период обработки металла плазмой края реза сильно оплавляются. Это на точность и качество реза не влияет при резке листового металла, но не сильно подходит для крупных заготовок. С большим вниманием в работе с плазменной резкой надо относится к выбору и интеграции в работу спецпрограммного обеспечения.

Водоструйная и гидроабразивная резка металла

Водоструйная резка, использующаяся не так уж и часто, в сравнении с иными видами, производится при помощи тонкой водной струи (до пол-миллиметра), которая подается под сверхбольшим давлением, преодолеваемом границу прочности металла. Может применяться и чистая вода, и вода с добавлением абразива – в таком случае имеется ввиду, гидроабразивная резка. Основное достоинство водоструйной резки — отсутствие температурного воздействия, что говорит про отсутствие результата срезового оплавления. Но в то же самое время оборудование для водоструйной резки сильно отличается ненадежностью в работе с металлами; наиболее часто применяют для резки камня.

Также стоит отметить, что помимо резки, металлообработка в себя включает такие операции, как сверление, формовка, сварка, цинкование металла, гибка, покраска и так далее. Каждая из таких операций предполагает качественное оснащение спецметаллообрабатывающим оборудованием.

Читайте также: