Выдавливание металла на токарном станке

Обновлено: 13.05.2024

Давильными работами следует называть процесс ротационной вытяжки ручным инструментом на простейших давильных станках. Этот способ использовался издревле для изготовления бытовых изделий. И сейчас используется для изготовления небольших деталей.

В прежние времена мастера кузнечных или слесарных дел не занимались этим способом обработки металлов, так как существовало много специальных мастерских по давильным работам. В настоящее время такими работами в России занимаются лишь на сравнительно крупных промышленных предприятиях, которые не могут изготовлять оригинальные изделия, необходимые для кузнеца-художника. В этом случае не остается ничего иного, как освоить также и этот способ обработки.

Для выдавливания металла необходимо прежде всего изготовить оправку необходимой формы. При малом объеме давильных работ оправку можно сделать деревянной, если же заказ включает большое число изделий, то оправку целесообразно сделать из металла. При выдавливании возникают большие давления и деревянная оправка может исказиться. Давильные работы выполняют на токарном станке, специально приспособленном для этой цели. Оправку укрепляют на шпинделе, а для выдавливания устанавливают упор, высота которого приблизительно соответствует высоте оси вращения шпинделя. В упоре должно быть несколько отверстий для опорного штифта, который в процессе выдавливания переставляют по мере необходимости.

Инструмент (давильники) для давильных работ изготовляют из стали, латуни, бронзы или дерева. Насадка должна быть длиной не менее 40 см, чтобы при работе можно было бы получать достаточное давление. Конец давильника имеет шарообразную форму, а для чистовой гладильной работы-более скругленную поверхность. Заготовка для выдавливания должна иметь форму круга диаметром, соответствующим диаметру изделия. Без труда выдавливаются заготовки из алюминия, остальные металлы требуют подготовки. Сталь, если идет речь о листе для подготовки, в других случаях необходим отжиг.

При выдавливании заготовок из меди, томпака или латуни отжиг необходимо повторять в процессе выдавливания несколько раз, так как эти металлы твердеют под действием теплоты, выделяемой в процессе деформации. Подготовленную заготовку укрепляют на оправке прижимом (прижимы нескольких диаметров изготовляют из дерева). Наибольшее усилие прижима необходимо при первых операциях, наименьшее — на заключительной стадии процесса. Прижим слегка прижимают острием конуса задней бабки к заготовке и оправке и пускают станок. Деревянным инструментом заготовку центрируют и только тогда затягивают прижим. Для собственно выдавливания на станке необходимо иметь опору, с помощью которой достигаются большие давления. Обычно для этой цели используют толстый хомут, который укрепляют на суппорте станка. Заготовку и инструмент протирают салом и начинают процесс выдавливания.

Внимание! Следует иметь ввиду, что процесс ручной давильной обработки требует высокой квалификации давильщика и его очень крепкого здоровья. При этом говорить о стабильности процесса не приходится, поэтому детали высокой точности не стоит пытаться изготавливать ручным способом. Обрабатывать возможно только достаточно тонкостенные детали из легко деформируемых сплавов. Обработка сплавов и толщин, требующих больших усилий может привести к тяжёлым травмам давильщика.

Ручная обработка уходит в прошлое и может рассматриваться, как кустарное рискованное производство. Современная технология предполагает применение специализированных токарно-давильных станков, имеющих высокую производительность, точность, стабильность качества.

СПРАВОЧНИК ТЕХНОЛОГА. История

Ротационная вытяжка металла

Ротационная вытяжка — широко распространенный способ обработки металлов, он применяется для изготовления тонкостенных полых деталей в форме тел вращения.

Ротационная вытяжка металла

Осуществляется путем приложения давления к вращающейся листовой или полой заготовке, приобретающей в результате форму оправки.

Вытяжка металла и ее виды

Основные виды ротационной вытяжки металла:

Поступенчатое формование

Листовая заготовка в форме круга закрепляется между оправкой и суппортом. Оправка должна совпадать с внутренней конфигурацией изделия. Привод начинает вращать болванку, а управляемое формовочное давление осуществляется специальным пассивным роликом, приводимым в движение вращением заготовки. Давление осуществляется как в продольной, так и радиальной плоскостях. Ролик прижимает металл к оправке и двигается по сложной кривой то к краю болванки, то назад.

Прижим осуществляется за несколько проходов, ступенчато. В конце обработки проводится серия сглаживающих движений ролика с пониженным прижимом для получения высококачественной поверхности.

Проецирование — формование за один проход

Вытяжка осуществляется за один проход. Ролик перемещается параллельно оправке, в зависимости от угла его установки осуществляется большее или меньшее утонение стенки болванки, материал ее смещается под воздействием ролика в осевом направлении.

Проецирование — формование за один проход

Способ отличается экономичностью и точностью соблюдения размеров, а также высоким классом получаемой поверхности..

Закатка с оправкой или без нее

В этом случае осуществляется уменьшение внешнего диаметра заготовки с одновременным утолщением ее стенки за счет перераспределения материала. Закатка осуществляется по направлению к центру, в несколько проходов.

Закатка с оправкой или без нее

Как вариант применяется формование детали отдельными сегментами оправки посредством ролика со смещенным центром. Резка, дополнительное профилирование или отбортовку проводят в качестве завершающих операций.

Комбинированный

Для деталей сложной конфигурации поступенчатое формование, закатки, профилирования и резки применяются совместно в различных сочетаниях.

Процесс ротационной вытяжки металла

В качестве заготовки, как правило, используются листовая пластина в форме круга. Кроме того, для некоторых деталей используют и другие плоские фигуры — овал или эллипс, а также сложные криволинейные замкнутые контуры. Применяют и заготовки — отрезки труб, чаще всего круглых.

Подготовительные операции для уникальных деталей и небольших серий выполняются на кругорезах. В случае больших серий раскрой эффективнее выполнять на станках гидравлической резки, ввиду того, что лазерный или плазменный раскрой связан с воздействием высокой температуры в зоне разреза. Это может ухудшить пластичность материала.

Процесс ротационной вытяжки металла

Технология ротационной вытяжки используется в производстве трубообразных изделий с изменяющимся диметром и толщиной стенок, Кроме того, снаружи возможно сформировать ребра жесткости. Ротационную вытяжку металла используют и в сложных технологических процессах совместно с штамповкой, сваркой, клепкой и слесарными операциями.

Способы формоизменения ротационной вытяжкой металла

Многообразие приемов ротационной вытяжки металла сводится к одному из двух видов:

Прямой. Перемещение металла происходит по ходу формующего ролика.
Обратный. Перемещение металла происходит против хода формующего ролика.

Прямой способ

Наружный контур пуансона соответствует внутреннему контуру будущего изделия (с учетом необходимых припусков). Из-за этого оправка делается длиннее изделия. Устройство пуансона усложняется, вес, себестоимость и трудоемкость отладки технологического процесса возрастает.

Прямой способ ротационной вытяжки металла

Этот метод применим для формовки деталей в виде конуса и цилиндра с большим соотношением длины к диаметру и диаметра — к толщине стенок.

Обратный

В этом случае оправка должна совпадать по размерам и форме с внутренней поверхностью заготовки, что дает возможность выполнить оправку намного короче, чем будущее изделие.

Толстостенная ротационная вытяжка

Метод используют в производстве изделий с малым отношением длины к диаметру и относительно толстыми стенками.

Операции ротационной вытяжки металла делятся также на формовку:

С утонением — сохраняется наружный размер, толщина стенок снижается.
Без утонения — толщина стенок при обработке сохраняется, наружный диаметр меняется.
С раскатом — сохраняется наружный диаметр, толщина стенок увеличивается.

Основные виды ротационной вытяжки металла

Заготовку закрепляют между оправкой, зафиксированной на приводе, и прижимом суппорта.

Станки для ротационной вытяжки металла

Для реализации технологии применяют следующие виды станков:

Давильно-раскатные станки для ротационной вытяжки металла.
Станки ротационной ковки.
Кругорезы.

На ручных токарно-давильных станках формовка производится мышечной силой рабочего. Используются для выпуска уникальных изделий или особо малых серий. Для средних и больших серий применяют давильно-обкатные (раскатные) станки с числовым программным управлением. Гидравлика или электроприводы, управляемые контроллером согласно программе, загруженной в центральный блок ЧПУ, позволяют с большой точностью контролировать силу и направление прижима, равно как и направление движения ролика, включая самые сложные криволинейные траектории. Такие станки обеспечивают абсолютную идентичность изделий в серии, что особо важно для деталей реактивных двигателей и другой высокотехнологичной продукции

Схема ковки на станках ротационного типа

Станки ротационной ковки позволяют формовать изделия конической формы из труб путем обжимки трубы специальным инструментом — ковочным штампом. Особенность и главное преимущество заключается в уникальной возможности производства изделий, у которых:

длина во много раз превышает диаметр.
по длине возможно неоднократное изменение диаметра и угла раскрыва конуса.
требуется накатка ребер жесткости.

Кругорезы предназначены для раскроя листового проката на плоские заготовки в форме круга или эллипса. Также применяются как с ручным приводом, так и электрогидравлические.

Область применения ротационной вытяжки металла

Метод применяется для производства:

деталей реактивных двигателей в системах вооружения;
днищ и крышек резервуаров;
различных экранов в радиотехнике, включая радарные экраны;
тонкостенные сосуды сложной формы: бидоны, чайники, баллоны, котелки;
детали корпусов строительных миксеров;
детали вентиляторов и вытяжных зонтиков.

Изделия изготовленные путем ротационной вытяжки

Метод применяется также в производстве предметов современного искусства и в ателье по кастомизации уникальных мотоциклов и автомобилей.

Токарная обработка металла

На протяжении многих десятилетий проводится токарная обработка металла и за столь длительный срок, как технология обработки, так и виды станков значительно изменились. Несмотря на это, общие черты, которые свойственны токарным станкам по металлу, сохранились.

Точение вала на токарном станке с использованием СОЖ

Особенности процесса

Токарная обработка металла проходит следующим образом:

установленные в шпиндель заготовки вращаются вокруг своей оси;
точение проводится путем подвода резца. подобные инструменты имеют различную форму, могут быть изготовлены из инструментальной стали или иметь твердосплавные режущие кромки;
точение происходит путем создания поперечного усилия суппортом, в котором закреплены резцы: из-за большой силы трения и разного показателя твердости, которой обладают резцы и заготовка, происходит снятие с поверхности металла обрабатываемой заготовки;
технология, по которое проводится точение, может быть самой разной: совмещение продольной и поперечное подачи или использование только одной.

Учитывая то, как происходит резание на токарном станке по металлу, все они имеют схожую конструкцию.

Особенности токарных станков по металлу

Способ придания необходимых размеров и формы заготовке определяет также особенности станков токарной группы. Несмотря на то, что разные виды станков отличаются между собой, можно выделить несколько схожих признаков, которые свойственные всей токарной группе:

обработки поверхности проводится резанием. инструменты, которые используются в большинстве случаев – резцы, виды которых зависят от многих показателей;
имеется шпиндель с кулачковым патроном, в котором закрепляются заготовки. основное движение – вращательное, передается шпинделю;
резцы закрепляют в суппорте, которому предается возвратно-поступательное движение. особенности конструкции суппорта позволяют использовать разные методы обработки поверхности;
крепление изделия в некоторых случаях может проводиться по двум сторонам, для чего используют заднюю бабку;
станок токарного типа можно использовать для растачивания отверстий, которые расположены вдоль оси изделия;
скорость и подача, при которых проводится резание, могут устанавливаться в зависимости от типа поверхности заготовки, необходимых показателей точности снятия металла и шероховатости получаемой поверхности. для этого конструкция токарных станков имеет сложную схему передач.

Резание на токарных станках выполняется только при условии использования средств индивидуальной защиты, а также при установке защитного экрана.

Виды токарных станков

В зависимости от того, какие изделия нужно получить с какой точностью, можно выделить следующие группы токарных станков:

токарно-винторезные – наиболее распространенная группа. при использовании токарных станков из этой группы можно получить цилиндрические поверхности различного диаметра. есть возможность придать заготовки конусность, нарезать на поверхности резьбу. можно проводить обработку черных и цветных металлов;
токарно-карусельные – используются для получения изделия большого диаметра. также применяется для обработки цветных и черных металлов;
лоботокарная группа отличается тем, что заготовки устанавливаются по горизонтали и есть возможность получения конической или цилиндрической поверхности;
токарно-револьверная группа используется для обработки заготовки, которая представлена калиброванным прудком.

Существуют и другие, узкоспециализированные виды станков, которые условно относят к токарной группе из-за особенностей резания, когда используются резцы.

Внедрение ЧПУ

Существенным прорывом в области станкостроения стало использование системы Числового Программного Управления. Изделия с появление системы ЧПУ стало можно получить с меньшими затратами, чистота обработки, как и точность находятся на самом высоком уровне.

Наличие системы ЧПУ определяет следующее:

повышение показателя производительности при условии, когда резцы используются с твердосплавной режущей кромкой;
обработка возможна как черных и цветных, так и инструментальных сплавов при соответствующей оснастке;
вмешательство мастера в процесс минимальное. резание происходит в автоматическом режиме;
система ЧПУ позволяет указать все режимы резания. программа для ЧПУ составляется с указанием скорости, при которой проводится резание, а также подачи;
зачастую вся зона, в которой происходит резание, закрыта защитным кожухом, так как система ЧПУ не позволит начать работу без защиты окружающих;
высокая точность работы ЧПУ, которая получается резанием с правильным указанием скорости, позволяет получать детали с меньшим показателем брака для ответственных элементов различных конструкций.

Система ЧПУ широко используется при производстве токарных станков в Китае и США. Возможность внедрения ЧПУ определяется точность позиционирования элементов конструкции станка.

Режимы работы

Важным показателем можно назвать то, какой режим обработки используется. К основным показателям можно отнести:

Скорость вращения шпинделя, в котором закрепляют заготовки. Скорость устанавливается исходя из того, какое резание проводится: чистовое или черновое. Скорость чернового резания меньше, чем скорость чистового резания. Это связано с взаимосвязью: чем больше скорость вращения шпинделя, тем меньше подача. В противном случае возникает ситуация, когда резцы деформируются или начинает «гореть» металл. Чрезмерная нагрузка оказывает плохое влияние на состояние станка.
Подача выбирается с учетом скорости. При черновой обработке она больше, что ускоряет процесс снятия большей части металла, при чистовой – меньше, что необходимо для достижения необходимой точности.

В зависимости от режима обработки также выбираются резцы. Их виды зависят от формы режущей кромки, головки и стержня.

Точение заготовок из металла путем использования станков токарной группы – наиболее популярный метод обработки, несмотря на появление современного лазерного и другого оборудования. Столь высокая популярность связана с надежность станков и их относительно небольшой стоимость, долгим сроком службы. Некоторые модели из токарно-винторезной группы служат на протяжении нескольких десятилетий при надлежащем уходе и периодическом ремонте.

Токарное дело

Токарное дело появилось на заре промышленной революции и с тех пор прошло длинный путь эволюции. В наше время профессия токаря успела утратить привлекательность для молодых людей. Но с другой стороны с появлением большого количества станков с программным управлением, токарное дело обретает новое звучание и переходит в разряд инженерного искусства. Детали токарной обработки применяются в машиностроении, электроэнергетике, строительстве и других областях промышленности и техники.

Основные принципы токарной обработки

Для начинающих токарное дело кажется темным лесом, полным непонятных терминов. Хотя на самом деле суть процесса токарного точения довольно проста. Главный инструмент токаря — это станок в котором зажатая деталь вращается на высокой скорости, а режущий элемент производит обрабатывающие процессы по дереву, металлу или пластику.

Обрабатываться могут самые различные материалы. Наиболее востребованным материалом в токарном деле безусловно является сталь.

Но исторически все начиналось с обработки дерева, 12 еще действующих токарных станков Петра Первого до сих пор сохранились в коллекции Эрмитажа. Русский царь увлекался ремеслами, но токарная обработка деревянных и металлических деталей была его любимым занятием.

Современные станки, конечно, гораздо сложнее первых деревянных образцов. Но базовый принцип сохраняется, несмотря на появление электрического двигателя вместо ручного привода и многократное увеличение в размерах.

Токарный станок состоит из нескольких базовых элементов:

станина, на которую крепятся все остальные элементы;
передняя бабка с двигателем и шпинделем для фиксации детали;
суппорт движущийся по направляющим в станине, с расположенным на нем резцом;
задняя бабка с фиксатором габаритных деталей.

Деталь зажимается, привод сообщает ей вращение и, регулируя положения режущего или фрезеровочного инструмента, производится обработка материала.

Устройство токарного станка

Стандартные токарные операции, которые применяются и в металлообработке, и в обработке дерева это:

точение сфер, конусных и цилиндрических заготовок;
торцевание;
нарезка канавок, внутри и снаружи деталей;
отрезание;
центровка;
сверловка;
нарезка резьбы, снаружи и изнутри;
зенкерование.

Каждая операция требует специальный инструмент, который подбирают в соответствии с материалом, требуемой точностью обработки и конструктивных особенностей станка.

Виды оборудования для токарной обработки

В советское время существовала разветвленная сеть профессиональных училищ, в которых молодые люди после школы могли освоить профессию токаря совершенно бесплатно. Обучающая программа включала теоретическую часть практическую работу на учебном станке в стенах училища и производственную практику. Одним из самых важных элементов теоретической подготовки наряду с изучением свойств металла было обучение владению инструментом. Без понимания того для чего нужен каждый вид резца, как он устанавливается в станке и под каким углом происходит обработка профессиональный токарь никак обойтись не сможет. Сейчас каталоги токарных резцов и фрез — это многотомные справочники и пособия для токаря огромного формата. Разнообразие оснастки, разработанной для любых тонкостей операций металлообработке сравнимо с классификацией видов в биологии. Основные инструменты, без которых точно не обойдется ни одно производство и можно проводить большинство операций — это резцы:

проходные, служат для обтачивания;
расточные, позволяют точить глухие отверстия;
отрезные, для нарезки;
резьбовые нужны для нарезания резьбы на заготовках;
фасонные;
прорезные;
галтельные.

Виды токарных резцов

Обучение работе на токарном станке включает подготовку к работе со всеми видами этих резцов. И для каждого инструмента необходима точная спецификация фиксации инструмента. Угла заточки, угла под которым резец подходит к детали, скорости подачи. При этом все параметры будут меняться со сменой материала. Даже у стали в зависимости от наличия различных присадок процесс обработки настраивается отдельно.

Станки, которые можно сейчас встретить у производителей очень сильно различаются по ряду параметров:

по габаритам: от настольных станков в домашнюю мастерскую, до промышленных машин в десятки тонн для обработки деталей гидроэлектростанций;
по способу управления: ручные, с ЧПУ, полностью автоматические комплексы;
по обрабатываемым материалам: для дерева, металла, твердых пластиков.

Первые опыты начинающего токаря начинаются с изучения токарного станка, общих принципов работы и самых простых операций по нарезке деталей. Дальше с ростом навыков, работы со станком и теоретической подготовки можно переходить к новым работам, например, по нарезке резьбы или проточке.

Виды токарных работ

Но прогресс в умениях дело далеко не быстрое, придется привыкнуть к мысли о долгом кропотливом обучении. В профессиональных училищах срок подготовки занимает 3 года плюс производственная практика, которая совершенно по-другому преподносит теоретические знания.

Разряды токарей

С ростом профессиональной подготовки токарь может подтверждать свои умения сдает экзаменов для перехода в следующий разряд, чем выше разряд, тем больших теоретических знаний необходимо специалисту и, тем более, тонкое владение инструментов он должен демонстрировать

токарь 2-го разряда владеет навыками работы на универсальных станках, с деталями 12-14 квалитета;
токарь 3-го разряда подтвердил навыки по наладке универсальных станков, работы с плазмотроном, заточке резцов, готов обрабатывать детали 7-10 квалитета;
токарь 4-го разряда выполняет плазменно-механическую обработку, управляет санками с тремя и более суппортами, нарезает двухзаходные резьбы;
токарь 5-го разряда обрабатывает сложные детали до 6-7 квалитета точности, обрабатывать высоколегированные стали и накатывать многозаходные резьбы;
токарь 6 разряда высшая ступень профессионального мастерства, специалист работает с 5 квалитетом и может выполнять настройку тонкого инструмента, с несколькими сопряженными поверхностями.

Сдача экзаменов для перехода от разряда к разряду разделена периодом не менее года.

Последний шестой разряд свидетельствует о весьма высокой подготовке в теоретической части, практических навыках обработки деталей и настройке станков. Заработная плата такого специалиста может превышать оплату профессионального инженера.

И иногда от специалиста с уникальными токарными навыками может полностью зависеть производственный процесс на предприятии. Сдача экзаменов по специальности токарное дело открыта во многих профессиональных обучающих центрах, обычно для экзамена потребуется дополнительно пройти обучающий курс и оплатить переподготовку и сам экзамен.

Как стать профессионалом в металлообработке

Обучение токарному делу, как, например, в профессии врача, длится целую жизнь, кроме существенного объема теоретической информации, книг и практических навыков которые предстоит освоит стоит есть постоянно обновляющийся парк техники, требующий изучения, токарные станки развиваются. Также увеличивается номенклатура обрабатываемых материалов, появляются новые композитные и полимерные материалы с неизученными свойствами.

Помочь в овладении профессии могут уроки по токарному делу и обработке металлов от более опытных коллег и преподавателей. Сейчас в интернете стала доступна библиотека технической литературы по обработке металлов: справочники, пособия токаря и учебники. Дополнительное образование требует времени, которого постоянно не хватает, и денег, которые тоже не будут лишними, но эти затраты с лихвой окупятся в будущем.

Техника безопасности

Токарные работы требуют кроме всего прочего подготовки в технике безопасности на токарном станке. Первое с чего начинается обучение — это базовые понятия техники безопасности, при их нарушении есть риск получить травмы рук, глаз, а в самых печальных случаях пренебрежение техникой безопасности грозит смертельным исходом

спецодежда должна плотно прилегать к телу, работать необходимо в защитных очках и рабочих ботинках с металлическим подноском;
в зоне работы не должно быть посторонних предметов, нельзя загромождать рабочее место;
необходимо контролировать надежное крепление заготовки в фиксаторе;
строго запрещено передавать что-либо над работающим станком, удалять стружку руками, а не сметкой, останавливать патрон во время движения, отходить от работающего станка;
после завершения рабочего дня, токарь приводит в порядок рабочее место, очистить его от металлических отходов и обрезков протереть и разложить инструмент и оснастку в шкафы для инструмента;
мастер постоянно контролирует уровень смазочно-охлаждающей жидкости, целостность электропроводки, отсутствие повреждений корпуса.

Техника безопасности на токарном производстве

Токарное дело интересное, но сложное занятие, требующее постоянного обучения, осваивать которое увлекательное занятие. Привлекательность этого мастерства не только в получении профессии или подсобном использовании, но и в оригинальном хобби. Вытачивание на станке оригинальных поделок доставляет удовольствие точно не меньшее, чем собирание марок или вязание, а оригинальные стальные сувениры смогут по-настоящему удивить друзей. А ценность настоящих профессионалов токарного дела на рынке труда обеспечит постоянную занятость.

Читайте также: