Технология механической обработки металла

§ 24. Основные сведения о проектировании технологического процесса

Технология означает совокупность научных и практических знаний о способах и средствах выполнения какого-либо процесса. В частности, технология приборостроения – наука, изучающая законы построения технологических процессов обработки деталей и сборки приборов.

Производственный и технологический процессы. Типы производства.Производственным процессом называется совокупность действий, в результате которых исходные материалы или полуфабрикаты превращаются в готовую продукцию предприятия. Отрезок времени между началом и концом производственного процесса по изготовлению детали называется производственным циклом. В производственный процесс приборостроительных предприятий входят: техническая подготовка производства, изготовление заготовок и их обработка, термическая обработка, антикоррозионное и декоративное покрытие, сборка узлов и приборов, транспортирование и хранение, контроль и испытания деталей, узлов и приборов и др.

Технологическим процессом механической обработки называется часть производственного процесса, непосредственно связанная с последовательным изменением формы и размеров заготовок на пути превращения их в готовые детали. В технологический процесс, помимо основных действий, входят, органически с ними связанные, вспомогательные работы – установка и снятие со станка обрабатываемых деталей, контроль и испытания и т. п. Технологический процесс механической обработки расчленяют на операции, которые, в свою очередь, состоят из установок, переходов и т. д.

Операцией называется законченная часть технологического процесса обработки одной или нескольких одновременно обрабатываемых деталей, выполняемая непрерывно на одном рабочем месте одним рабочим или бригадой рабочих.

При техническом нормировании и планировании операция является неделимой частью технологического процесса.

Установкой называется часть операции, выполняемая при одном закреплении обрабатываемой детали (или нескольких деталей). Например, обтачивание ступенчатого валика с правой и левой сторон в центрах токарного станка (за два закрепления) является одной операцией, выполняемой за две установки. Эта же операция, производимая на многорезцовом токарном полуавтомате, будет выполняться за одну установку.

Переходом называется часть операции, выполняемая на одном или нескольких участках поверхности заготовки одним или несколькими инструментами при неизменной настройке станка. Например, переходом является одновременное наружное точение и сверление на револьверном станке с помощью комбинированной державки.

Проходом называется часть перехода, связанная со снятием одного слоя металла. Например, припуск на продольное точение (на сторону) 6 мм, глубина резания t = 3 мм, следовательно, переход снятия всего припуска будет состоять из двух проходов.

Для освоения изготовления прибора или машины необходима соответствующая подготовка производства (конструкторская, технологическая, планово-организационная). Наиболее трудоемкой является технологическая подготовка производства, которая заключается в разработке технологических процессов, проектировании и изготовлении технологического оснащения (станочные и контрольные приспособления, режущие, измерительные и вспомогательные инструменты), разработке различных технических нормативов, необходимых для планирования и организации производства. Исходными данными для разработки технологического процесса механической обработки являются:

  • рабочие чертежи деталей и узлов;
  • технические условия на изготовление деталей и сборку узлов;
  • годовое производственное задание, количество деталей в партии;
  • технические данные используемого оборудования (паспорта, каталоги и описания станков);
  • нормали на режущие, измерительные и вспомогательные инструменты;
  • нормали на приспособления и их узлы;

нормативы по техническому нормированию.

На основе перечисленных исходных данных технологический процесс разрабатывают в следующем порядке: выбирают вид и способ получения заготовки; намечают последовательность обработки с описанием операций, установок, переходов; вычерчивают операционные эскизы; выбирают оборудование, приспособления, режущие, измерительные и вспомогательные инструменты; определяют межоперационные припуски и допуски; проектируют, а затем изготовляют специальные приспособления и инструменты; производят техническое нормирование операций; оформляют соответствующую документацию.

Экономичным является такой технологический процесс, который обеспечивает высокое качество изготовляемых деталей и хорошие эксплуатационные свойства прибора при минимальных затратах на изготовление. Основными документами, фиксирующими технологический процесс обработки деталей, являются маршрутные технологические и операционные технологические карты. Их формы определяются системой технологического процесса, видом обработки и характером производства. На операционной технологической карте дается эскиз обработки, где указываются обрабатываемые в данной операции поверхности, размеры и допуски на их изготовление. В карте записывают порядок выполнения работ по переходам, указывают используемые станок, приспособления и инструменты, приводят все необходимые элементы режима резания и нормы штучного времени. Операционные технологические карты должны быть у исполнителей на рабочих местах в течение времени изготовления всей партии деталей. Для успешного ведения производственного процесса необходимо строгое соблюдение технологической дисциплины, которое заключается в точном выполнении всех указаний и требований, записанных в технологических картах. Нарушение технологической дисциплины приводит к неоправданному количеству брака, срыву ритмичности работы и выпуска, повышению затрат на изготовление изделий.

Совершенство технологического процесса и степень его детализации зависят от типа производства. В приборостроении, как и в машиностроении, различают три основных типа производства: единичное (индивидуальное), серийное, массовое.

Единичным называется таксе производство, при котором изделия изготовляют единицами или партиями в несколько штук, причем повторяемость изделий или отсутствует, или есть через неопределенные промежутки времени. В этом типе производства применяют универсальное оборудование, располагаемое группами по типовому признаку, широкоуниверсальные приспособления, стандартные режущие и измерительные инструменты, слесарно-пригоночные работы. Квалификация рабочих должна быть высокой вследствие большого разнообразия выполняемых ими работ. В единичном производстве технологический процесс представляет собой только перечень операций, устанавливающий их последовательность (маршрутный технологический процесс). Себестоимость изготовления изделий получается высокой.

Серийным называется производство, при котором изготовление изделий производят партиями (сериями), повторяющимися через определенные промежутки времени. Наряду с универсальным оборудованием применяют специализированные, а в отдельных случаях и специальные станки. В этом типе производства, и особенно при больших сериях изготовляемых изделий, целесообразно разрабатывать подробный операционный технологический процесс и оснащать его специальными приспособлениями, режущими и измерительными инструментами, что удешевляет выпускаемую продукцию и сокращает цикл производства. В зависимости от условий (стабильность и повторяемость изделий, размеры серий) оборудование преимущественно располагается по группам однотипных станков или в соответствии с технологическим процессом.

Массовым производством называется такое, при котором изделия изготовляют в больших количествах в течение длительного времени. За рабочими местами закреплены определенные операции, постоянно повторяющиеся. Широко применяют специализированное и специальное оборудование с преобладанием автоматического управления станками. Все станки и агрегаты располагают по ходу технологического процесса. Все технологическое оснащение узко специализированное.

Одним из основных условий массового производства является осуществление принципа полной взаимозаменяемости. Тщательно должны быть отработаны конструкции изготовляемых изделий, технологические процессы и технологическое оснащение. В массовом производстве имеются все условия для рационального использования автоматических линий металлорежущих станков и агрегатов. Затраты на изготовление изделий в массовом производстве меньше, чем в любом другом типе производства.

Проектирование технологических процессов в приборостроении. При проектировании технологических процессов технологу приходится решать вопрос о технологичности деталей и конструкции прибора или машины. Технологичной считается такая конструкция изделия, которая полностью обеспечивает предъявляемые к ней эксплуатационные требования и является вместе с тем наименее трудоемкой в изготовлении. Конструкция должна легко собираться и разбираться и обеспечивать доступ к любому механизму для регулировки, смазки и ремонта. Она должна максимально состоять из нормализованных деталей и узлов, количество оригинальных деталей должно быть сведено до минимума. В конструкции должна быть обеспечена максимальная взаимозаменяемость деталей и узлов, пригоночные работы должны допускаться при крайней необходимости. Рациональным должно быть назначение точности размеров и шероховатости обработанных поверхностей.

Читайте также:  Схема подключения двигателя через пускатель с кнопкой

Технологичной будет такая деталь, которая для изготовления требует: минимальных затрат рабочего времени и подготовки производства, наименьшего количества материала и сложных операций и т. п. Общие требования к деталям приборов, с учетом технологичности, будут следующие:

  1. возможность изготовления детали из рациональной заготовки или стандартного недефицитного материала (целиковый прокат, трубы, полосы и ленты);
  2. жесткость конструкции деталей;
  3. диаметры отверстий, ширина канавок и выточек должны обеспечить возможность применения стандартных инструментов;
  4. расстояния между отверстиями должны быть такими, чтобы можно было применить многошпиндельные сверлильные головки;
  5. обрабатываемые поверхности корпусных деталей должны быть взаимно параллельны или перпендикулярны, наклонные обрабатываемые поверхности нежелательны;
  6. простановка размеров должна соответствовать производительным методам обработки. Например, размеры С и В (рис. 115, а) легко получить на револьверном станке или автомате за одну операцию в то время как обеспечение размеров А и В (рис. 115, б) потребует двух операций и пересчета размеров.


Рис. 115. Примеры технологичности конструкций

В первой операции выдерживают размеры В – А и В + А. Во второй операции (токарной) подрезают торец К путем снятия межоперационного припуска А и выдерживают более точный размер А или В (менее точный должен получиться автоматически). На рис. 115, в показаны размеры шпоночного паза, предопределяющие режущий инструмент. Им может быть только концевая фреза диаметром 3 мм, допускающая небольшую минутную подачу. При технологическом размере R20 (рис. 115, г), что совершенно не отражается на работоспособности валика, производительность фрезерования можно значительно повысить применением стандартной пазовой фрезы диаметром 40 мм и шириной 3 мм. Детали с большими перепадами размеров целесообразно создавать из отдельных составных частей (рис. 115, д) – соединение триба 1 с зубчатым колесом 2 прессованием и развальцовкой.

Для повышения технологичности конструкций при освоении новых изделий конструкторская и технологическая подготовка частично осуществляются параллельно, что дает возможность конструктору и технологу совместно и оперативно решать возникающие вопросы, способствуя сокращению срока подготовки производства и периода освоения нового изделия.

При проектировании технологического процесса механической обработки приходится решать вопрос об оптимальном числе операций. Существуют два метода: концентрации (укрупнения) операций и дифференциации (раздробления) операций. Метод концентрации операций имеет следующие достоинства: повышается производительность в результате совмещения переходов и даже операций (полуавтоматы и автоматы, агрегатные станки), уменьшение вспомогательного времени на установку и снятие детали и на управление станком; повышается точность обработки, так как сокращается количество установок детали (уменьшаются погрешности); сокращается транспортировка деталей и полуфабрикатов, уменьшается потребность в производственных площадях, сокращается цикл производства детали.

Недостатками этого метода являются: затруднения в обеспечении точности размеров и геометрической формы детали при совмещении переходов (усиливаются деформации и вибрации в системе СПИД); необходимость применения дорогостоящих станков (автоматы и полуавтоматы, агрегатные станки, многошпиндельные головки), наладка которых сложна и трудоемка.

Метод дифференциации операций дает возможность использовать простое оборудование с ограниченными технологическими возможностями или станки общего назначения, легко обеспечить высокую точность и класс чистоты обработки отдельных поверхностей. Исполнители-операторы быстро осваивают работы на настроенных станках. Метод дифференциации операций дает возможность быстро перестроить технологический процесс и оборудование при смене объекта производства.

К недостаткам метода дифференциации операций следует отнести: уменьшение точности взаимного расположения поверхностей детали, обработанных на разных станках; большее количество станков, рабочих, производственных площадей; увеличение цикла производства.

В условиях единичного и мелкосерийного производств, особенно при обработке крупногабаритных деталей (корпусные детали), применяют метод концентрации операций на универсальных станках. В приборостроении стремятся идти по пути концентрации операций, чтобы повысить точность обработки и особенно уменьшить вспомогательное время. В условиях крупносерийного и массового производства применяются оба метода в зависимости от целесообразности. Наличие чертежа детали, технических условий и программного задания дает возможность выбрать заготовку и, установив припуски на обрабатываемые поверхности, делать чертеж заготовки, по которому проектируются штампы, прессформы и др.

Последовательность операций и переходов устанавливают на основании следующих общих положений:

  1. в числе первых операций должна быть та, в которой будет обработана поверхность, являющаяся установочной базой в последующих операциях; в первой операции заготовку следует установить на наиболее ровную и чистую поверхность, имеющую наибольшие размеры;
  2. сначала обрабатывают менее точные поверхности и предварительно поверхности, имеющие значительные припуски на обработку, причем последующие операции, а внутри операции переходы и проходы, назначают в соответствии с точностью и шероховатостью обработки, заданными чертежом детали;
  3. операции, при которых возможен повышенный процент брака, следует по возможности производить вначале;
  4. последовательность неответственных операций устанавливают в зависимости от удобства обработки и транспортировки;
  5. сверление нецентричных отверстий, нарезание резьбы в них и нарезание зубьев следует отнести к концу технологического процесса;
  6. последними должны производиться отделочные операции (тонкое точение, развертывание, шлифование и др.).

Для каждой операции выбирают возможно более простой для данной операции станок, обеспечивающий оптимальные режимы обработки, заданную точность и класс чистоты обработанных поверхностей. Мощность выбранного станка должна быть близка к максимальной мощности, необходимой на резание (с учетом к. п. д. станка).

Вид заготовки и способ ее изготовления являются одним из основных факторов, определяющих экономичность технологического процесса и трудоемкость механической обработки. Рациональность заготовки определяют приближением ее формы и размеров к готовой детали. Чем меньше обрабатывается поверхностей и меньше припуски на обработку, тем более рациональна заготовка. Рассмотрим основные способы получения заготовок и область их применения в приборостроении.

Прокат металлов (круглый и профильный, трубы, листы, полосы, ленты) широко применяют как исходную форму материала для изготовления деталей приборов. Однако во многих случаях для уменьшения отхода металла в стружку и сокращения объема механической обработки целесообразно изготовлять заготовки такими способами, как литье, штамповка, прессование и др.

Литье в песчаную форму дает невысокую точность отливок (7-9-й класс), плохое качество поверхности и большие отходы металла. Применяют его только в единичном и мелкосерийном производствах для изготовления отливок крупных деталей (корпусы приборов, плиты, кронштейны и др.).

Литье в металлическую форму (кокиль) более производительно, чем литье в землю, дает меньшую шероховатость поверхности и более высокую точность (4-5-й класс), вследствие чего более широко применяется.

Литье под давлением является наиболее прогрессивным и распространенным в приборостроении, где очень много деталей изготовляют из цветных сплавов. Литье производят на специальных литейных машинах в металлических формах со шлифованными или полированными рабочими полостями (для мелких деталей проектируют многоместные формы). Достоинствами литья под давлением являются: высокая точность отливок (4-й класс, а отдельные размеры можно получить по 3-му и даже 2-му классу точности); высокий класс чистоты поверхности (7-8-й в новых формах, 5-6-й после литья 5-10 тыс. деталей); высокая производительность; небольшие отходы; возможность армирования * отливок. Высокая стоимость форм обусловливает рентабельность литья под давлением только в крупносерийном и массовом производстве. Однако, применяя формы из нормализованных узлов и деталей (сменными являются только специальные вставки, монтируемые в основные плиты) или многоместные формы для однотипных или различных деталей прибора, можно добиться рентабельности литья под давлением и в мелкосерийном производстве.

* ( В литейном производстве под армированием понимают установку в форму деталей-арматуры с последующей заливкой жидким металлом. Например, таким образом можно отлить корпус из алюминиевого сплава с втулками-подшипниками из бронзы или латуни. Корпус получается легким, дешевым с работоспособными подшипниками.)

Читайте также:  Из чего можно сделать формы для гипса

Точное литье по выплавляемым моделям применяют главным образом для получения заготовок сложной фасонной формы из сталей и других тугоплавких металлов.

Холодная штамповка имеет исключительно широкое распространение в приборостроении, как способ получения заготовок, так и в качестве одного из наиболее производительных способов механической обработки металлов.

Пластмассы являются прекрасным и дешевым материалом для деталей приборов и могут с успехом заменять металлы в тех случаях, когда их низкая прочность не является препятствием. Детали из пластмасс получают прессованием порошков соответствующего состава, причем большинство из них армируется металлическими вставками (гладкие и резьбовые втулки, винты, гайки, валики и т. п.). Электроизоляционные свойства пластмасс обеспечили им широкую область применения в электро- и радиоаппаратостроении. Прессованием из пластмасс можно получить детали с точностью размеров 4-5-го класса.

Изготовление заготовок прессованием из металлических порошков (металлокерамика), горячую штамповку, штамповку жидкого металла применяют в приборостроении, но они не имеют такого значения, как рассмотренные выше способы изготовления заготовок.

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: резка ножовочным полотном, 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 вертикально-фрезерные. 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.

Металлы и их сплавы издавна используются человеком для изготовления инструментов и оружия, украшений и ритуальных предметов, домашней утвари и деталей механизмов.

Чтобы превратить металлические слитки в деталь или изделие, их требуется обработать, или изменить их форму, размеры и физико-химические свойства. За несколько тысячелетий было разработано и отлажено множество способов обработки металлов.

Особенности обработки металла

Многочисленные виды металлообработки можно отнести к одной из больших групп:

  • механическая (обработка резанием);
  • литье;
  • термическая;
  • давлением;
  • сварка;
  • электрическая;
  • химическая.

Литье — один из самых древних способов. Он заключается в расплавлении металла и розливе его в подготовленную форму, повторяющую конфигурацию будущего изделия. Этим способом получают прочные отливки самых разных размеров и форм.

Про другие виды обработки будет рассказано ниже.

Сварка

Сварка также известна человеку издревле, но большинство методов были разработаны в последнее столетие. Сущность сварки заключается в соединении нагретых до температуры пластичности или до температуры плавления кромок двух деталей в единое неразъемное целое.

В зависимости от способа нагрева металла различают несколько групп сварочных технологий:

  • Химическая. Металл нагревают выделяемым в ходе химической реакции теплом. Термитную сварку широко применяют в труднодоступных местах, где невозможно подвести электричество или подтащить газовые баллоны, в том числе под водой.
  • Газовая. Металл в зоне сварки нагревается пламенем газовой горелки. Меняя форму факела, можно осуществлять не только сварку, но и резку металлов.
  • Электросварка. Самый распространенный способ:
  • Дуговая сварка использует для нагрева и расплавления рабочей зоны тепло электрической дуги. Для розжига и поддержание дуги применяют специальные сварочные аппараты. Сварка ведется обсыпными электродами или специальной сварочной проволокой в атмосфере инертных газов.
  • При контактной сварке нагрев осуществляется проходящим через точку соприкосновения соединяемых заготовок сильным электротоком. Различают точечную сварку, при которой детали соединяются в отдельных точках, и роликовую, при которой проводящий ролик катится по поверхности деталей и соединяет их непрерывным швом.

С помощью сварки соединяют детали механизмов, строительные конструкции, трубопроводы, корпуса судов и автомобилей и многое другое. Сварка хорошо сочетается с другими видами обработки металлов.

Электрическая обработка

Метод основан на частичном разрушении металлических деталей под воздействием электрических разрядов высокой интенсивности.

Его применяют для прожигания отверстий в тонколистовом металле, при заточке инструмента и обработке заготовок из твердых сплавов. Он также помогает достать из отверстия обломившийся и застрявший кончик сверла или резьбового метчика.

Читайте также:  Что можно сделать из старого шуруповерта видео

Графитовый или латунный электрод, на который подано высокое напряжение, подводят к месту обработки. Проскакивает искра, металл частично оплавляется и разбрызгивается. Для улавливания частиц металла промежуток между электродом и деталью заполняют специальным маслом.

Ультразвуковая обработка металла

К электрическим способам обработки металлов относят и ультразвуковой. В детали возбуждаются колебания высокой интенсивности с частотой свыше 20 кгц. Они вызывают локальный резонанс и точечные разрушения поверхностного слоя, метод применяют для обработки прочных сплавов, нержавейки и драгоценностей.

Особенности художественной обработки металлов

К художественным видам обработки металлов относят литье, ковку и чеканку. В средине XX века к ним добавилась сварка. Каждый способ требует своих инструментов и приспособлений. С их помощью мастер либо создает отдельное художественное произведение, либо дополнительно украшает утилитарное изделие, придавая ему эстетическое наполнение.

Чеканка — это создание рельефного изображения на поверхности металлического листа или самого готового изделия, например, кувшина. Чеканку выполняют и по нагретому металлу.

Способы механической обработки металлов

Большую группу способов механической обработки металлов объединяет одно: в каждом из них применяется острый и твердый по отношению к заготовке инструмент, к которому прикладывают механическое усилие. В результате взаимодействия от детали отделяется слой металла, и форма ее изменяется. Заготовка превышает размерами конечное изделие на величину, называемую «припуск»

Разделяют такие виды механической обработки металлов, как:

  • Точение. Заготовка закрепляется во вращающейся оснастке, и к ней подводится резец, снимающий слой металла до тех пор, пока не будут достигнуты заданные конструктором размеры. Применяется для производства деталей, имеющих форму тела вращения.
  • Сверление. В неподвижную деталь погружают сверло, которое быстро вращается вокруг своей оси и медленно подается к заготовке в продольном направлении. Применяется для проделывания отверстий круглой формы.
  • Фрезерование. В отличие от сверления, где обработка проводится только передним концом сверла, у фрезы рабочей является и боковая поверхность, и кроме вертикального направления, вращающаяся фреза перемещается и вправо-влево и вперед-назад. Это позволяет создавать детали практически любой требуемой формы.
  • Строгание. Резец движется относительно неподвижно закрепленной детали взад- вперед, каждый раз снимая продольную полоску металла. В некоторых моделях станков закреплен резец, а двигается деталью. Применяется для создания продольных пазов.
  • Шлифование. Обработка производится вращающимся или совершающим продольные возвратно- поступательные движения абразивным материалом, который снимает тонкие слои с поверхности металла. Применяется для обработки поверхностей и подготовки их к нанесению покрытий.

Каждая операция требует своего специального оборудования. В технологическом процессе изготовления детали эти операции группируются, чередуются и комбинируются для достижения оптимальной производительности и сокращения внутрицеховых расходов.

Обработка давлением

Обработка металла давлением применяется для изменения формы детали без нарушения ее целостности. Существуют следующие виды:

Перед ковкой заготовку нагревают, опирают на твердую поверхность и наносят серию ударов тяжелым молотом так, чтобы заготовка приняла нужную форму.

Исторически ковка была ручной, кузнец разогревал деталь в пламени горна, выхватывал ее клещами и клал на наковальню, а потом стучал по ней кузнечным молотом, пока не получался меч или подкова. Современный кузнец воздействует на заготовку молотом кузнечного пресса с усилием до нескольких тысяч тонн. Заготовки длиной до десятков метров разогреваются в газовых или индукционных печах и подаются на ковочную плиту транспортными системами. Вместо ручного молота применяются кузнечные штампы из высокопрочной стали.

Для штамповки требуется две зеркальные по отношению друг к другу формы — матрица и пуансон. Тонкий лист металла помещают между ними, а потом с большим усилием сдвигают. Металл, изгибаясь, принимает форму матрицы. При больших толщинах листа металл нагревают до точки пластичности. Такой процесс называют горячая штамповка.

Во время штамповки могут выполняться такие операции, как:

С помощью штамповки выпускают широчайший ассортимент изделий — от корпусов бытовой техники до колесных дисков и бензобаков.

Обработка с помощью резки

Металл поступает на предприятие в виде проката — листов или профилей стандартных размеров и толщин. Чтобы разъединить лист или профиль на изделия или заготовки нужных размеров, применяют обработку резкой.

Для профиля чаще всего используют резку абразивным кругом или дисковой пилой.

Для раскроя листов металла применяют несколько видов резки:

  • Ручная. Газосварщик с газовой горелкой вырезает куски металла нужного размера и формы. Применяется в небольших мастерских и на опытных производствах.
  • Газовая. Установка газовой резки режет пламенем автоматизированной газовой горелки и позволяет не только быстро произвести раскрой листа, но и разложить вырезанные заготовки по контейнерам для доставки их на сборочные участки
  • Лазерная. Режет металл лазерным лучом. Отличается высокой точностью и малым коэффициентом отходов. Кроме резки, может выполнять операции сварки и гравировки — нанесения на металл не удаляемых надписей.
  • Плазменная. Режет металл факелом высокоионизированного газа — плазмы. Применяется для раскроя листов из твердых и специальных сплавов.

В условиях промышленного производства и средних или крупных серий на первый план выходит такое понятие, как коэффициент использования металла. Он повышается как за счет более плотной раскладки деталей по площади, так и за счет прогрессивных технологий резки, дающих меньше отходов

Химическая обработка металлов для повышения защитных свойств материала

Химическая обработка металла — это воздействие на него специальными веществами с целью вызвать управляемую химическую реакцию.

Выполняются как подготовительные операции для очистки поверхности перед сваркой или покраской, так и как финишные отделочные операции для улучшения внешнего вида изделия и защиты его от коррозии.

С помощью электрохимической обработки гальваническим методом наносят защитные покрытия.

Термические виды обработки металлов

Термическая обработка металлов применяется для улучшения их физико-механических свойств. К ней относя такие операции, как:

Термическая обработка стали

Термическая обработка заключается в нагревании детали до определенной температуры и ее последующем охлаждении по специальной программе.

Отжиг

Заготовку нагревают до температуры пластичности и медленно охлаждают прямо в печи.

Отжиг снижает твердость стали, но существенно повышает пластичность и ковкость.

Применяется перед штамповкой или раскаткой. Во время отжига снимаются внутренние напряжения, возникшие при отливке или механической обработке.

Закалка

При закалке заготовку прогревают до температуры пластичности и держат в таком состоянии в течение определенного времени, за которое стабилизируются внутренние структуры металла. Далее изделие быстро охлаждают в большом количестве воды или масла. Закалка существенно повышает твердость материала и снижает его ударную вязкость, повышая, таким образом, и хрупкость. Применяют для элементов конструкций, подверженных большим статическим и малым динамическим нагрузкам.

Отпуск

Проводится после закалки. Образец нагревают до температуры, несколько меньшей температуры закалки, и охлаждают медленно. Это позволяет компенсировать излишнюю хрупкость, появившуюся после закалки. Применяется в инструментальном производстве

Старение

Искусственное старение заключается в стимуляции фазовых превращений в массе металла. Его проводят при умеренном нагреве для придания материалу свойств, возникающих при естественном старении за долгое время.

Нормализация

Нормализация проводится для повышения ковкости без заметного снижения твердости за счет приобретения сталью мелкозернистой структуры.

Ее применяют перед закалкой и для повышения обрабатываемости резанием. Проводят так же, как и отжиг, но остывает заготовка на открытом воздухе.

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.