Что нужно для обработки металла

Для производства деталей машин, конструкций, инструментов применяют различные виды металлообработки. Чтобы получить нужную форму и размер металла или сплава, используют несколько способов. В качестве основных принято считать:

  1. Литьё — отливание в заранее подготовленные формы;
  2. Обработка давлением;
  3. Сваривание;
  4. Механическая обработка — обрабатывание с использованием металлорежущего оборудования.

Термическая обработка — является связанным процессом и выполняется до или после основных видов металообработки. К видам термообработки относят: отжиг, закалку, отпуск, нормализацию, старение, криогенную обработку.

Литье

Суть метода заключается в следующем, что расплавленный металл разливают в заранее подготовленные формы. Полученную деталь называют отливкой.

Что нужно для обработки металла

Процесс производства отливок состоит из следующих базовых этапов:

  1. Подготовка смесей.
  2. Выпуск литейных форм и стержней.
  3. Сборка и проведение заливки.
  4. Извлечение отливок из форм и последующая обработка.

Литье используют для производства широкой номенклатуры деталей – станин оборудования, блоков цилиндров, отопительных радиаторов и прочего.

Для изготовления отливок применяют – чугун, сталь, цветные металлы. Чаще всего из перечисленного списка используют чугунный литейный сплав. Это самый дешевый материал и отличается малой температурой плавления.

Форму для изготовления отливки собирают из формовочной земли или при использовании опоки изготовленной из металла или древесины.

Развитие литейного дела постоянно развивается и растет количества технологий, в частности, широкое применение получили такие способы, как литье под давлением, литье в кокиль, в выплавляемые формы. Это позволяет получить отливки, которые не нуждаются в дальнейшей обработке, а это приводит к снижению себестоимости готовой продукции.

Обработка давлением

Обработка металлических заготовок с использованием давления основана на эксплуатации их пластических свойств. Другими словами, так называют способность металла изменять свою форму, но при этом не подвергаться разрушению. При использовании этой технологии не только получают детали нужной конфигурации, но изменяют структуру материала и его основные механические свойства.

Основные технологические процессы способа:

Что нужно для обработки металла

Для повышения пластичности заготовки и уменьшения количества энергии, необходимой для выполнения операции заготовки могут быть нагреты. Его нагревают до заданной температуры, которая зависит от марки материала. Для нагревания материала могут быть применены горны, индукционные устройства и многие другие.

Значительное количество металла, обрабатываемого методом давления, нагревают в печах камерного типа или устройствах непрерывного действия с газовым подогревом. В прокатных станах, которых обрабатывают слябы, применяют греющие колодцы. Для разогрева заготовок из цветных металлов применяют печи электрического нагрева.

Штамповку можно условно разделить на следующие группы: прокатка, волочение, прессование, ковка и штамповка.

Прокатка – это самый широко распространённый метод переработки металла. Его пропускают через зазор, расположенный между валками, которые вращаются в разных направлениях. Иногда это проделывают для уменьшения сечения прутка, иногда для формирования профиля, например, двутавровую балку.

Волочение – эта технология, применяемая для получения проволоки разного диаметра, прутка. Волочение обеспечивает изготовление изделия с предельно точными размерами и отменным качеством шероховатости поверхности.

Прессование применяют для получения профильных изделий разного сечения и размера. Эту операцию применяют для прутка, труб разного профиля из цветных металлов. Эту операцию выполняют на прессах с гидравлическим приводом, обеспечивающих усилие в 15 000 тонн.

Ковка, это, пожалуй, одна из старых операций по обработке металлических материалов. Заготовку, разогретую до ковочной температуры, укладывают на твердое основание (наковальню) и при помощи ударного инструмента придают ей нужную форму. С применением свободной ковки можно обрабатывать заготовки весом до 250 тонн. В ковочных цехах устанавливают молоты, работающие под автоматическим или ручным управлением.

Сварка

Сварочное производство – это один из ключевых процессов, который применяют практически во всех отраслях промышленности. Этот способ применяют для получения неразъемных соединений деталей выполненных из стали. Кромки заготовок нагревают до жидкой фазы или пластичного состояния. После этого происходит перемешивание слоев металла и таким образом, происходит формирование сварного шва.

Что нужно для обработки металла

Сварку можно классифицировать по типу топлива, которое применяют для разогрева материала– химическую и электрическую.

Химическая сварка – это операция, в которой тепло генерирует происходящая химическая реакция. Этот вид разделяют на газовую и термитную. Термитная технология основывается на горении смеси порошка алюминия и окалины из железа. Температура горения этой смеси составляет порядка 3000 градусов. С помощью этого метода сваривают рельсы, силовые провода и пр.

При выполнении газовой сварки применяют смесь газов – ацетилен и кислород, можно использовать пропан, водород и некоторые другие газы. При горении смесь газов разогревается до 3100 градусов. Это позволяет не только сваривать между собой стальные заготовки, и резать стальные листы и прутья при выполнении заготовительных операций.

Читать также:  Установка покрасочной камеры для автомобилей

Для газовой сварки используют баллоны с закачанным газом и специальные горелки. Сварку этого типа применяют для работы с чугунами и сталью.

Электросварку ее можно разделить на дуговую и контактную. При первом виде разогрев металла происходит под действием дуги, которая возникает между проводником (электродом) и заготовкой. При выполнении второго вида ток проходит непосредственно через обрабатываемые заготовки.

Дуговая сварка работает и от постоянного тока, и от переменного. Сварочная дуга формируется при помощи генератора или трансформатора.

Сварка может быть выполнена с использованием ручного и автоматического оборудования. Последний тип обеспечивает высокое качество шва и поднимает эффективность работы.

Использование флюса обеспечивает защиту сварочной ванны от воздействия атмосферного кислорода.

Механическая обработка

Главное значение этой работы получение чертежом формы, размеров и чистоты поверхности детали. В процессе обработки с детали происходит снятие нескольких слоев металла (припуска). В роли заготовок выступают поковки, отливки и пр.

Мехобработка в виде резания – это самый распространенный вид механической обработки металлов при изготовлении деталей. Обработка выполняется в ходе движения рабочего инструмента и детали в ходе, которого происходит снятие с поверхности детали стружки.

Металлорежущее оборудование разделяют на классы, определяемые способом обрабатывания. В производстве изделий эксплуатировать следующие типы станков:

  1. Токарно – винторезные, предназначенные для работ, связанных с обработкой деталей тел вращения (цилиндров, конусов), получения и расточки отверстий, производства резьбы. На таких станках эксплуатируют практически всю номенклатуру, выпускаемого инструмента, например, расточных резцов.
  2. Сверлильные, их используют для получения в изделиях отверстий разного диаметра, обработки краев, нарезания резьбы.
  3. Фрезерные, их используют для обработки поверхностей с целью получения сложных форм и пр.

Кроме вышеназванных типов оборудования используют и такие – строгальные, шлифовальные и многие другие типы.

В наши дни эксплуатируют как ручные, так и полностью автоматические станки, которые работают под управлением числового программного управления. В последнее время выпускается множество оборудования, которое позволяет выполнять и точение тел вращения, и фрезерование за одну установку заготовки.

Обработка применением электричества

Металлы обрабатывают с применением электричества. Существуют два основных способа – электроискровой и ультразвуковой.

Первый эксплуатировать для изготовления в теле детали отверстий разной формы, размеров и сложности. Эту технологию используют для производства инструмента, в частности, пресс-форм и штампов.

Второй способ применяют при работе с высоколегированными сталями, твердыми сплавами и пр. в частности его использование позволяет выполнять очистку поверхности детали от следов коррозии, масел и пр.

Каждый из способов обработки металла имеет множество разновидностей и предполагает использование соответствующего оборудования, инструмента и оснастки.

Металлообработка — технологический процесс изменения формы, размеров и качеств металлов и сплавов [1] . Во время технологических процессов обработки металлов различными методами меняются форма и размер металла, а также могут меняться физико-механические свойства металлов.

Для обработки металлов с целью их изменения и достижения поставленных целей применяются различные методы обработки металлов. Основными методами обработки металлов являются [2] :

  1. Литьё
  2. Обработка металлов давлением
  3. Механическая обработка
  4. Сварка металлов

При металлообработке изменяется форма и размеры металла, деталям придается желаемая форма при помощи одного или нескольких методов обработки металла. Надёжность любого производства, любой металлической конструкции зависит от качества выполнения металлообработки.

Металлообрабатывающий завод — общее название для заводов, изготавливающих продукцию с применением перечисленных видов обработки металлов.

Содержание

История обработки металлов [ править | править код ]

Что нужно для обработки металла

История производства и использования железа берёт начало в доисторической эпохе, скорее всего, с использования метеоритного железа. Выплавка в сыродутной печи применялась в XII веке до н. э. в Индии, Анатолии и на Кавказе. Также отмечается использование железа при выплавке и изготовлении орудий и инструментов в 1200 году до н. э. в Африке южнее Сахары [3] [4] . Уже в первом тысячелетии до н. э. использовалось кованное железо. Об обработке железа упоминается в Священном Писании (Быт. 4:22).

Литейное производство [ править | править код ]

Обработка металлов давлением [ править | править код ]

Обработка металлов давлением включает технологические процессы, в результате которых изменяется форма металлической заготовки без нарушения её сплошности за счёт относительного смещения отдельных её частей, то есть путём пластической деформации. При обработке металла давлением широко используются способность металлов в определенных условиях под воздействием приложенных внешних сил изменять, не разрушаясь, размеры и форму и сохранять полученную форму после прекращения действия сил [5] .

При обработке металлов давлением потери металлов по сравнению с другими видами металлообработки меньше, поэтому этот метода обработки металлов расширяется. Кроме того, при обработке металлов давлением существует возможность обеспечения высокого уровня механизации и автоматизации технологических процессов.

Читать также:  Минитокарные станки для дома

Обработкой металлов давлением могут быть получены изделия с постоянным или периодически изменяющимся поперечным сечением (прокатка, волочение, прессование) и штучные изделия разнообразных форм (ковка, штамповка), соответствующие по форме и размерам готовым деталям или незначительно отличающиеся от них.

Основными технологическими процессами обработки металлов давлением являются:

Прокатка — процесс пластического деформирования тел, между вращающимися приводными валками. Слова «приводными валками» означают, что энергия необходимая для осуществления деформации передается через валки, соединенные с двигателем прокатного стана. Деформируемое тело можно протягивать и через неприводные (холостые) валки, но это будет не процесс прокатки, а процесс волочения. Прокатка относится к числу основных способов обработки металлов давлением. Прокаткой получают изделия (прокат) разнообразной формы и размеров. Как и любой другой способ обработки металлов давлением прокатка служит не только для получения нужной формы изделия, но и для формирования у него определенной структуры и свойств.

К наиболее распространенным методикам изготовления деталей с заданными геометрическими параметрами относится токарная обработка металла. Суть данной методики, позволяющей также получать поверхность с требуемой шероховатостью, заключается в том, что с заготовки убирают лишний слой металла.

Что нужно для обработки металла

Процесс токарной обработки металла

Принципы токарной обработки

Технология токарных работ по металлу предполагает использование специальных станков и режущего инструмента (резцы, сверла, развертки и др.), посредством которого с детали снимается слой металла требуемой величины. Токарная обработка выполняется за счет сочетания двух движений: главного (вращение заготовки, закрепленной в патроне или планшайбе) и движения подачи, совершаемого инструментом при обработке деталей до заданных параметров их размера, формы и качества поверхности.

За счет того, что существует множество приемов совмещения этих движений, на токарном оборудовании работают с деталями различной конфигурации, а также осуществляют целый перечень других технологических операций, к которым относятся:

  • нарезание резьбы различного типа;
  • сверление отверстий, их растачивание, развертывание, зенкерование;
  • отрезание части заготовки;
  • вытачивание на поверхности изделия канавок различной конфигурации.

Благодаря такой широкой функциональности токарного оборудования на нем можно сделать очень многое. Например, с его помощью выполняют обработку таких изделий, как:

  • гайки;
  • валы различных конфигураций;
  • втулки;
  • шкивы;
  • кольца;
  • муфты;
  • зубчатые колеса.

Естественно, что токарная обработка предполагает получение готового изделия, которое соответствует определенным стандартам качества. Под качеством в данном случае подразумевается соблюдение требований к геометрическим размерам и форме деталей, а также степени шероховатости поверхностей и точности их взаимного расположения.

Для обеспечения контроля над качеством обработки на токарных станках применяют измерительные инструменты: на предприятиях, выпускающих свою продукцию крупными сериями, – предельные калибры; для условий единичного и мелкосерийного производства – штангенциркули, микрометры, нутрометры и другие измерительные устройства.

Что нужно для обработки металла

Измерительные инструменты, часто используемые в токарном деле

Первое, что рассматривают при обучении токарному делу, – это технология обработки металлов и принцип, по которому она осуществляется. Заключается этот принцип в том, что инструмент, врезаясь своей режущей кромкой в поверхность изделия, зажимает его. Чтобы снять слой металла, соответствующий величине такого врезания, инструменту надо преодолеть силы сцепления в металле обрабатываемой детали. В результате такого взаимодействия снимаемый слой металла формируется в стружку. Выделяют следующие разновидности металлической стружки.

Такая стружка формируется тогда, когда на высоких скоростях обрабатываются заготовки, выполненные из мягкой стали, меди, олова, свинца и их сплавов, полимерных материалов.

Образование такой стружки происходит, когда на небольшой скорости обрабатываются заготовки из маловязких и твердых материалов.

Стружка такого вида получается при обработке заготовок из материала, отличающегося невысокой пластичностью.

Формирование такой стружки свойственно для среднескоростной обработки заготовок из стали средней твердости, деталей из алюминиевых сплавов.

Режущий инструмент токарного станка

Эффективность, которой отличается работа на токарном станке, определяется рядом параметров: глубиной и скоростью резания, величиной продольной подачи. Чтобы обработка детали была высококачественной, необходимо организовать следующие условия:

  • высокую скорость вращения заготовки, фиксируемой в патроне или планшайбе;
  • устойчивость инструмента и достаточную степень его воздействия на деталь;
  • максимально возможный слой металла, убираемый за проход инструмента;
  • высокую устойчивость всех узлов станка и поддержание их в рабочем состоянии.

Скорость резки выбирается на основе характеристик материала, из которого сделана заготовка, типа и качества применяемого резца. В соответствии с выбранной скоростью резки выбирается частота вращения шпинделя станка, оснащенного токарным патроном или планшайбой.

При помощи различных типов резцов можно выполнять черновые или чистовые виды токарных работ, а на выбор инструмента основное влияние оказывает характер обработки. Изменяя геометрические параметры режущей части инструмента, можно регулировать величину снимаемого слоя металла. Выделяют правые резцы, которые в процессе обработки детали передвигаются от задней бабки к передней, и левые, движущиеся, соответственно, в обратном направлении.

Читать также:  Цена деления штангенциркуля равна

Что нужно для обработки металла

Основные типы токарных резцов

По форме и расположению лезвия резцы классифицируются следующим образом:

  • инструменты с оттянутой рабочей частью, ширина которой меньше ширины их крепежной части;
  • прямые;
  • отогнутые.

Различаются резцы и по цели применения:

  • подрезные (обработка поверхностей, перпендикулярных оси вращения);
  • проходные (точение плоских торцовых поверхностей);
  • канавочные (формирование канавок);
  • фасонные (получение детали с определенным профилем);
  • расточные (расточка отверстий в заготовке);
  • резьбовые (нарезание резьбы любых видов);
  • отрезные (отрезание детали заданной длины).

Качество, точность и производительность обработки, выполняемой на токарном станке, зависят не только от правильного выбора инструмента, но и от его геометрических параметров. Именно поэтому на уроках в специальных учебных заведениях, где обучаются будущие специалисты токарного дела, очень большое внимание уделяется именно вопросам геометрии режущего инструмента.

Что нужно для обработки металла

Углы токарного резца

Основными геометрическими параметрами любого резца являются углы между его режущими кромками и направлением, в котором осуществляется подача. Такие углы режущего инструмента называют углами в плане. Среди них различают:

  • главный угол – φ, измеряемый между главной режущей кромкой инструмента и направлением подачи;
  • вспомогательный – φ1, расположенный, соответственно, между вспомогательной кромкой и направлением подачи;
  • угол при вершине резца – ε.

Угол при вершине зависит только от того, как заточен инструмент, а вспомогательные углы можно регулировать еще и его установкой. При увеличении главного угла уменьшается угол при вершине, при этом уменьшается и часть режущей кромки, участвующей в обработке, соответственно, стойкость инструмента тоже становится меньше. Чем меньше значение этого угла, тем большая часть режущей кромки участвует как в обработке, так и в отводе тепла от зоны резания. Такие резцы являются более стойкими.

Практика показывает, что для токарной обработки не слишком жестких заготовок небольшого диаметра оптимальным является главный угол, величина которого находится в интервале 60–90 градусов. Если обрабатывать необходимо заготовку большого диаметра, то главный угол необходимо выбирать в интервале 30–45 градусов. От величины вспомогательного угла зависит прочность вершины резца, поэтому его не делают большим (как правило, он выбирается из интервала 10–30 градусов).

Особое внимание на уроках по токарному делу уделяется и тому, как правильно выбирать тип резца в зависимости от вида обработки. Так, существуют определенные правила, по которым обработку поверхностей того или иного типа выполняют с помощью резца определенной категории.

  • Обычные прямые и отогнутые резцы необходимы для обработки наружных поверхностей детали.
  • Упорный проходной инструмент потребуется для торцевой и цилиндрической поверхностей.
  • Отрезной резец выбирают для протачивания канавок и обрезки заготовки.
  • Расточные резцы применяются для обработки отверстий, просверленных ранее.

Отдельную категорию токарного инструмента составляют резцы, с помощью которых можно обрабатывать фасонные поверхности с длиной образующей линии до 40 мм. Такие резцы подразделяются на несколько основных типов:

  • по конструктивным особенностям: стержневые, круглые и призматические;
  • по направлению, в котором осуществляется обработка изделия: радиальные и тангенциальные.

Что нужно для обработки металла

Токарно-винторезный станок 1В625МП

Виды оборудования для токарной обработки

Из всех типов оборудования для токарной обработки наибольшее распространение и на крупных, и на мелких предприятиях получил токарно-винторезный станок. Причиной такой популярности является многофункциональность этого устройства, благодаря которой его с полным основанием можно назвать универсальным.

Перечислим основные элементы конструкции такого станка:

  • две бабки – передняя и задняя (в передней бабке размещают коробку скоростей станка; шпиндель с токарным патроном (или планшайбой), на задней бабке размещены продольные салазки и пиноль оборудования);
  • суппорт, в конструкции которого различают верхние и нижние салазки, поворотную плиту и резцедержатель;
  • несущий элемент оборудования – станина, установленная на две тумбы, в которых размещают электродвигатели.
  • коробка подач.

Что нужно для обработки металла

Токарный станок с ЧПУ

Все большее распространение получают станки, управление которыми осуществляется при помощи специальных компьютерных программ, – станки с ЧПУ. Конструкция таких станков отличается от обычной только тем, что в ней присутствует специальный блок управления.

В отдельные категории выделяют следующие виды станков токарной группы:

  • токарно-револьверное оборудование, применяемое для обработки деталей сложной конфигурации;
  • токарно-карусельные станки, среди которых различают одно- и двухстоечные;
  • многорезцовое полуавтоматическое оборудование, которое можно встретить на предприятиях, выпускающих свою продукцию крупными сериями;
  • обрабатывающие комплексы, на которых можно выполнять как токарные, так и фрезерные операции.

Без токарной обработки сегодня крайне сложно представить многие производственные отрасли. Поэтому данный вид работы с металлом продолжает развиваться, несмотря на и без того высокий уровень, позволяющий обеспечить высочайшее качество и скорость обработки.


Оставить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *