Изготовления детали способом резанием

Методы изготовления деталей

На сегодняшний день на российских предприятиях распространены различные методы изготовления деталей. Самые известные из них – это ковка, штамповка, литье и механообработка. На выбор наиболее подходящего из них влияют такие параметры, как тип детали, ее размер и назначение. Каждый из перечисленных методов изготовления деталей имеет свои особенности, обладает определенными преимуществами и недостатками. Самые распространенные из них мы и рассмотрим подробнее.

Литейное производство

Литейная обработка – один из наиболее распространенных методов изготовления деталей. В данном случае подразумевается изготовление формы, которую затем заполняют расплавленным металлом. Возможности данного способа несколько ограничены, поэтому чаще всего литье используют для создания заготовок, затем обрабатываемых на токарном станке. Если Вам необходимы конструктивно сложные заготовки – лучше попробовать прочие методы изготовления деталей. В противном случае получившиеся изделия надо дорабатывать на фрезеровочном станке.

Несмотря на эти недостатки, литье отлично подходит для создания сложных отливок – например, полых, которые трудно производить путем механической обработки. Данный способ подходит для деталей абсолютно любого веса. Для литья можно использовать как формовочные смеси («землю»), так и металлические формы.

Обработка резанием

Обработка резанием – основной метод изготовления деталей машин, использующий несколько видов заготовок: например, прокат, отливки и штамповки.

Процедура резания предельно проста: она формирует новые поверхности за счет деформирования и отделения верхних слоев материала, при этом образовывается стружка. При обработке металла снимают некоторую его часть – припуск.

Резание не так популярно, как остальные методы изготовления деталей. За счёт повышения точности исходных заготовок общий объем металлов, обрабатываемых резанием, заметно уменьшается.

Существует несколько технологий резания: сверление, протягивание, фрезерование и точение. Их общая черта – необходимость использования заготовки, форма которой должна быть близка к готовому изделию. Для этого задействуют различные типы станков – токарные, сверлильные, фрезеровочные.

Сварка деталей

В общем смысле сварка – это процесс объединения двух металлических деталей для получения третьей. Сварка занимает особое место среди остальных методов изготовления деталей. Она подходит для изготовления большинства деталей, необходимых для машиностроения, но целесообразность использования сварки в других областях зависит от конструктивных особенностей желаемой детали. В их числе:

• характер расчленения детали,
• метод получения заготовок,
• качество обработки.

Стоит учитывать и трудоёмкость реализации сварки. Если Вас не устраивает необходимость выполнения сборочно-сварочных операций, осуществить механизацию процесса нет возможности, а готовые детали затем надо обрабатывать дополнительно – обратите внимание на остальные методы изготовления деталей в поисках подходящего.

Обработка давлением

Обработка давлением – самый обширный из методов изготовления деталей. В него входит огромное количество технологий и способов обработки. За счет хороших показателей пластичности металлу может быть придана любая форма. Структура материала при этом не нарушается, поэтому на обработку металлов давлением есть стабильный спрос.

Существует пять основных процедур с задействованием высокого давления, используемых для изготовления деталей.

Обработка давлением идеально подходит, если необходимо максимально снизить стоимость производства. Детали при этом изготавливают в большом количестве и в минимальные сроки. Недостаток данного метода – более высокий процент брака по сравнению с другими технологиями. Обрабатываемая заготовка также может потрескаться и расколоться.

Механическая обработка

Механообработка подразумевает срезание металла с поверхности заготовки поэтапно. Комплекс используемых технологий (в том числе – задействование различных типов станков), позволяет:

• придать детали любую нужную форму,
• просверлить необходимое количество отверстий,
• обеспечить ей эстетичный внешний вид путем шлифования и строгания.

За счет этих плюсов прочие методы изготовления деталей, как правило, уступают механообработке.

Данный метод позволяет изготавливать изделия в небольших количествах. Это как раз тот случай, когда использовать другие технологии невыгодно. Минимальный процент брака при механообработке делает её отличным вариантом для производства высококачественных деталей.

Механическая обработка деталей с использованием станков ЧПУ – одна из основных направлений компании «Борис-88». Специалисты нашей компании используют современное универсальное высокоточное оборудование, что гарантирует высокое качество готового продукта.

Источник

Способы обработки металлов резанием. Физические основы процесса обработки резанием.

Как происходит процесс

Суть операции заключается в снятии верхнего слоя с заготовки посредством режущего инструмента. Глубина среза определяется целью. Основная задача — придание стали нужной формы.

Нет универсального прибора, который может справиться с любым изделием, поскольку каждое имеет различные линии, размеры. Вместе с разнообразием деталей производят и большое количество станков.

Также есть много технологий, которые производят обработку материалов резанием, к ним относят:

• точение — для цилиндрических стальных элементов;
• сверление — для образования сквозных и глухих отверстий;
• фрезерование — для работы с плоскими и фасонными поверхностями;
• строгание — для снятия верхнего слоя;
• долбление — для формирования пазов и канавок, зубьев;
• шлифование — для достижения нужной степени шероховатости.

Это неполный перечень, но наиболее популярные установки. Следует отметить, что оборудование имеет разную степень универсальности и автоматизации.

Экономия времени и средств

Плазменная резка также подразумевает одновременную работу с несколькими листами, что значительно экономит время. При этом методе можно обрабатывать разные виды материалов:

• алюминий;
• нержавейку;
• медь и многое другое.

Нельзя не отметить и безопасность применения плазменных систем. Они не используют для работы горючие газы, открытый огонь, не выделяется много тепла. Всё это значительно сокращает возможные риски для пользователей при работе с горячими металлами. Зона воздействия тепла составляет всего лишь 2 миллиметра.

Все характеристики плазменной резки положительно влияют на затраты при вторичной обработке материалов. Работы осуществляются качественно, быстро и универсально. Для решения многих задач перечисленные преимущества являются наиболее предпочтительными, нежели другие.

Применение технологии

Раскрой стальных конструкций производится посредством металлообработки резанием в крупных цехах, а также в домашних условиях. На производстве такое металлообрабатывающее оборудование стоит фактически на каждом заводе, где ведется работа с металлическими конструкциями — от создания самых крупных многотонных деталей до микроскопических электронных плат. Все сферы машиностроения (авиастроение, судостроение, автомобилестроение и пр.), а также изготовление продукции массового потребления (бытовая техника, мебель с металлическими элементами) применяют технологию резания.

Теория и практика

Теоретические труды по металлообработке начали появляться в 19 веке вместе с первыми аппаратами. Основная задача науки — увеличение скорости обработки при сохранении статичности и стойкости резца, а также:

• поиск и развитие альтернативных методов (это плазменная, газовая, лазерная резка);
• минимизация возникновения тепла при трении;
• способы охлаждения конструкции.

Научные разработки тесно связаны с результатами исследований по материаловедению, поскольку основным направление этой науки является изучение физических и химических характеристик сплавом — их прочность, твердость, температура пластичности и пр.

Особенности применения станков

Несмотря на одинаковую суть процесса — механическое снятие верхнего слоя, сама процедура может производиться по-разному. Основное отличие заключается в двух параметрах:

• как происходит подача — движется заготовка или нет, например, в токарном станке она вращается;
• как двигается инструмент и его особенности.

Основой для остальных режущих кромок является резец. Он наиболее универсален и может производить многие операции, остальные изделия — его модификации.

Заготовка устанавливается в специальных зажимах на станок, закрепляется в шпинделях. Затем в суппорте зажимается инструмент — фреза, сверло, резец, шлифовальный диск и пр. Весь инструментарий подбирается в зависимости от твердости металла и его качеств.

Особенность резки

Вне зависимости от основного используемого метода обработки металлов резанием, проявляется закономерность — около 20% от материала становится излишком, стружкой. Фактически все классические процедуры отвечают данному требования, кроме, пожалуй, шлифования. Но шлифовка — это часто финишная металлообработка, до которой также производилось точение или фрезеровка. Это экономически невыгодно, но поделать ничего нельзя. Однако современные станки, работающие по принципу лазерной или плазменной резки, производят настолько точный срез, а также тонкую распиловку, что количество отходов становится минимальным.

Это общее замечание, а теперь перейдем к частностям.

Описание метода

При таком способе резки на поверхности металла появляются окислы. Они увеличивают процесс поглощения энергии и способны поддержать температуру до точки плавления. В контактном месте лазерный луч создаёт максимальные температурные показатели, вследствие чего материал начинает плавиться. А вот за пределами указанной зоны он лишь нагревается. Вместе с этим идёт подача активного газа, чаще всего это кислород. Он выдувает продукты горения и позволяет значительно увеличить скорость резки. Кислород нагревает несколько слоёв посредством удаления жидкого металла и окислов.

Всё это происходит в то время, пока материал не прорезается на всю свою глубину. Ведь струя газа рядом с линиями разделения способна активно охлаждать его. Небольшая зона термического воздействия может обеспечить создание на небольших расстояниях друг от друга (порядка 0, 2 миллиметра) кромок, расположенных параллельно. Очень часто с целью достижения той или иной точности при операции раскроя появляется необходимость внедрения автоматизированного управления посредством компьютера. В таких случаях можно запрограммировать создание того или иного изделия в готовом виде.

Для лазерной резки листовых металлов чаще всего применяется аппаратура на основе твердотельных и газовых инструментов. Срез материала при этом получается идеально ровным. Никакая механическая обработка металлов резанием не может обеспечить подобную точность с учётом оперативного выполнения и с минимальным количеством отходов. В основном для обработки листового металла используют аппараты на основе газовых и твердотельных лазеров. Лазерный срез металла будет идеально ровным. Он получится без деформаций, которые присутствуют при механическом разрезе. К тому же технология лазерной резки позволяет добиться существенной точности работы, минимальных отходов и быстрого выполнения.

Применение токарного станка — основной вид обработки металлов резанием

Оборудование устроено так. Есть станина — это крепкое основание, которое монтируется на фундаменте, чтобы выдержало вес самой установки вместе с обрабатываемым материалом. По бокам — передняя и задняя бабка. Одна просто играет роль держателя, а вторая содержит внутри себя движок и передает вращательное движение через шпиндели заготовке. Она, в свою очередь, вращается с выбранной оператором скоростью. Установка может быть горизонтальной (чаще) и вертикальной.

Вторая подача идет на суппорт, в котором зажат резец. С помощью ручки и колеса управления резчик передвигает инструмент для обработки резанием.

Есть станки с ЧПУ. На них высокая степень автоматизации — вплоть до установки заготовки и снятия детали, а также выполнение дополнительных функций — стружкоотведение и подача смазочно-охлаждающей жидкости.

Работать можно с цилиндрами и конусами — полыми и сплошными.

Способы обработки металлов резанием. Физические основы процесса обработки резанием.

⇐ ПредыдущаяСтр 10 из 19Следующая ⇒

Обработка резанием является одним из самых универсальных видов обработки. Этим методом можно получать детали любой формы при любых требованиях к чистоте и точности обрабатываемых поверхностей. Однако универсальность обработки резанием (универсальные методы, универсальное оборудование,) способствует увеличению стоимости изготовления, т.к. многие операции требуют ручного труда высокой квалификации.

Формообразование деталей резанием производится на металлорежущих станках режущим инструментом, механическая прочность и твердость которого значительно больше, чем у обрабатываемого материала. При обработке резанием детали получают необходимую форму удалением с заготовки режущим инструментом материала в виде стружки, поэтому при обработке резанием неизбежны отходы, часто составляющие значительную часть заготовки. Технологические операции обработки деталей резанием по точности и чистоте делятся на предварительные и финишные. Операции предварительной обработки обусловлены невысокой точностью формы и размеров заготовок, поставляемых в цехи механической обработки. К предварительным операциям относятся токарная обработка, сверление, фрезерование, строгание и шлифование. Эти операции применяются в производстве любой серийности, поскольку выполняются обычно на универсальных станках. К финишным операциям относятся операции, завершающие технологический процесс механической обработки деталей. Финишные операции – это специальные, сравнительно высокие дорогостоящие виды обработки, обеспечивающие высокие параметры обрабатываемых деталей – большую точность размеров и высокую чистоту поверхности. К финишным операциям относятся тонкое шлифование, притирка, полирование и другие. Процесс резания металлов заключается в снятии с заготовки определенного слоя металла (припуска) для получения из нее детали требуемой формы и размеров с соответствующим качеством обработанной поверхности. Метод обработки резанием совершается с применением режущих инструментов (резца, фрез, шлифовальных кругов, сверл, разверток и т.д.), которые в процессе обработки материалов участвуют в двух основных движениях: движение резания и движение подачи. Движение резания – это движение заготовки или режущего инструмента, происходящее с наибольшей скоростью v в процессе резания. Движение подачи – это движение заготовки или режущего инструмента, скорость которого vs меньше скорости движения резания, предназначенное для того, чтобы распространить отделение слоя материала на всю обрабатываемую поверхность. Наиболее распространенными способами обработки металлов резанием являются точение, сверление, фрезерование, строгание, шлифование.

Рис. 3.1. Способы обработки металлов резанием

При точении (а) заготовке сообщается главное движение резания, а инструменты – движение подачи. При сверлении оба движения, как правило, сообщаются сверлу. При фрезеровании главное движение резания осуществляет фреза, а движение подачи заготовка и т.д. В общем случае процесс резания характеризуется глубиной, скоростью и площадью резания, подачей и основным технологическим временем. Глубиной резания t называют расстояние между обрабатываемой и обработанной поверхностями, измеренное по нормали к обработанной поверхности. При точении это толщина слоя металла, срезаемого за один проход резца. . (3.1) Подачей S называют величину элемент главного движения перемещения инструмента или детали. М.б. подача на оборот S0 , на зуб Sz, на ход и т.д. Скорость резания – скорость рассматриваемой точки режущей кромки или заготовки в главном движении резания. Для токарной обработки:

где D – диаметр обрабатываемой заготовки; n – частота вращения заготовки.

Площадь резания – произведение глубины резания на подачу. Время, затраченное непосредственно на процесс отделения стружки, называют основным технологическим:

где L – путь проходимый резцом в направлении подачи; i – число проходов резца на данной операции; h – припуск на обработку; S0 – подача на оборот; n – частота вращения заготовки. По основному технологическому времени рассчитывают норму выработки на данном виде оборудования. Сущность процесса заключается в механическом разрушении наружного слоя материала на обрабатываемой поверхности заготовки под воздействием внешней силы – силы резания.

Рис. 3.2. Обработка резанием

Под действием силы резания резец, выполненный в виде клина, вдавливается передней плоскостью в верхний слой металла заготовки, подвергая его упругой и пластической деформации. Резец преодолевает внутренние силы связи материала и отрывает от его мысы частицы путем сдвига по плоскости SS. Процесс сдвига совершается непрерывно, поэтому с обрабатываемой поверхности удаляется слой металла t в виде стружки. В процессе резания слой металла на обрабатываемой поверхности упрочняется вследствие упруго-пластической деформации. Процесс упрочнения связан с изменением макро- и микроструктуры металла, повышением его твердости и возникновением внутренних напряжений. Этот верхний слой металла получил название дефектного. При различных способах обработки резанием толщина дефектного слоя меняется (от десятых долей микрометра до долей миллиметра). Технико-экономические показатели процесса резания резцом зависят при прочих равных условиях как от физико-механических свойств материала резца, так и от формы его режущей части. Как правило твердость и механическая прочность режущего инструмента значительно больше, чем у обрабатываемого материала. Он должен быть также теплостойким. Этим требованиям удовлетворяют углеродистые инструментальные стали, легированные и быстрорежущие стали и сплавы, металлокерамические твердые сплавы. Рациональная форма режущей части резца определяются в основном его углами α и γ. Угол γ – определят условия отвода стружки и уменьшения потерь не трение стружки о плоскость резца (может быть как (+) так и (–)) (-10;+30)°. Угол α – определяет потери на трение между задней плоскостью резца и обрабатываемой поверхностью. Угол β – называется углом заострения. Изменяя геометрические параметры лезвия, можно управлять процессом резания, т.е. внедрением режущей части инструмента в обрабатываемый материал, при котором образуется упруго- и пластически деформированный его объем – зона опережающей деформации или зона стружкообразования.

Повышение стойкости токарного станка

При контакте одного металла с другим естественным образом происходит быстрое стачивание инструмента, а основное условие работы — это поддержание высокой степени заточки режущей кромки.

В ходе решения данной проблемы инженеры рассматривали, какой материал лучше и дольше будет эксплуатироваться во время точения. Изначально применялась классическая инструментальная сталь с высоким количеством углерода. Она очень прочная, но все же не удовлетворяла высоким потребностям разработчиков.

Затем химический состав сплава изменили. добавив вольфрам. Элемент привел к повышенной твердости, а вместе с тем стало возможным проводить процедуру металлообработки быстрее, поэтому такое оборудование назвали быстрорежущим. Но и данная скорость не удовлетворяла инженеров.

Теперь используют совершенные сплавы с максимальной стойкостью к повышенным температурам. Они выдерживают температурный нагрев до 100 градусов, поэтому не деформируются в процессе работы. Как мы знаем, чем выше скорость. тем сильнее нагрев, поэтому данные материалы помогли решить вопрос о скоростном режиме.

Фрезерование как технология обработки металлов резанием

Фреза — более универсальный вариант резца. Этот инструмент вытесняет и строгание, на заводах более не устанавливают строгальные станки, поскольку фрезерный позволяет производить множество операций. Заготовка располагается вертикально или горизонтально, в зависимости от конструктивных особенностей оборудования. Затем деталь приходит в движение, подача — продольная, фреза начинает вращаться. Взаимодействие двух одновременных подач и возможность работать в нескольких плоскостях и системах координат способствует тому, что можно добиться разнообразных форм и работать со сталью даже в труднодоступных местах.

Газовый способ

Рассмотрим достаточно распространённый метод воздействия на металл, который активно применяется уже многие годы. Это газовая резка. Она достаточно популярна и экономически выгодна. По-другому её называют ещё кислородной, поскольку в этом случае процесс воздействия на металл имеет термический характер. Идёт струя кислорода после окончания работы и удаляет остатки жидкого оксида. Для начала верхняя кромка детали подогревается. В зависимости от химического состава материала (например стали) температура его возгорания может колебаться в пределах от 1000 и до 1200 градусов.

Газовая резка может быть применена для обработки среднелегированной, низколегированной или углеродистой стали. Толщина металлического листа или другого изделия должна составлять максимум 300 миллиметров. Газокислородная методика обработки металла имеет свои преимущества:

• Низкие затраты на обработку.
• Отсутствует необходимость работать с кромкой после завершения процедуры.
• Наличие прямой и диагональной резки изделий под разными углами.
• Можно использовать толстые металлические листы.

Особенности шлифования

Задача шлифовального оборудования — снятие тонкого верхнего слоя с целью устранения видимых дефектов, выравнивания поверхности и вреза и достижение необходимой степени шероховатости.

Станок оснащен абразивным диском. Это основной инструмент шлифовки. Поверхность и торцевая часть обмазаны специальным составом, который удерживает мелкие частицы абразива. Зерна могут быть разной фракции, они расположены симметрично и повернуты разными углами, режущими кромками, чтобы производить частичное снятие стружки.

Обработка металлов резанием по технологии плазменной резки — что это такое

Во время процесса электродуга, как при сварке, возникает между электродом (или металлической поверхностью) и соплом. В плазмотрон поступает струя сжатого воздуха под высоким давлением. Здесь происходит моментальный нагрев от 8 000 градусов и более, до 30 тыс. Кислород ионизируется, поскольку проходит через электрическую дугу. Получается, что образуется плазма, то есть раскаленная струя воздуха под высоким давлением, обладающая зарядом.

Проходя через сопло, поток развивает невероятную скорость — около 3 метров в секунду. Под воздействием плазмореза металл просто начинает плавиться, а кислород выдувает расплавленные капли.

Ключевые преимущества

К достоинствам следует отнести:

• высокая обрабатываемость металлов резанием — можно использовать любые, даже тугоплавкие и прочные материалы;
• большая скорость;
• любое направление сопла, возможность художественной резки;
• максимальная толщина стали;
• хорошее качество кромки;
• экологическая чистота, малый выброс веществ в атмосферу;
• безопасность, поскольку нет взрывоопасных баллонов.

Экономия времени и средств

Так как срез получается чистым, а количество отходов минимальное, то получается сэкономить бюджет, ведь не требуется финишная обработка. Дополнительное преимущество — короткий срок выполнения операции и возможность установки ЧПУ. Это позволяет сократить длительность работы оператора.

Особенности лазерного метода

Еще один инновационный способ, который получил широкое распространение. Одно из достоинств — возможность работы не только с металлами, но и с деревом, пластмассой.

Описание

Лазерное излучение точечно нагревает сталь, она начинает плавиться, а затем испаряться. В зону работы подается газ (чаще всего кислород), который помогает избавиться от остатков, а также охлаждает область.

Из-за высоких энергетических затрат способ используется только с тонколистовыми изделиями.

Преимущества метода

К достоинствам следует отнести:

• Нет механического контакта, поэтому минимизирован риск деформации даже самых хрупких деталей.
• Толщина обрабатываемого листа — от 0,2 до 300 мм в зависимости от материала.
• Высокая скорость.
• Небольшое количество отходов.
• Чистый срез.
• Максимальная точность.

Ключевые преимущества

Способ плазменной резки металлов имеет большое количество преимуществ. Одно из них – это скорость работы. Чаще всего заготовки для раскроя имеют толщину до 25 мм. В этом случае скорость их обработки примерно в два раза и даже больше превышает аналогичную при использовании резки кислородно-газового типа. И стоит добавить, что при заметном уменьшении толщины листа металла, она может превышать её и в 12 раз. Такое преимущества способно существенно повысить производительность работы и сэкономить время.

Другое преимущество метода – это высокая и качественная скорость прожига. Эта характеристика является очень важной при резке металлических изделий. При плазменном методе она составляет порядка 2 секунд. Для сравнения: газовая резка с кислородом – 30 соответственно при условии соблюдения температуры в 1 тысячу градусов как минимум. Краткое взаимодействие инструмента с металлом хорошо прежде всего тем, что за пару секунд материал не успеет деформироваться, как это может произойти в другом случае.

Другим несомненным преимуществом плазменного метода можно назвать минимальное количество окалины при работе. Её можно с лёгкостью удалить. Системы для резки также легко управляются и помогают обеспечить нужную высоту инструмента и хорошую скорость.

Вывод

В статье мы рассказали про основы обработки металлов резанием. Способов множество, но технология остается прежней и используется повсеместно.

Обращайтесь в ООО «Роста», если вы решили купить приспособления для промышленного пользования. У нас в наличии и на заказ имеются ручные и полуавтоматические ленточнопильные станки, а также маятниковые, вертикальные и двухстоечные агрегаты. Цена на товары снижена в 1.5 — 2 раза по сравнению с зарубежными аналогами.

Чтобы уточнить интересующую вас информацию, свяжитесь с нашими менеджерами по телефонам 8; (473) 239−65−79;. Они ответят на все ваши вопросы.

Строгальная резка металла

Схема продольно-строгального станка по металлу
Обработка металла резанием строгальным способом предусматривает снятие верхних слоев поверхности детали, которая обрабатывается. Этот вид обработки предполагает использование специализированных станков:

Поперечно-строгальный станок Долблением можно обработать глухие и сквозные фасонные отверстия

• строгально-долбежных;
• поперечного и продольного сечения;
• кромкострогальных.

Отличаются станки способом движения режущего механизма, производительностью, качеством обработки металла.

Особенностью строгальных установок является использование только прямых строгальных резцов, они устанавливаются на малых вылетах, поскольку не отличаются виброустойчивостью, но достаточно просты в управлении.

Недостаток таких резцов – невозможность получения максимально точных результатов резки. Для устранения этого недостатка некоторые станки имеют возможность для монтажа нескольких резцов.

В работе со строгальными станками важно учитывать, что режущие части достаточно мощные и способны с первого нажатия погрузиться в металл на большую глубину, что может испортить изделие.

Источник