Механические способы обработки изделий

Механическая обработка

Услуги по механической обработке металлических изделий от компании «РПМ» охватывают значительную область обработки металлов, ознакомиться с ними вы можете в таблице «Наши возможности», приведенной ниже. Подробнее о конкретных возможностях «РПМ» в механообработке вы можете узнать в соответствующих разделах сайта или по телефонам, указанным в разделе «Контакты».

Знания и опыт, накопленные в области металлообработки, а также различные станки, в том числе с числовым программным управлением, позволяют обеспечить выпуск небольшой серии деталей за короткий период времени.

Отправить на расчет:

Механическая обработка металла представляет собой физическое воздействие на металлическую заготовку с целью получения изделия нужной геометрии с желаемым качеством поверхности. Воздействовать на заготовку можно посредством режущего инструмента (сверла, фрезы, резца и т.п.) или с помощью давления либо удара. Именно по этому принципу механическая обработка изделий делится на две основные группы — операции, выполняющиеся без снятия и со снятием металла. В первом случае это прессование, прокат, ковка (для цветных металлов) и штамповка (чаще для черных металлов). Во втором случае это механическая обработка деталей на станках — резание. К данной группе относятся следующие операции:

• точение;
• фрезерование;
• шлифование;
• сверление;
• зенкерование;
• развертывание;
• строгание;
• протягивание;
• долбление.

Услуги механообработки от ООО «РПМ»

№	Вид обработки	Варианты исполнения
1	Выбор заготовки	поковка; прокат; литье;
2	Токарная обработка	обработка на токарно-винторезном станке; обработка на токарно-карусельном станке;
3	Фрезерная обработка	фрезеровка пазов; фрезеровка шлицев; фрезеровка канавок; фрезеровка зубьев;
4	Долбежная обработка	долбление зубьев; долбление пазов; долбление шлицев;
5	Шлифовальная обработка	плоское шлифование; круглое шлифование; обработка на зубошлифовальном станке;

Мехобработка металла может быть также черновой, получистовой и чистовой — конкретный тип подбирается в зависимости от габаритов (исходных и заданных), требуемого класса точности и качества обрабатываемой поверхности.

Как правило, механическая обработка в машиностроении состоит из множества операций. Заготовка в процессе превращения в готовое изделие обрабатывается на различных станках, последовательно проходя все этапы, отмеченные в технологической карте, которую предварительно составляют технологи. Их задача — разработать оптимальный с точки зрения производительности и затратности порядок обработки заготовки с учетом ее исходных параметров и на основании чертежа, в котором указаны все размеры, характеристики и класс точности будущего изделия. Эта последовательность операций называется технологическим процессом изготовления детали.

Мехобработка деталей на металлорежущих станках

Как уже было сказано выше, мехобработка металла резанием выполняется на металлорежущих станках, где на заготовку воздействует острый и твердый по сравнению с обрабатываемой деталью инструмент, к которому приложено определенное механическое усилие. Изначально размер заготовки всегда больше размера готовой детали, и величина этой разницы называется «припуск». В ходе механической обработки деталей на станках с поверхности заготовки снимается слой металла заданной толщины либо в ней выбираются отверстия, канавки, желоба с нужными геометрическими параметрами.

Сверление

Сверление используется для получения отверстий круглой формы. Режущим инструментом является прочное сверло, надежно закрепленное в патроне станка. Сверло быстро вращается и подается по направлению к неподвижной жестко фиксированной заготовке, входит в нее, выбрасывая стружку из получающегося отверстия. Операция сверления не обеспечивает высокой точности и относится к черновой либо получистовой обработке. Если она все-таки необходима, то выполняют рассверливание, развертывание, зенкерование и растачивание. Завершив операцию сверления, можно при необходимости нарезать с помощью метчиков и резцов внутреннюю резьбу.

Точение

Точение выполняется на токарных станках, на заготовку здесь воздействует острый прочный резец, оснащенный режущей кромкой. Кромка может иметь самую разную конфигурацию. Мехобработка стали точением применяется для цилиндрических, конических и фасонных поверхностей. Заготовка устанавливается на вращающемся с большой скоростью шпинделе, резец движется возвратно-поступательно в продольном либо поперечном направлении. Скорость движения резца называют скоростью подачи. Её, как и глубину резания, предварительно рассчитывают, учитывая свойства материала заготовки, характеристики резца и возможности станка. При выборе резца учитывают также геометрические параметры заготовки — исходные и требуемые.

Фрезерование

Для фрезерования металла существуют фрезерные станки, которые в зависимости от положения фрезы делятся на горизонтально-фрезерные, вертикально-фрезерные и универсально-фрезерные. В отличие от токарной обработки, мехобработка металла методом фрезерования заключается в воздействие на жестко закрепленную заготовку быстро вращающейся многозубчатой фрезой, которая является в данном случае режущим инструментом. Фрезы для фрезерных станков имеют различную форму, каждый тип предназначен для определенного вида обработки — фасонной, периферийной, торцевой и концевой. Механическая обработка деталей из металла на фрезерных станках позволяет изменять форму и размеры заготовки, а также выполнять профили, канавки, подсечки, колодцы, шпонки, фаски.

Шлифование

Механическая обработка металла методом шлифования предназначена для улучшения качества поверхности и удаления тонкого металлического слоя с целью более точной доводки детали в размер, а также в качестве подготовки поверхности для нанесения покрытий. Осуществляется она, как правило, на финальной стадии изготовления изделия, то есть, практически всегда является чистовой. Шлифование производится посредством воздействия на поверхность детали вращающимися абразивными кругами или абразивным материалом, совершающим возвратно-поступательные движения. Так как от трения происходит сильный нагрев заготовки, в процессе шлифования необходимо использование смазки и специальных охлаждающих жидкостей. Если пренебречь поддержанием оптимального температурного режима при мехобработке металла, то из-за его сильного нагрева возможно образование надколов или деформация изделия.

Строгание

Мехобработка изделий методом строгания применяется для снятия верхнего слоя металла и выборки продольных пазов, выемок, каналов, отверстий. Обрабатывать можно плоские и фасонные поверхности. Резец перемещается относительно детали, совершая поступательно-возвратные либо прямолинейные движения, при этом каждый раз снимается продольная полоска металла. Характер движений зависит от технических характеристик оборудования и площади обрабатываемой поверхности. Строгальные станки могут иметь конструкцию, при которой деталь жестко закреплена, а резец ходит вдоль нее (поперечно-строгальные), либо альтернативную, где закреплен резец, а перемещается деталь (продольно-строгальные). Продольно-строгальные станки предназначены для механической обработки деталей и узлов небольшого размера.

Долбление

Механическая обработка металла долблением применяется для создания внутри заготовок цилиндрические поверхности — канавки, шпоночные пазы, шлицевые отверстия, внутренние направляющие. В качестве режущего инструмента используется специальное приспособление с особой заточкой, называемое долбяк, которое способно повысить точность обработки. Метод широко распространен в единичном и на опытном производстве, иногда применяется при изготовлении небольших партий деталей. В частности, позволяет проделать отверстие прямоугольной или квадратной формы, получить в нем шпоночную канавку, создать на внутренней стороне полой заготовки направляющие или более точно обработать многогранники. Деталь при резе долбяком не подвергается лишним нагрузкам и сохраняет свою прочность.

Зенкерование и развертывание отверстий

Зенкерование представляет собой промежуточный процесс обработки отверстий, выполняемый между операциями сверления и развертывания, для придания им максимально правильной геометрической формы и точных размеров. Режущим инструментом для выполнения этой операции является зенкер. При наличии качественного оборудования и грамотно подобранного зенкера такая механическая обработка металла позволяет получить отверстия четвертого-пятого класса точности.

Зенкеры по конструкции бывают цельными, насадными и вставными (со вставными ножами), а по количеству зубьев делятся на трехперые и четырехперые. В отличие от обычного сверла, у зенкера больше режущих кромок, мощнее соединяющая их перемычка и срезанный угол. Инструмент устойчив в процессе работы, обеспечивается его идеальная соосность с обрабатываемым отверстием. Выбор зенкера зависит от диаметра обрабатываемого отверстия: цельные применяют при диаметре менее 12 мм, вставные для отверстий с диаметром более 20 мм. Сборные зенкеры — комбинированные варианты, которые могут иметь до восьми режущих кромок, работать вместе с развертками, сверлами и иными инструментами.

Развертывание отверстий представляет собой ответственный процесс чистовой мехобработки изделий, а именно, доводка отверстий, выполненных в металлических заготовках, до высокого класса точности на токарно-фрезерном или сверлильном оборудовании. В качестве режущего инструмента в данном случае выступает развертка, а сама операция выполняется после сверления и зенкерования.

Развертка снабжена режущими кромками, рав номерно распределенными по окружности параллельно оси тела инструмента. Число кромок варьируется от 4 до 14-ти, форма тела может быть конусообразной или цилиндрической. Существуют развертки для черновой, получистовой и чистовой обработки.

Чтобы получить максимально точные размеры и идеальную геометрию обычно подбирают три инструмента с определенным шагом диаметра и качеством получаемой поверхности. Механическая обработка металла с помощью цилиндрической развертки позволяет получать отверстия с шероховатостью 0,32-1,25 мкм и точностью, соответствующей квалитету 6-9.

Контроль качества при мехобработке металла

На каждом этапе производственного процесса производят контрольные замеры. Сначала это делается на стадии настройки станка перед мехобработкой партии идентичных заготовок, затем выборочно в процессе выхода обработанных деталей. При обнаружении отклонений от заданных параметров проверяются все заготовки, прошедшие обработку. Несоответствующие чертежу изделия выбраковываются. Такой подход позволяет обнаружить появление брака на ранней стадии и не пустить его в дальнейшую обработку.

У готовых изделий, помимо проверки на соответствие размеров, проверяется качество обработки поверхности, где параметры шероховатости должны находиться в пределах, заданных технической документацией. Особое внимание уделяют местам скруглений, сопрягаемым поверхностям, резьбе и т.п. Одновременно детали визуально проверяются на наличие механических повреждений — царапин, трещин, забоин. Дефекты металла могут быть выявлены при визуальном осмотре (пористость, волосовины, засоры) и при дефектоскопии (каверны, внутренние трещины).

Более 8 лет на рынке инжиниринговых услуг во всех сферах машиностроения.

Источник

Обработка металла

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.

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.

Источник