Основные виды обработки металлов. Обработка металлов давлением – ОМД: разновидности и особенности технологии

Под металлообработкой понимается очень важный технологический процесс, при котором можно изменить форму, качества, размеры сплавов и материалов. В некоторых случаях меняются и их физико-механические свойства.

Разные виды обработки металла

Достигать такой цели можно с помощью различных методов обработки металлов. Это следующие способы.

1. обработка под высоким давлением,
2. сварка,
3. механическая обработка,
4. литьё.

Чем лучше качество произведенной обработки металла, тем выше прочность полученных деталей.

Какой вид металлообработки занимает лидирующую позицию?

На лидирующей позиции в наше время находится механическая металлообработка. В городе Владимире одним из достойных партнеров является компания "МеталлСервис". На сайте http://www.metalservise.org можно узнать подробную информацию о ней. Обратившись в эту компанию, вы можете не волноваться за качество работы. Самое современное оборудование и высокое качество работы специалистов «МеталлСервиса» позволяют выпускать максимально качественную продукцию. Цены же доступны практически всем.

Виды механической обработки металлов

Технологии, которые применяются в производстве, подразумевают очень близкий, прямой контакт инструмента и металла. По этой причине очень важно соблюдать строгие меры безопасности при всех видах механической и другой металлообработки. Механическая металлообработка делится на следующие виды:

• строгание,
• точение,
• фрезерование,
• протягивание,
• гибка,
• штамповка,
• некоторые другие виды механической обработки металла.

Ряд из этих процессов необходим для получения первоначальной заготовки, со всеми припусками, и т.д. Ряд - для ее отделки.

Какой из видов механической металлообработки можно назвать окончательным?

Завершающим видом механической металлообработки можно назвать шлифование металла. Именно оно позволяет получить готовое изделие необходимой формы. Этот процесс бывает двух видов: чистовое и черновое шлифование. В зависимости от конкретного случая может выполняться как ручное шлифование, так и с использованием специальных станков.

Компания «МеталлСервис» выполняет все виды металлообработки, но особо специализируется на механической, выполняя всю работу с должным уровнем качества. Более подробная информация - на указанном ближе к началу текста сайте этой организации.

Наиболее распространенный способ изготовления деталей связан с удалением слоя материала , в результате чего получается поверхность с чистотой, величина которой зависит от технологии и режимов обработки.

Вид обработки с удалением слоя материала обозначается знаком, в виде латинской буквы « V » который состоит из трёх отрезков, два из которых менее длинные третьего и один из них расположен горизонтально.

Обработка резанием получила широкое распространение во всех отраслях промышленного производства связанных с формоизменением геометрических размеров различных материалов, например таких как: дерево, металлы и сплавы, стекло, керамические материалы, пластмассы.

Суть процесса обработки с удалением слоя материала заключается в том, что с помощью специального режущего инструмента с заготовки удаляют слой материала, постепенно приближая форму и размеры к конечному изделию в соответствии с техническим заданием. Методы обработки резанием разделяются на ручную обработку и станочную. С помощью ручной обработки производится отделка материала с использованием таких инструментов как: ножовка, напильник, сверло, зубило, надфиль, стамеска и многое другое. На станках используются резцы, свёрла, фрезы, зенковки, зенкера и др.

В машиностроении основным видом обработки является процесс резания на металлорежущих станках, который выполняют согласно техническому заданию.

Наиболее распространение виды обработки материалов резанием это: точение и растачивание, фрезерование, шлифование, сверление, строгание, протягивание, полировка. В качестве оборудования для обработки материалов резанием используются универсальные токарные и фрезерные станки, сверлильные станки, зуборезные и шлифовальные станки, протяжные и т.д.

От шероховатости поверхности зависит и прочность деталей . Разрушение детали, особенно при переменных нагрузках, объясняется наличием концентраций напряжений, из-за присущих ей неровностей. Чем меньше степень шероховатости, тем меньше вероятность возникновения поверхностных трещин вследствие усталости металла. Дополнительные отделочные виды обработки деталей такие как: доводка, полирование, притирка и т. п., обеспечивает весьма значительное повышение уровня их прочностных характеристик.

Улучшение качественных показателей шероховатости поверхности значительно увеличивает антикоррозионную стойкость поверхностей деталей. Это становится особенно актуально в том случае, когда для рабочих поверхностей не могут быть задействованы защитные покрытия, к примеру, у поверхности цилиндров двигателей внутреннего сгорания и других сходных элементов конструкций.

Должное качество поверхности играет значительную роль и в сопряжениях, отвечающих условиям герметичности, плотности и теплопроводности.

С понижением параметров шероховатости поверхностей улучшается их способность отражать электромагнитные, ультразвуковые и световые волы; снижаются потери электромагнитной энергии в волноводах, резонансных системах, уменьшается емкостные показатели; в электровакуумных приборах убавляется газопоглощение и выделение газов, становится более лёгкая очистка деталей от адсорбированных газов, паров и пыли.

Важной рельефной характеристикой качества поверхности является направленность следов остающихся после механической и других видов обработки. Она влияет на стойкость к износу рабочей поверхности, определяет качество посадок, надёжность прессовых соединений. В ответственных случаях разработчик должен оговаривать направление следов обработки на поверхности детали. Это может оказаться актуальным, например, в связи с направлением скольжения сопрягаемых деталей или способом движения по детали жидкости или газа. Износ значительно уменьшается при совпадении направлений скольжения с направлением шероховатости обеих деталей.

Высоким требованиям точности отвечают шероховатость с минимальным значением. Это определяется не только условиями, в которых задействованы сопрягаемые детали, но и необходимостью получения точных результатов измерения в производстве. Уменьшение шероховатости имеет большое значение для сопряжений, так как размер, зазора или натяга, полученный в результате измерения частей деталей, отличается от размера номинального зазора или натяга.

Для того чтобы поверхности деталей получались эстетически красивыми, их обрабатывают до получения минимальных значений шероховатости. Полированные детали помимо красивого внешнего вида создают условия для удобства содержания их поверхностей в чистоте.

Специалисты, которые часто пользуются резцами для токарного станка при выполнении работ по металлу, а также те, кто занимается продажей этих изделий или снабжением машиностроительных предприятий, прекрасно осведомлены о том, каких видов бывают эти инструменты. Тем же, кто нечасто сталкивается в своей практике с токарными резцами, достаточно сложно разобраться в их видах, представленных на современном рынке в большом разнообразии.

Виды токарных резцов для обработки металла

Конструкция токарного резца

В конструкции любого резца, используемого для , можно выделить два основных элемента:

1. державка, при помощи которой инструмент фиксируется на станке;
2. рабочая головка, посредством которой выполняется обработка металла.

Рабочую головку инструмента формируют несколько плоскостей, а также режущих кромок, угол заточки которых зависит от характеристик материала изготовления заготовки и типа обработки. Державка резца может быть выполнена в двух вариантах своего поперечного сечения: квадрат и прямоугольник.

По своей конструкции, резцы для токарной обработки подразделяются на следующие виды:

• прямые - инструменты, у которых державка вместе с их рабочей головкой располагаются на одной оси, либо на двух, но параллельных друг другу;
• изогнутые резцы - если посмотреть на такой инструмент сбоку, то явно видно, что его державка изогнута;
• отогнутые - отгиб рабочей головки таких инструментов по отношению к оси державки заметен, если посмотреть на них сверху;
• оттянутые - у таких резцов ширина рабочей головки меньше, чем ширина державки. Ось рабочей головки такого резца может совпадать с осью державки либо быть относительно нее смещенной.

Классификация резцов для токарной обработки

Классификация токарных резцов регламентируется требованиями соответствующего ГОСТ. Согласно положениям данного документа, резцы причисляется к одной из следующих категорий:

• цельный инструмент, полностью изготовленный из . Существуют также резцы, которые изготавливаются целиком из , но используются они крайне редко;
• резцы, на рабочую часть которых напаивается пластина, выполненная из твердого сплава. Инструменты данного типа получили наибольшее распространение;
• резцы со сьемными твердосплавными пластинами, которые крепятся к их рабочей головке при помощи специальных винтов или прижимов. Используются резцы данного типа значительно реже по сравнению с инструментами других категорий.

(нажмите, чтобы увеличить)

Различаются резцы и по направлению, в котором совершается подающее движение. Так, бывают:

1. токарные инструменты левого типа - в процессе обработки они подаются слева направо. Если положить сверху на такой резец левую руку, то его режущая кромка будет располагаться со стороны отогнутого большого пальца;
2. правые резцы - тип инструмента, получившего наибольшее распространение, подача которого осуществляется справа налево. Для идентификации такого резца, на него необходимо положить правую руку - его режущая кромка будет располагаться, соответственно, со стороны отогнутого большого пальца.

В зависимости от того, какие работы выполняются на токарном оборудовании, резцы подразделяются на следующие типы:

• для выполнения чистовых работ по металлу;
• для черновых работ, которые также называются обдирочными;
• для получистовых работ;
• для выполнения тонких технологических операций.

В статье мы рассмотрим весь спектр и определим назначение и особенности каждого из них. Важное уточнение: к какому бы типу ни относились резцы, в качестве материала их режущих пластин используются определенные марки твердых сплавов: ВК8, Т5К10, Т15К6, значительно реже Т30К4 и др.

Используют инструмент с прямой рабочей частью для решения тех же задач, что и резцы отогнутого типа, но он менее удобен для снятия фасок. В основном таким инструментом для (к слову, не получившим широкого распространения) обрабатывают внешние поверхности цилиндрических заготовок.

Державки таких резцов для токарного станка выполняются в двух основных типоразмерах:

• прямоугольная форма – 25х16 мм;
• квадратная форма – 25х25 мм (изделия с такими державками используются для выполнения специальных работ).

Такие типы резцов, рабочая часть которых может быть отогнута в правую или левую сторону, используют для обработки на токарном станке торцевой части заготовки. С их помощью также снимают фаски.

Державки инструментов данного вида могут быть выполнены в различных размерах (в мм):

• 16х10 (для учебных станков);
• 20х12 (этот размер считается нестандартным);
• 25х16 (наиболее распространенный типоразмер);
• 32х20;
• 40х25 (изделия с державкой такого размера изготавливаются преимущественно под заказ, их практически невозможно найти в свободной продаже).

Все требования к резцам по металлу данного назначения оговорены в ГОСТ 18877-73.

Такие инструменты для токарного станка по металлу могут изготавливаться с прямой или отогнутой рабочей частью, но на этой конструктивной особенности не акцентируют внимание, а просто называют их проходными упорными.

Проходной упорный резец, с помощью которого на токарном станке выполняется обработка поверхности цилиндрических заготовок из металла, является наиболее востребованным видом режущего инструмента. Конструктивные особенности такого резца, который выполняет обработку заготовки вдоль оси ее вращения, позволяют даже за один проход снимать с ее поверхности значительное количество лишнего металла.

Державки изделий данного вида также могут быть выполнены в различных размерах (в мм):

• 16х10;
• 20х12;
• 25х16;
• 32х20;
• 40х25.

Данный инструмент для токарного станка по металлу также может быть выполнен с правым или левым отгибом рабочей части.

Внешне такой подрезной резец очень напоминает проходной, но у него другая форма режущей пластины – треугольная. При помощи таких инструментов для заготовки обрабатывают по направлению, перпендикулярному оси их вращения. Кроме отогнутых, есть и упорные виды таких токарных резцов, но область их применения очень ограничена.

Резцы данного типа могут быть изготовлены со следующими размерами державок (в мм):

• 16х10;
• 25х16;
• 32х20.

Отрезной резец считается наиболее распространенным типом инструмента для токарного станка по металлу. В полном соответствии со своим названием используется такой резец для отрезки заготовок под прямым углом. С его помощью также прорезают канавки различной глубины на поверхности детали из металла. Определить, что перед вами именно отрезной резец для токарного станка, достаточно просто. Его характерной чертой является тонкая ножка, на которую и напаяна пластина из твердого сплава.

В зависимости от конструктивного исполнения выделяют право- и левосторонние виды отрезных резцов для токарного станка по металлу. Отличить их друг от друга очень просто. Для этого необходимо перевернуть резец режущей пластиной вниз и посмотреть, с какой стороны располагается его ножка. Если с правой, то он правосторонний, а если слева, то, соответственно, левосторонний.

Различаются такие инструменты для токарного станка по металлу еще и по размерам державки (в мм):

• 16х10 (для небольших учебных станков);
• 20х12;
• 20х16 (самый распространенный типоразмер);
• 40х25 (такие массивные токарные резцы сложно найти в свободной продаже, в основном их изготавливают под заказ).

Резьбонарезные резцы для наружной резьбы

Назначение таких резцов для токарного станка по металлу – нарезание резьбы на наружной поверхности заготовки. Данными серийными инструментами нарезают метрическую резьбу, но можно изменить их заточку и нарезать с их помощью резьбу другого вида.

Режущая пластина, устанавливаемая на таких токарных резцах, имеет копьевидную форму, изготавливается она из сплавов, которые были указаны выше.

Такие резцы делают в следующих типоразмерах (в мм):

• 16х10;
• 25х16;
• 32х20 (используются очень редко).

Такими резцами для токарного станка можно нарезать резьбу только в отверстии большого диаметра, что объясняется их конструктивными особенностями. Внешне они напоминают расточные резцы для обработки глухих отверстий, но не стоит их путать, так как они принципиально отличаются друг от друга.

Выпускаются такие резцы по металлу в следующих типоразмерах (в мм):

• 16х16х150;
• 20х20х200;
• 25х25х300.

Державка этих инструментов для токарного станка по металлу имеет квадратное сечение, размеры сторон которого можно определить по двум первым цифрам в обозначении. Третья цифра – это длина державки. От данного параметра зависит глубина, на которую можно нарезать резьбу во внутреннем отверстии заготовки из металла.

Такие резцы можно использовать только на тех токарных станках, которые оснащены приспособлением, называемым гитарой.

Расточные резцы для обработки глухих отверстий

Расточными резцами, режущая пластина которых имеет треугольную форму (как и у подрезных), выполняют обработку глухих отверстий. Рабочая часть инструментов этого типа выполнена с изгибом.

Державки таких резцов могут иметь следующие размеры (в мм):

• 16х16х170;
• 20х20х200;
• 25х25х300.

Максимальный диаметр отверстия, которое можно обработать при помощи такого токарного резца, зависит от размера его державки.

Металлообрабатывающее оборудование на сегодняшний день нашло широкое применение в различных промышленных отраслях: железнодорожной отрасли, энергетике, авиа и судостроении, строительстве, машиностроении и так далее.

Выбор станков напрямую зависит от объемов производства (механические, ручные, с ЧПУ, автоматические и так далее), необходимого качества детали и вида обработки.

Токарно-фрезерная обработка

Механическая обработка используется для того, чтобы производить новые поверхности. Работа состоит в разрушении слоя определенной области: при этом режущий инструмент осуществляет контроль степени деформации. Основным оборудованием для механической обработки металлов являются токарные и фрезерные станки, а также универсальные токарно-фрезерные обрабатывающие центры.

Токарная обработка - это процесс резания металла, осуществляемый при линейной подаче режущего инструментом при одновременном вращении заготовки.

Точение осуществляется срезанием с поверхности заготовки определенного слоя металла с помощью резцов, сверл или других режущих инструментов.

Главным движением при точении является вращение заготовки.

Движением подачи при точении является поступательное перемещение резца, которое может совершаться вдоль или поперек изделия, а также под постоянным или изменяющимся углом к оси вращения изделия.

Фрезерная обработка - это процесс резания металла, осуществляемый вращающимся режущим инструментом при одновременной линейной подаче заготовки.

Материал с заготовки снимают на определенную глубину фрезой, работающей либо торцовой стороной, либо периферией.

Главным движением при фрезеровании является вращение фрезы.

Движением подачи при фрезеровании является поступательное перемещение обрабатываемой детали.

Токарно-фрезерная обработка металлов выполняется с помощью универсальных обрабатывающих центров с числовым программным управлением (ЧПУ), позволяющих выполнять сложнейшую высокоточную обработку без учета человеческого фактора. ЧПУ предполагает, что каждым этапом выполняемых работ управляет компьютер, которому задается определенная программа. Обработка детали на станке с ЧПУ обеспечивает максимально точные размеры готового изделия, т.к. все операции выполняются с одной установки обрабатываемой заготовки.

Электроэрозионная обработка

Суть метода электроэрозионной обработки (резки) заключается в полезном использовании электрического пробоя при обработке поверхности.

При сближении электродов, находящихся под током, происходит разряд, разрушительное воздействие которого проявляется на аноде, которым служит обрабатываемый материал.

Межэлектродное пространство заполняется диэлектриком (керосином, дистиллированной водой или специальной рабочей жидкостью), в котором разрушающее воздействие на анод значительно более действенно, чем в воздухе. Диэлектрик также играет роль катализатора процесса распада материала, т. к. он - при разряде в зоне эрозии - превращается в пар. При этом происходит «микровзрыв» пара, который также разрушает материал.

Важнейшим преимуществом проволочно-вырезных станков является малый радиус эффективного сечения инструмента (проволоки), а также возможность точного пространственного ориентирования режущего инструмента. В силу этого возникают уникальные возможности для изготовления точных деталей в широком диапазоне размеров с достаточно сложной геометрией.

Для некоторых изготавливаемых деталей применение электроэрозионной обработки является предпочтительным, в сравнении с другими видами обработки.

Электроэрозионные проволочно-вырезные станки позволяет рационально осуществить операции по:

изготовлению деталей со сложной пространственной формой и повышенными требованиями к точности и чистоте обработки, в том числе деталей из металла с повышенной твердостью и хрупкостью;

изготовлению фасонных резцов, матриц, пуансонов, вырубных штампов, лекал, копиров и сложных пресс-форм в инструментальном производстве.

Гидроабразивная обработка

Гидроабразивная обработка металла – это один из наиболее высокотехнологических процессов, обладающий высокими показателями точности и экологичности производства. Процесс гидроабразивной резки заключается в обработке заготовки тонкой струей воды под большим давлением с добавлением абразивного материала (например, мельчайший кварцевый песок). Технологический процесс гидроабразивной резки является очень точным и качественным способом обработки металла.

В процессе гидроабразивной обработки вода смешивается в специальной камере с абразивом и проходит через очень узкое сопло режущей головки под высоким давлением (до 4000 бар). Гидроабразивная смесь выходит из режущей головки со скоростью, превышающей скорость звука (часто более чем в 3 раза).

Наиболее производительное и универсальное оборудование – это системы консольного и портального типа. Такое оборудование идеально подходит, например, для аэрокосмической и автомобильной промышленности; оно может широко использоваться в любых других отраслях.

Гидроабразивный раскрой является безопасным способом обработки. Резка водой не производит вредных выделений и (за счет возможности получения узкого реза) экономично расходует обрабатываемый материал. Hет зон термического воздействия, закаливания. Небольшая механическая нагрузка на материал облегчает обработку сложных деталей, особенно с тонкими стенками.

Одним из важнейших преимуществ водоструйной технологии является возможность обработки практически любых материалов. Данное свойство делает технологию гидроабразивной резки незаменимой в ряде технологических производств и делает ее применимой практически в каждом производстве.

Лазерная обработка

Лазерная обработка материалов включает в себя резку и раскрой листа, сварку, закалку, наплавку, гравировку, маркировку и другие технологические операции.

Использование лазерной технологии обработки материалов обеспечивает высокую производительность и точность, экономит энергию и материалы, позволяет реализовать принципиально новые технологические решения и использовать труднообрабатываемые материалы, повышает экологическую безопасность предприятия.

Лазерная резка осуществляется путём сквозного прожига листовых металлов лучом лазера. В процессе резки, под воздействием лазерного луча материал разрезаемого участка плавится, возгорается, испаряется или выдувается струей газа. При этом можно получить узкие резы с минимальной зоной термического влияния.

Такая технология имеет ряд очевидных преимуществ перед многими другими способами раскроя:

отсутствие механического контакта позволяет обрабатывать хрупкие и деформирующиеся материалы;

обработке поддаются материалы из твердых сплавов;

возможна высокоскоростная резка тонколистовой стали;

Для резки металлов применяют технологические установки на основе твердотельных, волоконных лазеров и газовых CO 2 -лазеров, работающих как в непрерывном, так и в импульсно-периодическом режимах излучения. Сфокусированный лазерный луч, обычно управляемый компьютером, обеспечивает высокую концентрацию энергии и позволяет разрезать практически любые материалы независимо от их теплофизических свойств.

Благодаря высокой мощности лазерного излучения обеспечивается высокая производительность процесса в сочетании с высоким качеством поверхностей реза. Легкое и сравнительно простое управление лазерным излучением позволяет осуществлять лазерную резку по сложному контуру плоских и объемных деталей и заготовок с высокой степенью автоматизации процесса.

Большинство деталей машин изготовляется путем обработки резанием. Заготовками таких деталей служат прокат, отливки, поковки, штамповки и др.

Процесс обработки деталей резанием основан на образовании новых по­верхностей путем деформирования и последующего отделения поверхностных слоев материала с образованием стружки. Та часть металла, которая снимает­ся при обработке, называется припуском. Или, говоря иначе, припуск - это избыточный (сверх чертежного размера) слой заготовки, оставляемый для снятия режущим инструментом при операциях обработки резанием.

После снятия припуска на металлорежущих станках обрабатываемая де­таль приобретает форму и размеры, соответствующие рабочему чертежу де­тали. Для уменьшения трудоемкости и себестоимости изготовления детали, а также ради экономии металла, размер припуска должен быть минималь­ным, но в то же время достаточным для получения хорошего качества дета­ли и с необходимой шероховатостью поверхности.

В современном машиностроении имеется тенденция снижать объем обработки металлов резанием за счет повышения точности исходных за­готовок.

Основные методы обработки металлов резанием. В зависимости от ха­рактера выполняемых работ и вида режущего инструмента различают сле­дующие методы обработки металлов резанием: точение, фрезерование, сверление, зенкерование, долбление, протягивание, развертывание и др. (рис. 12).

Точение - операция обработки тел вращения, винтовых и спираль­ных поверхностей резанием при помощи резцов на станках токарной груп­пы. При точении (рис. 12.1) заготовке сообщается вращательное движение (главное движение), а режущему инструменту (резцу) - медленное посту­пательное перемещение в продольном или поперечном направлении (дви­жение подачи).

Фрезерование - высокопроизводительный и распространенный процесс обработки материалов резанием, выполняемое на фрезерных стан­ках. Главное (вращательное) движение получает фреза, а движение подачи в продольном направлении - заготовка (рис. 12.2).

Сверление - операция обработки материала резанием для получе­ния отверстия. Режущим инструментом служит сверло, совершающее вра­щательное движение (главное движение) резания и осевое перемещение по­дачи. Сверление производится на сверлильных станках (рис. 12.3).

Строгание - способ обработки резанием плоскостей или линейча­тых поверхностей. Главное движение (прямолинейное возвратно-поступательное) совершает изогнутый строгальный резец, а движение подачи (пря­молинейное, перпендикулярное главному движению, прерывистое) - заго­товка. Строгание производится на строгательных станках (рис. 12.4).

Долбление - способ обработки резцом плоскостей или фасонных поверхностей. Главное движение (прямолинейное возвратно-поступатель­ное) совершает резец, а движение подачи (прямолинейное, перпендикуляр­ное главному движению, прерывистое) - заготовка. Долбление производят на долбежных станках (рис. 12.5).

Шлифование - процесс чистовой и отделочной обработки деталей машин и инструментов посредством снятия с их поверхности тонкого слоя металла шлифовальными кругами, на поверхности которого расположены абразивные зерна.

Рис. 12

Главное движение вращательное, которое осуществляется шлифоваль­ным кругом. При круглом шлифовании (рис. 12.6) вращается одновремен­но и заготовка. При плоском шлифовании продольная подача осуществля­ется обычно заготовкой, а поперечная подача - шлифовальным кругом или заготовкой (рис. 12.7).

Протягивание - процесс, производительность при котором в не­сколько раз больше, чем при строгании и даже фрезеровании. Главное дви­жение прямолинейное и реже вращательное (рис. 12.8).