Основные виды механической обработки металла. Механическая обработка металлов: виды, способы

Механическая обработка металлов – необходимый процесс перед тем, как металлическую деталь можно будет использовать.

Работать с разными видами металлов можно разными способами – все они имеют свои плюсы и минусы и могут использовать в разных ситуациях в зависимости от ваших целей.

Из статьи вы узнаете, что такое механическая обработка металлов, и какие ее виды существуют, и сможете выбрать, какая процедура работы с металлом требуется именно вам.

Варианты обработки с давлением

Существуют всего две возможности финальной обработки металлических деталей: это может быть сделано с помощью давления или резания.

Чаще всего ее используют, когда нужно придать металлическому листу форму, либо в процессе создания деталей из сортового металлопроката.

Этот способ воздействия включает следующие виды работ: гибку, штамповку, высадку и пр. Ниже мы рассмотрим всевозможные способы воздействия на металл с помощью давления подробнее.

Для обработки цветных металлов часто используется ручная горячая кузнечная обработка.

Для ее осуществления, материал предварительно нагревается до температуры, превосходящую его рекристаллизацию, а затем ему придают нужную форму.

Для этого используют самые простые инструменты: ручной молот или молоток. Степень нагревания материала зависит от его свойств: насколько в нем много углерода.

Чем меньше это значение, тем выше должна быть рабочая температура.

Подобная механическая отделка разных типов металлов считается достаточно эффективной, поскольку дает возможность создавать сплошные детали высокой прочности, не теряя при этом природных свойств материала.

Существует и более совершенный – механический способ горячей обработки.

В этом случае материал также разогревается до нужной температуры, но воздействие проводится с помощью специального устройства.

Механическая ковка может быть свободной, либо производиться с помощью кузнечного штампа.

В первом случае воздействие на металлическое покрытие происходит с помощью наковальни и молотка, которым воздействуют на металл.

Другой вариант – когда на металл оказывается воздействие специальным прессом, который придает ему нужную форму.

И молот, и пресс – механические устройства, но первое придает заготовкам нужную форму ударами, а второе – с помощью давления.

Устройство-молот может быть паровым, паровоздушным, падающим с фрикционным диском или пружинным.

Пресс может быть гидравлическим, парогидравлическим, винтовым, фрикционным, эксцентриковым, кривошипным или пружинным.

Механическая обработка молотом используется реже, поскольку она очень шумная и менее эффективная и используется только на крупных производствах.

Помимо горячего воздействия, бывает также холодное — оно применяется чаще, поскольку способно придать заготовкам из цветных и черных металлов нужную форму, при это не влияя на ее физические характеристики.

В отличие от горячего воздействия, при холодном способе нагревать поверхность не нужно – вся работа производится при комнатной температуре.

Холодный способ воздействия называют штамповкой, она делится на разные виды. Штамповка может быть одно или многооперационной в зависимости от функций конкретного устройства.

Работа с материалом может проводиться как с сохранением сплошного покрытия, так и с его разделением – это тоже зависит от типа устройства, с помощью которого заготовке придается нужная форма.

Наиболее популярные виды холодного воздействия прессом следующие: воздействие с помощью гибки, вытягивания, обжатия, формования, выпучивания или разбортовывания.

Гибка позволяет изменить осевую форму детали, ее делают с помощью специальных тисков, которые устанавливают на гибочные штампы и прессы.

С помощью вытягивания можно сделать детали сложных форм. Для этого вида работ необходим давильный станок.

С помощью обжатия поперечное сечение полой детали уменьшается, а формование позволяет превратить заготовку в деталь, имеющую пространственную форму.

Для этого вида обработки требуются вытяжные или специальные формовочные штампы.

При выпучивании заготовка так же приобретает вид пространственной формы, а при разбортовывании на детали создаются бортики и прочие дополненные элементы.

Обработка с помощью резки

Механическая обработка разных типов металлов путем резки также требует специального оборудования. Это более сложный процесс, поэтому и виды станков здесь используются более сложные.

Для цветных металлов, устойчивых к внешнему воздействию и сложно поддающихся деформации, чаще всего для обработки используют специальный лазер, либо метод плазменный обработки, который после появления лазера стал менее актуален.

Сегодня механическая обработка металла на станках и линиях производится с помощью волоконного лазера, который состоит из резонатора, световода и специального накачивающего модуля.

Лазерный луч при этом способе воздействия попадает на поверхность металла через специальный световод, сохраняющий энергию луча, за счет чего мощность устройства оказывается достаточной для качественной резки цветных металлов.

С волоконным лазером довольно просто работать – он автоматизирован и отличается высокими качественными характеристиками: помимо резки, обеспечивает охлаждение изделия, а также способен выдерживать высокие мощности и температуры.

Этот инструмент имеет функции не только резки, но и другие виды обработки: гравировки и сварки.

Существуют следующие виды обработки металла путем резки: обточка, сверление, фрезерование, строгание и шлифование.

При обточке материала его изменения минимальны, поскольку эта процедура производится в тех случаях, когда размер заготовки практически соответствует конечному размеру детали.

Сделать обточку можно на оборудовании разного типа: для этого может подойти токарный, сверлильный, шлифовальный и другие виды станков.

Обточку детали чаще всего делают на токарном станке с помощью специального резца, который эффективно снимает лишний слой металла и приводит заготовку к нужному размеру.

С помощью сверления можно сделать в заготовках нужные отверстия, тем самым изменив их форму.

Для этого типа обработки подойдет любое оборудование, имеющее сверло и тиски: между ними нужно установить заготовку, сверло будет находить на нее поступательно, и в результате мы получим отверстие нужного нам размера и формы.

С помощью фрезерования форма детали также изменяется. Это довольно сложный вид обработки, требующий наличия специального оборудования — горизонтально-фрезерного станка.

Обработка заготовки выполняется с помощью фрезы, которая есть на этом устройстве.

Фреза воздействует на заготовку под углом, при этом сама деталь не двигается – до начала работы ее нужно четко зафиксировать на поверхности оборудования.

Строгальный метод работы заключается в воздействии на заготовку резца. Для этого процесса требуется специальный строгальный станок, т.к. только он оснащен нужным инструментом.

Во время работы резец постепенно входит в металл, а затем выходит обратно, выполняя прерывистые движения.

Это сложный способ обработки цветных металлов, т.к. он требует расчетов холостых и рабочих ходов для правильного выполнения работы.

Последний способ работ с металлом – шлифовальный. Это довольно простой метод, который часто можно выполнить своими руками, если шлифовальный круг есть в наличии.

Для профессиональной же обработки используются специальные шлифовальные станки.

Работа с заготовками из цветных металлов происходит за счет вращательных движений с прямолинейной и круговой подачей.
Видео:

Этот способ воздействия используется для получения деталей, имеющих цилиндрическую форму.

Если же обработке подвергается плоская заготовка, то направление подачи может быть только прямым.

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).

В отличие от других видов обработки механическая обработка металла никак не влияет на внутреннюю структуру металла или сплава, а лишь изменяет ее размеры и конфигурацию. Суть механической обработки – это подгон упрочненной детали под необходимые, заданные по чертежу, размеры. Для проведения механической обработки металла используют режущий инструмент, металлорежущие станки и сварку.
Полученные после такой обработки детали имеют идеальную форму, точные размеры и ровную поверхность, строго соответствующие чертежу. К слову, готовые металлические детали, прошедшие механическую обработку, можно посмотреть на международной выставке «Металлообработка», которая пройдет в ЦВК «Экспоцентр». Там же продемонстрируют и само оборудование, с помощью которого можно проводить механическую обработку, включая новые модернизированные металлорежущие станки.

Как происходит подгон детали под размер?

Механическая обработка металла может проводиться с использованием различного металлорежущего инструмента и в зависимости от него можно выделить несколько видов механического воздействия на деталь:

• Обработка резанием;


• Обработка с пластической деформацией;


• Обработка с использованием метода деформирующего резания;


• Электрообработка.

Обработка металла резанием

Резание чаще всего используют для получения деталей машин. Суть этого метода заключается в том, что после обработки резанием получается новая поверхность металла. Это происходит благодаря деформированию с помощью металлорежущих станков и инструментов поверхностного слоя детали и последующему снятию этих слоев. Этот процесс сопровождается появлением стружки верхнего слоя металла. Стружку, то есть остаточный материал после обработки, называют припуск. Иными словами, это избыточный материал. Его размер должен быть минимальным для снижения трудоемкости и затрат на обработку, но достаточным для получения высококачественной детали с необходимым набором свойств.

В зависимости от инструмента, используемого для механической обработки металла , выделяют несколько видов обработки резанием:

• Точение;


• Фрезерование;


• Сверление;


• Строгание;


• Долбление;


• Шлифование;


• Протягивание.

Существует еще множество вспомогательных видов обработки резанием, они используются в зависимости от внешних показателей самой детали – для обработки внешней и внутренней цилиндрической поверхности или же плоскости.

Обработка металла пластической деформацией и электрофизическая обработка

Пластическая деформация металла используется для изменения формы, конфигурации, размеров и физикомеханических свойств подготовленной детали. Сюда относится ковка, прессование, штамповка, накатка резьбы.

Для электрофизической обработки характерно использование различных явлений электрического тока:

• Электроэрозионная обработка;


• Электрохимическая обработка;


• Электрическая дуговая сварка.

Для достижения максимально продуктивного результата обработки металла на производстве используется широкий диапазон инструментов механической обработки, к наиболее распространенным видам оборудования можно отнести:

• Токарные станки;


• Сверлильно-расточные аппараты;


• Шлифовальные машины;


• Фрезерные и протяжные станки;


• Пресс.

Довольно часто металл после 100-тонного прессования или ковки обрабатывают электрохимическим методом – наносят различные покрытия. Например, металл можно латунировать, никелировать, лужить и прочее.

Метрологические исследования и измерения помогают определить минимальные затраты материала, наименьшие показатели припуска и необходимые для качественной механической обработки металла условия.

В зависимости от выбранного вида обработки механическим путем можно получить массу деталей с различным уровнем шероховатости поверхности и покрытием, размером и отверстиями. Благодаря такому широкому ассортименту инструментов для проведения обработки на производстве получают как мелкие детали (гайки, винты с резьбой, обычные бытовые детали, например дверные ручки), так и более масштабные детали машин – двигателей, строительного оборудования и более сложных механизмов.

Такая на первый взгляд несложная обработка металлов вмещает в себе множество нюансов, упустив один из которых, необходимого результата невозможно будет достичь.

Во многих областях промышленности не обойтись без такого процесса, как механическая обработка металлов. Машины, станки и инструменты постоянно совершенствуются, из года в год операции осуществляются все быстрее. На производственных предприятиях работают станки специализированного и общего назначения. С помощью таких станков легко раскроить заготовки листового, профильного или другого типа. Широко применяются также методы разделения материала: , фрезой, ленточной пилой и прочие.

Технологические процессы механической обработки металлов

Механическая обработка металлов - достаточно сложный процесс, в результате которого получаются детали определенных размеров и заданных форм. Существует два способа механического воздействия на материал. Первый способ выражается в снятии верхнего слоя с рабочей поверхности. При этом глубина может быть разной зависимо от требований, предъявляемых к размерам детали. Во втором способе материал никак не повреждается при первичном воздействии, он может лишь прессоваться, штамповаться, коваться, прокатываться. Как правило, за таким способом воздействия следует этап дальнейшей работы над деталью.

Комплекс технологических операций по приданию определенного размера и формы деталям предусматривает различные виды механической обработки металлов. Основные из них - это работы по точению, фрезерованию, строганию, шлифованию и сверлению. Сейчас все операции проводятся на современных многофункциональных станках. Так, одна и та же машина может выполнять последовательно разные функции. Для этого просто необходимо правильно установить программы и вовремя применять нужные инструменты. Многие названия инструментов говорят об их предназначении: сверло - для сверления, фреза - для фрезерования и так далее.

Все виды механической обработки металлов разнообразны, им свойственные собственные отличия и нюансы. Самым современным способом, отвечающим высокотехнологичным требованиям, является обработка на токарном станке. Они бывают автоматическими, полуавтоматическими и с ЧПУ. Как правило, для обработки фасонных или плоских поверхностей используется фрезерование разных видов: торцевое, концевое или фасонное.

Сейчас множество современных производств предлагают услуги по механической обработке металла. Станков для проведения этих работ существует также немало, но время диктует свои условия, поэтому машины постоянно совершенствуются. Так, примитивные станки уже почти везде заменены на автоматические линии. Динамично развивающиеся предприятия стараются как можно больше расширить производство с помощью высокотехнологического оборудования. Таким образом, с большой долей вероятности можно гарантировать высокое качество выпускаемой продукции и минимальные сроки обработки заказов. Любое производство выигрывает, если принимает за приоритетное направление хорошую выработку качественных изделий, независимо от объема заказа и его сложности.

Оборудование для механической обработки металлов

Как правило, услуги по механической обработке металла выполняются быстро и в полном соответствии со всеми стандартами, когда за работу берется квалифицированный персонал. Кроме этого, каждое перспективное предприятие обеспечивает для работы оптимальные условия: достаточное наличие производственных площадей, необходимое оборудование. Стоит отметить, что для успешного и быстрого выполнения заказа персоналу нужно предоставить станки, сварочное и технологическое оборудование.

Итак, для выполнения работ следует правильно выбрать оборудование механической обработки металлов. Конечно, за основную работу - снятие стружки, отвечает токарное и фрезерное направление. Самое распространенное оборудование в данной сфере - токарные центры с ЧПУ и центры . Современные модели позволяют изготовлять детали, соответствующие самым высоким требованиям относительно геометрических параметров изделия и шероховатости его поверхности. Преимуществами новых моделей станков являются: точность, скорость, улучшенные параметры рабочих зон.

Оборудование механической обработки металлов на настоящий момент представлено в широком ассортименте. Среди многообразия моделей имеются как самые популярные, так и достаточно редкие (относительно часты применения). К примеру, карусельный станок, который способен обработать деталь, имеющую диаметр до девяти метров. Такой станок применяется не часто и не везде. Достаточно востребованы координатно-расточные станки, обеспечивающие качественную расточку под любым углом и станки расточные с поворотными столами. Каждое предприятие, сфера деятельности которого - механическая обработка металла, старается иметь в наличии фрезерные, зубофрезерные, радиально-, горизонтально- и вертикально-сверлильные станки.