Механическая обработка заготовок — это процесс изменения формы, размеров, качества поверхности и свойств заготовки с применением различного режущего инструмента и станков подробнее на https://tokar116.ru.
Основная цель механической обработки — получить из заготовки деталь заданной формы, размеров и качества поверхности. Заготовкой может служить прокат, отливка, поковка, штамповка.
Оглавление
- Описание процесса подготовки заготовок различными методами (литье, штамповка и др.)
- Особенности обработки заготовок из разных материалов
- Обзор основных видов режущего инструмента (резцы, фрезы, сверла и др.)
- Материалы, геометрия, покрытия режущего инструмента
- Назначение и особенности чистовой обработки
- Обеспечение требуемых допусков и шероховатости
- Токарная, фрезерная, сверлильная и другие виды обработки
- Современные методы (электроэрозионная, лазерная, плазменная обработка)
- Краткие выводы о роли механической обработки заготовок в производстве
- Перспективы развития технологий механической обработки
Механическая обработка заготовок деталей
Подготовка заготовок различными методами
Популярные способы получения заготовок:
- Литье — широко используемый метод получения заготовок, позволяющий формовать сложные конфигурации деталей. Применяют различные виды литья — в песчано-глинистые формы, кокильное, под давлением и др. Особенно эффективно литье по выплавляемым моделям — получаются чистые и точные отливки.
- Ковка — один из древнейших способов обработки металлов. При ковке металл подвергается пластической деформации, в результате чего его структура упрочняется, а прочность может увеличиться в 2-3 раза. Широко применяют свободную ковку, штамповку, винтовую прокатку.
- Штамповка — высокопроизводительный процесс получения заготовок заданной формы методом холодной листовой штамповки. Позволяет быстро и с высокой точностью изготавливать большие партии одинаковых заготовок, что важно для массового производства.
Особенности обработки разных материалов
При обработке заготовок важно учитывать свойства материалов:
- Чугун имеет высокую хрупкость из-за наличия графитовых включений. Поэтому при обработке чугуна применяют невысокие скорости резания, чтобы избежать хрупкого разрушения. Интересный факт — для чугуна скорость резания может быть в 5-10 раз ниже, чем для стали.
- Титан обладает низкой теплопроводностью, поэтому при резании тепло не отводится из зоны резания. Это позволяет использовать высокие скорости обработки титана, до 100 м/мин.
- Алюминий хорошо обрабатывается резанием, имеет высокие скорости резания. Но есть особенность — алюминий сильно «налипает» на режущий инструмент, что приводит к его абразивному изнашиванию.
Учет этих и других особенностей материалов повышает качество обработки заготовок.
Влияние свойств материала на обработку
- Твердость материала заготовки напрямую влияет на выбор режущего инструмента. Для обработки мягких материалов используют твердосплавный или керамический инструмент. Интересный факт — самым твердым материалом для режущих инструментов является поликристаллический алмаз.
- Пластичность материала определяет режимы резания — скорость и глубину. При чрезмерной нагрузке пластичные металлы могут давать наклеп и разрушение поверхности.
- Прочность материала заготовки задает предельную глубину резания, чтобы избежать хрупкого разрушения детали. Чем выше прочность, тем большую глубину резания можно применять. Интересно, что прочность некоторых титановых сплавов в 2-3 раза выше прочности нержавеющей стали.
Правильный учет всех факторов при выборе метода обработки повышает качество деталей.
Режущий инструмент для механической обработки
Основные виды режущего инструмента
Для механической обработки применяют разнообразный режущий инструмент:
- Резцы для токарной и фрезерной обработки. Основные типы — проходные, подрезные, отрезные, расточные резцы.
- Сверла, зенкеры, развертки для сверления и обработки отверстий. Бывают спиральные, перовые, алмазные сверла.
- Фрезы торцевые, цилиндрические, концевые, дисковые. Используются для фрезерования плоских и фасонных поверхностей.
- Абразивный инструмент — круги, головки, ленты на бакелитовой и вулканитовой связках. Применяют для заточки, шлифования, полирования.
Каждый тип инструмента имеет свое назначение и особенности применения.
Материалы, геометрия, покрытия
Режущий инструмент изготавливают из специальных материалов:
- Твердые сплавы — основа современного режущего инструмента. Обеспечивают твердость и износостойкость.
- Быстрорежущая сталь применяется для инструментов, работающих на высоких скоростях.
- Оксидная керамика используется для обработки закаленных материалов.
- Алмазный инструмент целесообразен для абразивной обработки.
Оптимальная геометрия режущей части (углы в плане и профиле) обеспечивает эффективное резание и стойкость.
На инструмент наносят специальные износостойкие покрытия методом PVD и CVD.
Выбор инструмента под материал заготовки
Правильный выбор режущего инструмента определяется обрабатываемым материалом:
- Для чугуна используют инструмент с повышенной прочностью, чтобы выдерживать ударные нагрузки при резании.
- Для высокопрочных и твердых материалов, таких как титановые и никелевые сплавы, стали, применяют инструменты с особо твердой режущей кромкой.
- Для мягких металлов как алюминий подходит твердосплавный инструмент со специальным покрытием.
- Для древесины и пластмасс часто используют быстрорежущую сталь, обеспечивающую высокую производительность.
Правильный выбор повышает стойкость инструмента и качество обработанной поверхности.
Чистовая механическая обработка образцов
Назначение и особенности чистовой обработки
Чистовая обработка — финишная обработка поверхностей заготовки после черновых операций.
Особенности чистовой обработки:
| Параметр | Характеристика |
|---|---|
| Точность размеров | Высокая, в пределах допуска по чертежу |
| Точность формы | Высокая, обеспечивает заданную геометрию поверхности |
| Шероховатость поверхности | Минимальная, соответствует требованиям чертежа |
| Состояние поверхностного слоя | Высокое качество без наклепа и дефектов |
Таким образом, чистовая обработка позволяет получить точные размеры, заданную форму и оптимальную шероховатость поверхности деталей.
Обеспечение требуемых допусков и шероховатости
Обеспечение требуемых допусков и шероховатости при чистовой обработке достигается за счет высокоточных режимов резания и использования качественного режущего инструмента.
При чистовой обработке применяют оптимальные режимы резания — скорость, подачу и глубину. Параметры резания выбираются исходя из рекомендаций для конкретного инструмента и материала заготовки. Режимы резания поддерживаются с минимальными отклонениями для обеспечения стабильности процесса.
Важная роль отводится выбору качественного режущего инструмента, оснащенного современными режущими материалами и покрытиями. Инструмент должен обеспечивать высокую износостойкость при чистовой обработке и не вносить погрешностей в размеры и форму обрабатываемых поверхностей.
Благодаря выдерживанию оптимальных режимов резания и использованию современного высокоточного инструмента обеспечиваются заданные конструкторской документацией допуски размеров, формы и шероховатости поверхности деталей после чистовой обработки.
Чистовая обработка как завершающий этап
Чистовая обработка является завершающим этапом изготовления деталей машин. После чистовой обработки поверхности деталей приобретают окончательные размеры, форму и качество поверхностного слоя.
На операциях чистовой обработки выполняется точение, растачивание, сверление, фрезерование, шлифование и другие виды высокоточной механической обработки заготовок. Применяются высококачественные режущие инструменты, станки с ЧПУ, оптимальные режимы резания.
После чистовых операций детали проходят входной контроль геометрических параметров, размеров, шероховатости и других характеристик. Если все параметры соответствуют чертежу и техническим условиям, детали считаются готовыми и поступают на сборку узлов и механизмов без какой-либо дополнительной механической обработки.
Таким образом, чистовая обработка заготовок является завершающим этапом изготовления деталей в машиностроении, после которого детали передаются на контроль и дальнейшую сборку.
Основные технологии обработки материалов
Традиционные виды механической обработки
Наиболее распространенными технологиями обработки заготовок являются:
- Токарная обработка на токарных станках. Интересный факт — первый токарный станок был изобретен в 1797 году.
- Фрезерование на вертикальных и горизонтальных фрезерных станках. Первый фрезерный станок появился в 1818 году.
- Сверление, растачивание, зенкерование на сверлильных станках. Сверление известно с древних времен и до сих пор актуально.
- Шлифование абразивным инструментом. Шлифование позволяет получать минимальную шероховатость.
- Протягивание для получения фасонных поверхностей. Эффективный метод обработки винтовых и криволинейных поверхностей.
Эти традиционные способы обработки широко применяются и совершенствуются на протяжении десятилетий.
Современные методы обработки
Перспективные технологии:
- Электроэрозионная обработка любой сложности формы. Позволяет обрабатывать любые электропроводящие материалы без механического контакта.
- Лазерная резка и обработка с высокой точностью. Лазерный луч фокусируется в точку диаметром до 0,1 мм. Применяется для резки и сверления отверстий малого диаметра.
- Плазменная резка и оплавление кромок. Плазменная струя до 30000°C разрезает любые материалы. Используется для резки листового металла большой толщины.
- Ультразвуковая обработка для упрочнения и очистки поверхностей деталей.
- Электрохимическая обработка для получения сложнопрофильных поверхностей.
Эти высокотехнологичные методы значительно расширяют возможности современной обработки материалов.
Автоматизация процессов обработки
Для повышения производительности и качества обработки применяются:
- Станки с ЧПУ, позволяющие реализовать сложные многокоординатные обработки.
- Обрабатывающие центры, интегрирующие в одном станке различные виды обработки.
- Гибкие производственные модули и роботизированные технологические комплексы.
- Автоматические производственные линии для массового выпуска продукции.
Автоматизация значительно повышает производительность труда, снижает себестоимость и повышает качество обработки деталей.
Заключение
Краткие выводы о роли механической обработки
Механическая обработка заготовок играет ключевую роль в современном машиностроительном производстве. Она позволяет:
- Получать детали заданных размеров, формы и качества поверхности
- Повышать точность и снижать шероховатость обработанных поверхностей
- Улучшать механические свойства деталей за счет упрочнения поверхностного слоя
Без высокотехнологичной механической обработки невозможно современное машиностроение.
Перспективы развития технологий обработки
Основные направления совершенствования механической обработки:
- Внедрение новых способов обработки (лазерная, плазменная, электроэрозионная)
- Создание высокопроизводительного инструмента и технологической оснастки
- Развитие оборудования с ЧПУ и гибких производственных систем
- Автоматизация для повышения качества и снижения стоимости обработки
Это позволит расширить технологические возможности и повысить эффективность производства деталей.