Доклад механическая обработка с использованием станочного оборудования

Обновлено: 05.07.2024

Для учеников 1-11 классов и дошкольников
Бесплатные сертификаты учителям и участникам

АНАЛИЗ СТАНОЧНЫХ КОМПЛЕКСОВ МЕХАНИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ В МАШИНОСТРОЕНИИ

Фалько Ангелина Александровна

Дьяченко Людмила Ивановна,

преподаватель спец. дисциплин,

специалист первой квалификационной категории

Аннотация. Станочные комплексы - это качественно новый уровень технического оснащения и организации производственных процессов, определяющийся использованием не только высокоавтоматизированного основного, но и вспомогательного технологического оборудования. В статье выполнен анализ состояния современных станочных комплексов механической обработки в машиностроении. Рассмотрена классификация станочных комплексов .

Ключевые слова : станочный комплекс, технологическое оборудование, производственный процесс, классификация, эффективность.

Актуальность темы и степень ее научной исследованности

Одним из главных факторов, определяющих развитие народного хозяйства страны является оборудование механической обработки. На производство новых машин для всех отраслей промышленности, сельского хозяйства напрямую влияет эффективность его использования, и это характеризует уровень жизни общества. В настоящее время ни одна страна не производит всей нужной номенклатуры оборудования, специализируясь лишь на некоторых его типах. Однако уровень развития современного производства требует использования практически всей номенклатуры механообрабатывающего и сопутствующего вспомогательного оборудования. Поэтому ознакомление с тенденциями развития и функциональным возможностям станков не только вызывает интерес, но и является необходимым при разработке и изготовлении современных машин.

Объект и предмет исследования. Объектом исследования являются научная информация и официальные данные по имеющейся классификации станочных комплексов. Предмет исследования – признаки классификации станочного оборудования и анализ его состояния.

Собственный вклад в разработку темы - проведение анализа состояния станочных комплексов механической обработки в машиностроении на современном этапе.

Ведущая идея и цель статьи – сформировать представления из уже имеющейся научных информационных материалов о состоянии станочных комплексов в машиностроении и разработать усовершенствованную классификацию станочного оборудования.

Для достижения поставленной цели были поставлены задачи : изучить имеющуюся научную информацию о состоянии станочных комплексов машиностроительного производства, предложить свой вариант классификации, сделать выводы.

Для решения поставленных задач методами исследования явились: анализ имеющихся научных информационных материалов о видах современного станочного оборудования на официальных сайтах машиностроительных предприятий, в официальных изданиях.

Особенностью современных станков является автоматизация рабочего цикла, легкость обслуживания, работа с ограниченным участием оператора, автоматизированный надзор и диагностика условий работы станка и процесса обработки, контроль размеров и точности обработки. То есть под автоматизацией следует понимать возможность принятия решений [4] при использовании современной компьютерной техники и программного обеспечения. Высокая точность механической обработки является одним из основных требований к современному станку, определяющему его конкурентоспособность.

Развитие информационных технологий приводит к тому, что станки из технологических ячеек превращаются в производственные системы, объединенные единой информационной сетью. Поэтому среди главных требований к современным станочным комплек c ам необходимо выделить следующие:

- внедрение систем контроля за процессом изготовления деталей и систем диагностики качества механической обработки деталей на станках;

- модульный принцип построения станков, который позволяет обеспечить создание новых станков в сжатые сроки, снизить затраты и сократить время потребителю при переходе на выпуск новой продукции;

- возможность проведения процесса обработки детали на одном станке за счет использования параллельной и гибридной кинематики;

- расширение рынка информационных технологий и использование современных станочных комплексов.

Современное автоматизированное производство может быть определено как компьютерно-интегрированное. При этом современная технологическая система содержит три составляющие подсистемы: оборудование, проектирование - планирование технологических операций, изготовления изделий и контроля. Совокупность этих систем направлена на приспособление технологического оборудования станочных комплексов для изготовления заданного изделия в установленном режиме работы с необходимыми качественными и количественными показателями. Для достижения этой цели станочные комплексы оснащают средствами технологической оснастки.

Рис унок 1 Классификация станочных комплексов

Повышение эффективности механического оборудования требует поиска путей и методов совершенствования механизмов. Одним из перспективных направлений развития машиностроения является разработка механизмов нетрадиционной компоновки с параллельными кинематическими связями [1, 5]. Для расширения функциональных возможностей станочных комплексов в последние годы применяют станки с параллельной кинематикой, например, триподы, гексаподы, гексаглайды [1].

Усовершенствованные современные станочные комплексы с традиционной и параллельной кинематикой широко применяются в авиакосмической, автомобильной, кораблестроительной и других машиностроительных отраслях промышленности.

Современное состояние промышленности и экономики Донецкой Народной Республики в значительной степени требует ускоренного развития и переоборудования производственных систем машиностроительных производств, которые являются базой и источником развития всех отраслей, за счет внедрения прогрессивных технологий, высокопроизводительного механообрабатывающего оборудования, технологических комплексов, производственных модулей и систем управления. Как показывает мировой опыт, основной тенденцией развития машиностроительных производств является создание и внедрение станочных комплексов в виде гибких производственных модулей с автоматизированной системой управления гибких производственных ячеек.

Рассмотрена классификация современных станочных комплексов с качественно новым уровнем технического оснащения и организации производственных процессов, которые определяются использованием не только высокоавтоматизированного основного технологического оборудования, но и таких составляющих, как автоматизированные транспортно-накопительные подсистемы, контрольно-измерительная и диагностическая аппаратура, средств вычислительной техники, которые непосредственно участвуют в производственном процессе и обеспечивают автоматизацию функций технологического, организационно-технического и организационно-экономического управления процессами изготовления продукции, создании гибкой производственной системы.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ И ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

1. Агрегатно-модульне технологічне обладнання : в 3-х ч. [кол. авторів під ред. Ю. М. Кузнецова]. - Кіровоград : Імекс.ЛТД, 2004. -1 ч. - 442 с; II ч. - 286 с; III ч. - 507 с.

2. Базров Б. М. Основы технологии машиностроения / Б. М. Базров. - М.: Машиностроение, 2007. - 736 с.

3. Веселовська Н. Р. Перспективи розвитку гнучких комп’ютерно-інтегрованих виробничих систем / Н. Р. Веселовська, В. Б. Струтинський, О. В. Зелінська // “Наукові нотатки”: Міжвузівський збірник (за напрямом “Інженерна механіка”), Луцьк: Луцький державний технічний університет.-2009. - Випуск № 25, частина 1.- С.53-64.

4. Орлов А. И. Теория принятия решений: [учебное пособие] / А. И. Орлов. - М.: „Март”, 2004. - 656 с.

5. Павленко 1.1. Промислові роботи:основи розрахунку та проектування/ I. I. Павленко. Кіровоград :КНТУ, 2007.420с.

Проектирование технологического процесса механической обработки детали и специального станочного приспособления.

Выполнил: студент гр.142 (Д.Е.Башмаков)

Проверил: (О.В. Ломовской )

Механическая обработка детали - широко распространённый технологический процесс современного машиностроения.

Механическая обработка находит широкое применение в различных областях машиностроения благодаря возможности получения деталей различной формы и конфигурации с заданными технологическими показателями. Данным методом обрабатывается до 70% всех изготовляемых деталей.

В целях обеспечения высокой эффективности производства и создания качественной продукции необходима разработка таких технологических процессов, которые позволяют с наименьшими трудовыми и материальными затратами обеспечить изготовление продукции с требуемыми параметрами, характеристиками и свойствами.

Уже на стадии проектирования технологического процесса закладывается качество будущей продукции, её себестоимость и эффективность производства, поэтому очень важно правильное, разумное и рациональное проектирование технологического процесса.

Эффективность того или иного технологического процесса зависит от того, насколько обоснованно был произведён выбор основного инструмента, оборудования, оснастки. А также от методов получения заготовки и режимов обработки.

В данном курсовом проекте разработан и обоснован технологический процесс изготовления заданной детали с учётом обеспечения высокого качества её получения методами механической обработки на реальном оборудовании и спроектировано сборочное приспособление для расточки отверстия в заданной детали.

Пояснительная записка: 29 с., 17 табл., 3 рис.

МЕХАНИЧЕСКАЯ ОБРАБОТКА, ПРИСПОСОБЛЕНИЕ, ОБОРУДОВАНИЕ, ИНСТРУМЕНТ, РЕЖИМЫ РЕЗАНИЯ, ЗАГОТОВКА, ДЕТАЛЬ.

Целью данного курсового проекта является разработка экономически целесообразного технологического процесса изготовления качественной детали в соответствии с чертежом.

Объектом исследования является фланец.

В курсовом проекте описано назначение и краткое описание детали, проведён её конструктивно технологический анализ, выбран вид и размеры заготовки, разработан маршрутный технологический процесс обработки детали и операционный технологический процесс, выбрано оборудование и режущий инструмент, проведён расчёт режима резания, нормирование, спроектировано специальное станочное приспособление, определена схема базирования детали в приспособлении, разработана конструктивная схема приспособления для сверления одного отверстия в соответствии с ГОСТами, определены усилия закрепления детали.

АЛ-8 ГОСТ 1583-93 – сплав повышенной прочности.

Химический состав в % (ГОСТ 2685-75)

Al	Mg	Fe	Si	Cu	Mn	Zn	Ti	Be	Zr	Сумма примесей
		З, О, В, К								З, О, В, К
		Не более
Основа	9,3 - 10,0	0,3	0,3	0,1	0,1	0,1	0,07	0,07	0,2	1,0

Плотность 2550 кг/м 2

Температурный коэффициент линейного расширения

Температура, °С	20 – 100	20 – 200	20 – 300	100 – 200	200 – 300
α·10 6 1/град	24,5	25,6	27,3	26,7	30,7

Температура, °С	25	100	200	300	400
λ Вт/м·град	92,2	96,4	101	109	113

Сплав обладает удовлетворительными литейными свойствами, пониженной герметичностью (в образцах обнаруживается течь при давлении 60 аТ), склонен к образованию горячих трещин (при технологической пробе первая трещина образуется при отливке кольца шириной 22,5 мм).

Сплав склонен к окислению и образованию микрорыхлот (черный излом). Для повышения качества отливок плавку следует проводить под слоем покровно-рафинирующего флюса (60% карналлита + 40% плавикового шпата), в облицовочную формовочную землю добавлять 3% борной кислоты.

Сплав подвергается термической обработке по режиму Т4; хорошо обрабатывается резанием и полируется.

Сплав обладает высокой коррозионной стойкостью (С. 124) |7|.

Данная деталь (далее- ”фланец”) является одной из частей редуктора. Фланец предназначен для размещения в нём подшипника и правильная ориентация вала.

Подшипник устанавливается в отверстие 52 мм, а вал – в отверстие 32 мм. Фланец имеет основание 180 мм, втулку, приливы с отверстиями для крепления к корпусу и ребра жесткости.

В фланце после установки просверливаются два штифтовых отверстия 6 мм и забиваются шпильки. Они служат для точной установки детали при последующей установки фланца, после снятия.

Целью конструктивно-технологического анализа является выявление недостатков данной конструкции по сведениям, содержащимся в чертежах и технологических требованиях, а также возможное улучшение технологичности рассматриваемой конструкции.

Технологичность детали – это совокупность свойств конструкции детали, проявляемых в возможности оптимальных затрат труда, средств, материала и времени при технической подготовке ее производства, изготовлении, эксплуатации, ремонте и обеспечении технологичности сборочной единицы, в состав которой она входит.

Чертеж детали содержит все необходимые сведения, дающие полное представление о детали, то есть все проекции, совершенно четко объясняющие ее конфигурацию, и возможные способы получения заготовки. Разрезы и сечения показывать на чертеже не требуется, так как конструкция детали полностью понятна из трех стандартных видов. На чертеже указаны все размеры с необходимыми отклонениями, требуемая шероховатость обрабатываемых поверхностей.

Заданная деталь высоко технологична, так как содержит стандартные конструкторские элементы, такие как диск, отверстие, расточку, отверстия по радиусу и т. д. Деталь имеет экономически и конструктивно обоснованную точность и шероховатость для точной увязки детали в сборке. Точность и шероховатость также обеспечивают точность обработки и контроля.

Получение детали литьём- самый рациональный способ изготовления детали при объёме выпуска 6000 шт..

Метод изготовления детали по выплавляемым моделям. Этот способ выбран из-за точности изготовления, который составляет 2 класс. Кроме того данный способ изготовления заготовок значительно сокращает время на изготовление, т.к. можно лить несколько заготовок одновременно.

Конструкция детали подразумевает возможность применения типовых и стандартных технологических процессов ее изготовления.

Так как в задание на курсовое проектирование используется одна деталь, то в качестве количественных показателей технологичности могут рассматриваться такие параметры, как масса детали, коэффициент использования материала.

Коэффициент использования материала определяется по формуле:

кг – масса детали.

кг – масса материала заготовки.

Масса детали указывается в основной надписи чертежа детали;

масса заготовки определяется с учетом припусков на обработку заготовки.

Вид заготовки (литье), из которой должна изготавливаться заданная деталь, указана в рабочем чертеже детали.

Заготовка выбрана таким образом, что ее конфигурация в наибольшей мере соответствует форме заданной детали, что позволяет снизить отходы материала и сократить время обработки. Сокращение времени обработки увеличивает производительность, с учетом большого объема выпуска изделий.

В заготовке учтены припуски на механическую обработку. Для выбранного класса точности (Лт2) по наибольшему габаритному размеру (180) припуски на одну сторону будут составлять 0,7 мм (Таблица 11) |8|. Припуски следует делать только на точные размеры, то есть точность выполнения которых будет влиять на установку данной детали в соответствующую сборку. Так называемые свободные размеры не требуют учета припусков в заготовке, так как не подвергаются механической обработке.

Общий вид и размеры заготовки приведены на чертеже 108ПК.01 . На общем виде показаны размеры с учетом припусков на механическую обработку. В скобках указаны размеры, которые должны получиться после проведения механической обработки.

Маршрутный технологический процесс – это план обработки детали. Разработку будем вести для составленного ранее технологического процесса. На основе маршрутного технологического процесса разрабатывается маршрутная карта и операционная карта для каждой операции. При определении последовательности операций следует руководствоваться общими правилами:

1) в первую очередь надо обрабатывать поверхности детали, которые являются базами для дальнейшей обработки;

2) затем следует обрабатывать поверхности, с которых снимается наибольший слой материала;

3) операции, при которых существует вероятность брака из-за дефектов в материале или сложности механической обработки;

4) далее последовательность операций устанавливается в зависимости от требований точности поверхности, чем точнее должна быть поверхность, тем позднее она обрабатывается;

5) поверхности, которые должны быть наиболее точными и чистыми, обрабатываются последними.

Сегодня существует достаточно много способов обработки металлов и сплавов: отливка в нужную форму, температурная обработка, воздействие электричеством и химикатами. Однако механическая обработка металлов на сегодняшний день остается одним из основных способов изготовления большинства механизмов и деталей к ним. Главная особенность мехобработки металлических деталей заключается в том, что с помощью внешнего воздействия ее параметры меняются, а внутренняя структура – нет.

Для такой работы в основном используются разного рода режущие инструменты: протяжки, резцы, сверла, метчики, фрезы, и т.д. Операции выполняются на специальных металлорежущих станках – для каждого вида механической обработки металла существует свое оборудование. Все операции необходимо выполнять строго в соответствии с технологической картой. При этом строго контролируется выполнение правил техники безопасности.

В рамках данной публикации мы рассмотрим способы и виды механической обработки металла, а также оборудование, на котором производится обработка.

Основные виды и способы механической обработки металла

Ниже перечислим процедуры, способствующие изменению физических или химических качеств, деформации предмета. Прежде чем выбрать подходящий метод, необходимо сравнить все характеристики металлического образца и результат, который нужно получить. Основная цель – преодоление предела упругого деформирования, то есть следует добиться того, чтобы элемент поменял форму и не вернулся в прежнюю обратно.

Фрезерные работы

Вращающиеся фрезы на станке предназначены для фигурной резки круглых заготовок. Они зажимаются между двумя шпинделями, в редких случаях – прикручиваются к одной стороне. Есть устройства с ручным приводом, тогда оператор вручную направляет инструментом с лезвием, а есть те, которые подключены к пульту ЧПУ, то есть имеют компьютеризированное управление. Они работают в автоматическом режиме, рабочий только задает программу наблюдает за процессом.

Зубонарезные работы

Это процедура нарезания и обработки зубьев, например, при изготовлении шестерен. Стружка снимается тонким слоем с помощью специального станка. Сперва происходит черновая механическая металлообработка, затем чистовая. Иногда для упрочнения требуется термообработка с последующей шлифовкой, подгонкой. Инструмент – дисковая фреза, имеющая профиль, соответствующий расстоянию между зубцов.

Токарные работы

С помощью резцов, сверл и разверток с поверхностного металлического слоя снимаются лишние стружки. Образуется нужный узор, впадины, отверстия. Есть два движения – вращение заготовки и воздействие подачи. На токарном станке можно сверлить проемы и развертывать, зенкеровать их, нарезать резьбу, отрезать часть, вытачивать канавки. Результатом будут полученные изделия:

гайки;
втулки;
валы;
шкивы;
муфты;
кольца;
зубчатые колеса.

Электрическая обработка

Технология металлообработки с использованием электрических зарядов подразумевает под собой обработку материала с помощью специального оборудования. Они частично разрушают металлические заготовки.

На электрод, изготовленный из графита или латуни, подаётся высокое напряжение.
Он соприкасается с обрабатываемой поверхностью.
Появляется искра и металл начинает расплавляться.

Чтобы частицы металла не разлетались, в пространство, остающееся между электродом и обрабатываемой поверхностью, заливают специальное масло. Оно улавливает металлические частицы.

Механическая обработка металла: виды и методы

Есть две большие категории – со снятием верхнего слоя и без него. К первым относятся точение, сверление, шлифование, дробление и все, что можно отнести к резанию. В данном случае меняется форма, габариты заготовки.

Если не нужно использовать ничего для образования среза, то применяют давление или удар. Воздействие может быть оказано прессом, водой, воздухом, потоком абразивных частиц. Процедура может быть проведена вместе с термообработкой или в естественном температурном режиме. К этой категории относятся: штамповка, прессование, металлопрокат.

Сварка

Такой вид обработки металла как сварка используется в том случае, если нужно получить неразъемные соединения металлических элементов. Данная технология применяется повсеместно (на крупных и мелких предприятиях, при ремонте металлоконструкций). Соединять детали можно по-разному:

внахлест;
стык в стык;
углами.

Обработку металла данным способом осуществляют на полуавтоматических или автоматических сварочных станках, при помощи ручного инструмента. В качестве источника тепла чаще всего используют электрическую дугу или газовое пламя. Реже соединение деталей происходит за счет теплового трения, ультразвука, энергии лазера или другого вида воздействия.

Автоматические станки не отличаются широким функционалом. Предварительно оператор задает программу. На этом участие человека в процессе заканчивается. Используется данный способ при изготовлении большого количества изделий.

При работе с оборудованием полуавтоматического типа процессом руководит оператор, а присадки в нужную зону подаются посредством специального механизма.

В последнее столетие разработано много новых видов сварки. Популярность приобрели плазменная, электро-лучевая и термитная технологии. В первом случае детали соединяют ионизированным газом, образующим электродугу. Кроме сварки, оборудованием такого типа можно резать металлические заготовки.

Если нужен глубокий (до 20 см) или небольшой (до 10 мм) шов, лучше использовать электро-лучевую технологию. Ее специфика заключается в том, что обработка металла происходит в вакууме. Применяется этот способ сварки нечасто, что объясняется его спецификой.

Термитный вид сварки применяют:

для устранения трещин и дефектов сделанных ранее швов; если нужно обеспечить высокое качество соединений металлоконструкций.

От чего зависит процесс механической обработки поверхности металлов

Нельзя сразу приступить к работе, требуется предварительно создать подробный чертеж с размерами. Затем можно выбрать один из вариантов или их комбинацию, например, сперва отрезать лишнее, а затем обточить. Иногда графические документы требуются и для промежуточных этапов, если их много или они должны обладать высоким классом точности. Выбор в целом зависит от:

материала и его физических, химических свойств;
размеров;
нужной формы;
процедуры;
шероховатости.

Выводы

Обработка металла резанием, несмотря на свой недостаток в виде большого количества отходов, продолжает активно использоваться в различных производственных отраслях.

При резании подвергается деформации форма детали без воздействия на структуру материала, режущий инструмент работает лишь с поверхностью изделия. Если прибавить к этому универсальность, высокоточность и другие плюсы, то они, несомненно, перекроют имеющиеся минусы. Поэтому можно с уверенностью заявить, что, несмотря на появление новых технологий обработки металла, обработка резанием сдаст свои позиции еще очень нескоро.

Используемое оборудование и инструмент для механической обработки металла

В основном это станки и расходные материалы. Крупные приборы можно разделить на ручное управление и с ЧПУ – пультом управления. Первые дешевле и проще в освоении, но они требуют постоянного присутствия и внимания оператора. А вторые позволяют сделать изделия с максимальным классом точности.

Есть также аппараты со скромными габаритами, которые удобны для переноски в руках, например, для шлифовки. Некоторые умельцы делают станочные установки самостоятельно, приведем пример в следующем видео, как в своем гараже сделать токарное приспособление:

Инструмент – это режущая кромка, обычно изготавливаемая из инструментальной стали, поэтому обладающая высокой прочностью.

Точение и сверление

Заготовка закрепляется в шпинделях, которые подключены к электрическому приводу совершают быстрое вращение. Резец закреплен в суппорте и совершает движения, которые либо направлены рукой оператора, либо системой управления. Вытачивать можно конусы, цилиндры и прочие фасовочные детали.

Сверление выполняется с целью образования отверстий. Они не обладают высокой точностью, а являются основой для механической обработки металлов, например, для нанесения резьбы. Также аналогичными процедурами, но с большей точностью, являются развертывание, рассверливание, растачивание и зенкерование.

Особенности художественной обработки

Основы металлообработки включают в себя не только изменение формы и размеров заготовки, но и их декоративную обработку. Мастер может создавать отдельные изделия, или украшать уже готовые металлические конструкции. Существует 4 процесса металлообработки, позволяющих изменить внешний вид детали:

литье;
ковка;
чеканка;
сварка.

Все виды декоративной работы с металлом подразумевают под собой изначальное разогревание заготовки. Чем выше пластичность, тем проще работать с деталями.

Сварочная технология считается новой в сравнении с остальными. Её активное развитие начинается со второй половины 20 века. С помощью сварочного аппарата можно разрезать металлические листы и соединять детали между собой.

Металл является твердым материалом, работая с которым нужно использовать специальное оборудования и разогревать заготовку. Обработка позволяет изменить размер и форму детали, а также улучшить её технические характеристики. С помощью методов декоративной работы с материалом можно украшать изделия, улучшая их внешний вид.

Металлообработка давлением

Это процедура, при которой не страдает целостность – верхний слой остается на месте. Но форма значительно меняется. Это осуществляется посредством штамповки, прессования или ковки. Часто процесс сопровождается нагревом элемента до температуры, превышающей температуру пластичной деформации. Например, кованые детали нагревают, затем делают несколько ударов. А для штампования используется одновременно две металлические фигуры, которые зеркально повторяют друг друга – матрица и пуансон. Между ними зажимается стальной лист.

Обработка с помощью резки

Разрезать можно как металлический лист, так и любой полый или сплошной элемент, например, жгут. Резать можно напрямую или применять фигурную процедуру. В первом случае возможны даже ручные ножницы по листовой стали, а во втором не обойтись без высокотехнологичных станков с пультом чистового управления.

Оборудования с ЧПУ высокого качества и по доступным ценам можно приобрести на сайте . Здесь представлен широкий ассортимент продукции для профессионального производства изделий из металла.

Циркулярной пилой – домашний вариант с невысокой точностью и большой трудозатратностью.
Болгаркой – тоже применяется в основном для использования дома.
Гильотиной – представляет собой станок, где лезвие с большой скоростью и под давлением опускается на рабочую зону.
Ленточнопильным аппаратом – оптимальный вариант, поскольку имеет множество технологических возможностей и дает ровные кромки.
Кислородная металлообработка – подходит для сплавов с низким содержанием легирующих компонентов. На материале может остаться оксидная пленка, которую нужно убрать.
Лазерная – лазер способствует образованию высоких температур, которые направлены на определенное место распиловки. Очень прогрессивный метод.
Плазменная – самый хороший и точный способ, при котором излишки вещества на месте плавления просто испаряются, оставляя очень чистые кромки.

Также резка производится на токарном, фрезерном и ином оборудовании – убирается верхний слой с помощью режущей кромки инструментов.

Сравнительная таблица режимов резания на разных станках

скорость;
глубина;
подача.

вращение резца;
движение шпинделя;
подача.

диаметр и длина сверла;
количество витков на инструменте;
путь (направление) врезания.

число зубьев, их шаг;
глубина;
скорость.

количество зерен на диске;
величина фракции абразивных веществ;
быстрота вращения.

Термические операции механической обработки металла

Для многих результатов требуется нагрев элемента с последующим охлаждением. Это позволяет увеличить прочность, изменить кристаллическую структуру, а также совершить деформации, например, ковку. Различают следующие виды термообработки.

Отжиг

В результате увеличения температуры до предела пластичности с последующим снижением жара вместе с печью уменьшается твердость, но становится проще обрабатывать деталь. Часто используется перед штампованием или ковкой.

Закалка

Это аналогичная процедура, но она включает еще один этап – повышенные градусы держат достаточно долго для того, чтобы структура стабилизировалась. А охлаждение происходит не медленно, а быстро – в минеральном масле или просто в воде. Это нужно для того, чтобы снять внутреннее напряжение, образованное после литья, а также для таких элементов, которые испытывают постоянное механическое воздействие в период эксплуатации.

Отпуск

Это повторный нагрев после закалки, который позволяет закрепить все проявившиеся качества, но при этом снизить повышенную хрупкость. Повторное нагревание значительно менее интенсивное.

Старение

Редко используется искусственная стимуляция процессов, которые происходят при стандартном изменении в течение времени.

Нормализация

Это изменение структуры – если сперва после литья химическая решетка с крупным зернами, то после операции она становится мелкозернистой. Это сильно повышает ковкость, но прочность не страдает. В статье мы рассказали про разные технологии механической обработке металла и показали фото. В качестве завершения темы посмотрим короткий ролик.

Химическая обработка

Чтобы понимать, как влияют химические вещества на заготовку, требуется знать, чем обработать металл. С помощью химикатов очищаются металлические поверхности от ржавчины и грязи. Также применяя гальванический процесс, позволяющий нанести защитное покрытие на заготовку. Химические вещества улучшает показатели устойчивости к коррозийным процессам. Существует несколько методов обработки материала химическими веществами:

Цементация — металл насыщается углеродом.
Борирование — при насыщении материала бором, увеличивается его показатель износоустойчивости.
Хромирование — хромом насыщаются только верхние слои металла. Устойчивость к коррозийным процессам увеличивается, но прочность не изменяется.
Азотирование — применяется для увеличения устойчивости металла к воздействию влаги и механическим повреждениям.

Также материалы могут покрываться защитным слоем алюминия.

Шлифование и фрезерование

Фрезерование — довольно занятная методика обработки металлических сплавов. Эта операция осуществляется с помощью фрез на специальном оборудовании. Принято различать торцевую, фасонную, периферийную и концевую обработку. А также фрезерование бывает получистовым, чистовым и черновыми. С применением фрез делаются всевозможные колодцы, канавки, шпонки, профиля и подсечки.

Шлифование же представляет собой уникальную процедуру, которая предназначена для увеличения качества поверхности и удаления лишнего металлического слоя. Такая мехобработка, как правило, осуществляется на финальной стадии производства детали, то есть она является чистовой. При этом применяются абразивные круги, поверхность которых усеяна множеством режущих зерен и абразивных частичек. В процессе работы заготовка подвергается сильному нагреву, потому мастера используют специальные жидкости для охлаждения и смазки.

Так специалистам удается предотвратить нежелательную деформацию или надкол обрабатываемого материала при работе. Мехобработка цветных металлических сплавов производится с применением приспособлений с алмазными рабочими элементами. Это позволяет добиться максимального качества создаваемого элемента.

Механическая обработка

Механическая обработка деталей - процесс снятия металла с заготовки режущими инструментами с целью получения необходимой формы, точности размеров и чистоты поверхности, заданных чертежом детали. Точность и чистота поверхности деталей машин, назначаемые конструкторами, в подавляющем большинстве случаев обеспечиваются лишь обработкой резанием на металлорежущих станках.

Таким образом, задача механической обработки - придать заготовкам окончательную форму, чтобы они соответствовали рабочим чертежам деталей.

Большинство методов механической обработки деталей режущими инструментами применяются во всех машиностроительных производствах, причем степень совершенства этих методов зависит главным образом от масштаба производства и общего технического уровня.

В результате механической обработки на станках получают детали машин с различным расположением внутренних и наружных цилиндрических, конических, плоских и фасонных поверхностей. Чтобы получить ту или иную поверхность детали, в процессе механической хобработки заготовки необходимо выполнять различные движения узлов и частей металлорежущих станков. Все движения в металлорежущих станках делят на рабочие (основные) и холостые (вспомогательные).

Движения рабочих органов станка, в результате которых с обрабатываемой заготовки снимается слой металла в виде стружки или изменяется состояние обрабатываемой поверхности (например, при обкатке), называют рабочими (основными) движениями. Движения, при которых с обрабатываемой заготовки металл не срезается и инструмент не изменяет состояния обрабатываемой поверхности, называют холостыми движениями (подвод суппорта, установка заготовки и др.).

Рабочее движение, скорость которого больше скорости остальных рабочих движений и которое определяет скорость отделения стружки, называют главным движением, а скорость этого движения называют скоростью резания. Остальные рабочие движения называют подачей.

На обрабатываемой заготовке при снятии с нее слоя металла различают следующие поверхности:

Обрабатываемая поверхность — поверхность, которая срезается в результате обработки;
Обработанная поверхность — поверхность, получающаяся в результате снятия слоя металла;
Поверхность резания — поверхность, образуемая на обрабатываемой заготовке режущим лезвием резца в процессе работы

Механическая обработка деталей характеризуется:

низким коэффициентом использования металлов: 0,5—0,8 (с повышением серийности производства коэффициент повышается);
высокой трудоемкостью и зарплатоемкостью обработки;
многооперационностью технологических процессов обработки;
высокими требованиями к качеству технологического оборудования и организованности процессов;
высокими требованиями к качеству изготовления детали в соответствии с технологическим процессом.

Процесс мехобработки деталей, как и любой другой высокотехнологичный процесс, состоит из целого ряда этапов. Для получения действительно качественной продукции каждый из них должен быть выполнен на наивысшем уровне.

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.

Станки для механической обработки деталей

При механической обработке деталей используют различные станки: токарно-винторезные, фрезерные, поперечно-строгальные, сверлильные, коорди-натно-расточные, шлифовальные, профилешлифовальные, координатно-шлифовальные, электроискровые, ультразвуковые, гравировочные, опиловочные, фасонно-строгальные.

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

Существует большое разнообразие типов и моделей металлорежущих станков для механической обработки. Они различаются по виду технологических процессов, осуществляемых на данном станке, типу применяемых инструментов, степени чистоты обрабатываемой поверхности, конструктивным особенностям, степени автоматизации, числу важнейших рабочих органов станка.

По виду обработки и виду режущего инструмента металлорежущие станки называются токарными, сверлильными, фрезерными, шлифовальными и т. д.

В зависимости от чистоты обработанной поверхности станки делят на обдирочные, чистовые, отделочные, доводочные, а по конструктивным особенностям — на горизонтальные, вертикальные (сверлильные, фрезерные, протяжные вертикальные и горизонтальные). По степени автоматизации станки делят на автоматы, полуавтоматы, станки с программным управлением.

Среди оборудования механических цехов машиностроительных заводов наибольшее место занимают токарные станки (до 50% от общего парка станков). На токарных станках обрабатываются заготовки с цилиндрическими, коническими, сферическими, фасонными и торцовыми поверхностями.

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.

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.

поковка;
прокат;
литье;

обработка на токарно-винторезном станке;
обработка на токарно-карусельном станке;

фрезеровка пазов;
фрезеровка шлицев;
фрезеровка канавок;
фрезеровка зубьев;

долбление зубьев;
долбление пазов;
долбление шлицев;

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

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).

Читайте также: