Обработка металла резанием: что это такое, основные виды и способы металлообработки

• By: Семантика
• Без рубрики
• Comment: 0

Содержание статьи

1. Как происходит процесс
2. Применение технологии
3. Теория и практика
4. Особенности применения станков
5. Особенность резки
6. Применение токарного станка — основной вид обработки металлов резанием
7. Как можно обрабатывать металл
8. Повышение стойкости токарного станка
9. Фрезерование как технология обработки металлов резанием
10. Особенности шлифования
11. Обработка металлов резанием по технологии плазменной резки — что это такое
    • Ключевые преимущества
    • Экономия времени и средств
12. Особенности лазерного метода
13. Газовый способ
14. Вывод

Все виды металлообработки делятся на категории по типу воздействия на материал. Одним из самых распространенных способов обработки металла является резание. В статье подробно расскажем о процедуре и подвидах.

Как происходит процесс

Суть операции заключается в снятии верхнего слоя с заготовки посредством режущего инструмента. Глубина среза определяется целью. Основная задача — придание стали нужной формы. Нет универсального прибора, который может справиться с любым изделием, поскольку каждое имеет различные линии, размеры. Вместе с разнообразием деталей производят и большое количество станков. Также есть много технологий, которые осуществляют обработку материалов резанием, к ним относят:

• точение — для цилиндрических стальных элементов;
• сверление — для образования сквозных и глухих отверстий;
• фрезерование — для работы с плоскими и фасонными поверхностями;
• строгание — для снятия верхнего слоя;
• долбление — для формирования пазов и канавок, зубьев;
• шлифование — для достижения нужной степени шероховатости.

Это неполный перечень, но наиболее популярные установки. Следует отметить, что оборудование имеет разную степень универсальности и автоматизации.

Применение технологии

Раскрой стальных конструкций производится посредством металлообработки резанием в крупных цехах, а также в домашних условиях. На производстве такое металлообрабатывающее оборудование стоит фактически на каждом заводе, где ведется работа с металлическими конструкциями — от создания самых крупных многотонных деталей до микроскопических электронных плат. Все сферы машиностроения (авиастроение, судостроение, автомобилестроение и пр.), а также изготовление продукции массового потребления (бытовая техника, мебель с металлическими элементами) применяют технологию резания.

Теория и практика

Теоретические труды по металлообработке начали появляться в 19 веке вместе с первыми аппаратами. Основная задача науки — увеличение скорости обработки при сохранении статичности и стойкости резца, а также:

• поиск и развитие альтернативных методов (это плазменная, газовая, лазерная резка);
• минимизация возникновения тепла при трении;
• способы охлаждения конструкции.

Научные разработки тесно связаны с результатами исследований по материаловедению, поскольку основным направление этой науки является изучение физических и химических характеристик сплавом — их прочность, твердость, температура пластичности и пр.

Особенности применения станков

Несмотря на одинаковую суть процесса — механическое снятие верхнего слоя, сама процедура может производиться по-разному. Основное отличие заключается в двух параметрах:

• как происходит подача — движется заготовка или нет, например, в токарном станке она вращается;
• как двигается инструмент и его особенности.

Основой для остальных режущих кромок является резец. Он наиболее универсален и может производить многие операции, другие изделия — его модификации. Заготовка устанавливается в специальных зажимах на станок, закрепляется в шпинделях. Затем в суппорте зажимается инструмент — фреза, сверло, резец, шлифовальный диск и пр. Весь инструментарий подбирается в зависимости от твердости металла и его качеств.

Особенность резки

Вне зависимости от основного используемого метода обработки металлов резанием, проявляется закономерность — около 20% от материала становится излишком, стружкой. Фактически все классические процедуры отвечают данному требования, кроме, пожалуй, шлифования. Но шлифовка — это часто финишная металлообработка, до которой также производилось точение или фрезеровка. Это экономически невыгодно, но поделать ничего нельзя. Однако современные станки, работающие по принципу лазерной или плазменной резки, производят настолько точный срез, а также тонкую распиловку, что количество отходов становится минимальным. Это общее замечание, а теперь перейдем к частностям.

Применение токарного станка — основной вид обработки металлов резанием

Оборудование устроено так. Есть станина — это крепкое основание, которое монтируется на фундаменте, чтобы выдержало вес самой установки вместе с обрабатываемым материалом. По бокам — передняя и задняя бабка. Одна просто играет роль держателя, а вторая содержит внутри себя движок и передает вращательное движение через шпиндели заготовке. Она, в свою очередь, вращается с выбранной оператором скоростью. Установка может быть горизонтальной (чаще) и вертикальной. Вторая подача идет на суппорт, в котором зажат резец. С помощью ручки и колеса управления резчик передвигает инструмент для обработки резанием. Есть станки с ЧПУ. На них высокая степень автоматизации — вплоть до установки заготовки и снятия детали, а также выполнение дополнительных функций — стружкоотведение и подача смазочно-охлаждающей жидкости. Работать можно с цилиндрами и конусами — полыми и сплошными.

Как можно обрабатывать металл

Преимуществом данного метода является то, что при воздействии резца подвергается изменениям только верхний слой, но сама структура не меняется, не деформируется, не нарушаются прежние прочностные и иные качества стали. Это выгодно по сравнению с любой термообработкой или химической управляемой реакцией, а тем более сравнив с обработкой давлением. Посмотрим видео с перечислением основных способов:

Повышение стойкости токарного станка

При контакте одного металла с другим естественным образом происходит быстрое стачивание инструмента, а основное условие работы — это поддержание высокой степени заточки режущей кромки. В ходе решения данной проблемы инженеры рассматривали, какой материал лучше и дольше будет эксплуатироваться во время точения. Изначально применялась классическая инструментальная сталь с высоким количеством углерода. Она очень прочная, но все же не удовлетворяла потребностей разработчиков. Затем химический состав сплава изменили. добавив вольфрам. Элемент привел к повышенной твердости, а вместе с тем стало возможным проводить процедуру металлообработки быстрее, поэтому такое оборудование назвали быстрорежущим. Но и данная скорость не удовлетворяла инженеров. Теперь используют совершенные сплавы с максимальной стойкостью к повышенным температурам. Они выдерживают температурный нагрев до 100 градусов, поэтому не деформируются в процессе работы. Как мы знаем, чем выше скорость. тем сильнее нагрев, поэтому данные материалы помогли решить вопрос о скоростном режиме.

Фрезерование как технология обработки металлов резанием

Фреза — более универсальный вариант резца. Этот инструмент вытесняет и строгание, на заводах более не устанавливают строгальные станки, поскольку фрезерный позволяет производить множество операций. Заготовка располагается вертикально или горизонтально, в зависимости от конструктивных особенностей оборудования. Затем деталь приходит в движение, подача — продольная, фреза начинает вращаться. Взаимодействие двух одновременных подач и возможность работать в нескольких плоскостях и системах координат способствует тому, что можно добиться разнообразных форм и работать со сталью даже в труднодоступных местах.

Особенности шлифования

Задача шлифовального оборудования — снятие тонкого верхнего слоя с целью устранения видимых дефектов, выравнивания и вреза, и достижение необходимой степени шероховатости. Станок оснащен абразивным диском. Это основной инструмент шлифовки. Поверхность и торцевая часть обмазаны специальным составом, который удерживает мелкие частицы абразива. Зерна могут быть различные фракции, они расположены симметрично и повернуты разными углами, режущими кромками, чтобы производить частичное снятие стружки.

Обработка металлов резанием по технологии плазменной резки — что это такое

Во время процесса электродуга, как при сварке, возникает между электродом (или металлической поверхностью) и соплом. В плазмотрон поступает струя сжатого воздуха под высоким давлением. Здесь происходит моментальный нагрев от 8 000 градусов и более, до 30 тыс. Кислород ионизируется, поскольку проходит через электрическую дугу. Получается, что образуется плазма, то есть раскаленная струя воздуха под высоким давлением, обладающая зарядом. Проходя через сопло, поток развивает невероятную скорость — около 3 метров в секунду. Под воздействием плазмореза металл просто начинает плавиться, а кислород выдувает расплавленные капли.

Ключевые преимущества

К достоинствам следует отнести:

• высокая обрабатываемость металлов резанием — можно использовать даже тугоплавкие и прочные материалы;
• большая скорость;
• любое направление сопла, возможность художественной резки;
• максимальная толщина стали;
• хорошее качество кромки;
• экологическая чистота, малый выброс веществ в атмосферу;
• безопасность, поскольку нет взрывоопасных баллонов.

Экономия времени и средств

Так как срез получается чистым, а количество отходов минимальное, что в свою очередь сэкономит бюджет, ведь не требуется финишная обработка. Дополнительное преимущество — короткий срок выполнения операции и возможность установки ЧПУ. Это позволяет сократить длительность работы оператора.

Особенности лазерного метода

Инновационный способ, который получил широкое распространение. Одно из достоинств — возможность работы не только с металлами, но и с деревом, пластмассой.

Описание

Лазерное излучение точечно нагревает сталь, она начинает плавиться, а затем испаряться. В зону работы подается газ (чаще всего кислород), который помогает избавиться от остатков, а также охлаждает область. Из-за высоких энергетических затрат способ используется только с тонколистовыми изделиями.

Преимущества метода

К достоинствам следует отнести:

• Нет механического контакта, поэтому минимизирован риск деформации даже самых хрупких деталей.
• Толщина обрабатываемого листа — от 0,2 до 300 мм в зависимости от материала.
• Высокая скорость.
• Небольшое количество отходов.
• Чистый срез.
• Максимальная точность.

Газовый способ

Второе название — кислородная резка. Струя газа воздействует на уже разогретую до 1100 градусов заготовку. Под воздействием кислорода происходит процесс горения. А сам поток выдувает остатки сплава. Необходимо отметить, что при взаимодействии происходит окисление крайнего среза, поэтому необходима последующая шлифовка.

Вывод

В статье мы рассказали про виды и основы обработки такого материала, как металл резанием. Способов множество, но технология остается прежней и используется повсеместно. Обращайтесь в ООО «Роста», если вы решили купить приспособления для промышленного пользования. У нас в наличии и на заказ имеются ручные и полуавтоматические ленточнопильные станки, а также маятниковые, вертикальные и двухстоечные агрегаты. Цена на товары снижена в 1.5 — 2 раза по сравнению с зарубежными аналогами. Чтобы уточнить интересующую вас информацию, свяжитесь с менеджерами, мы с радостью поможем в выборе оборудования.