Опиливание металла: суть операции, инструменты, методы

О чем речь? Опиливание металла – обработка заготовок с помощью напильника или аналогичного инструмента для придания нужной формы, размера или шероховатости поверхности. Метод позволяет точно корректировать детали, удалять излишки материала и подготавливать для дальнейшей обработки.

Где используется? Опиливание применяется в слесарных работах, машиностроении, производстве инструментов и ремонте оборудования. Оно особенно востребовано там, где требуются высокая точность и аккуратность при обработке металлических деталей.

Суть опиливания металла

Комплекс работ по снятию слоев материала с поверхности металлической заготовки называют опиливанием металла.

Все способы опиливания металла направлены на придание заготовке требуемой формы и нужных размеров. Это необходимо для взаимной подгонки разных металлических деталей и выполнения других работ с ними.

С помощью напильников ведется обработка, в частности, плоскостей, криволинейных поверхностей, пазов, различных отверстий, канавок заготовок. При этом оставляют совсем небольшие припуски (0,015-0,55 мм). Погрешность во время выполнения работ не превышает 0,1. В некоторых случаях максимальное значение составляет всего 0,005, что говорит о высоком качестве данного вида металлообработки.

Инструменты для опиливания металла

Все используемые при опиливании металла инструменты и приспособления снабжены режущими насечками, которые могут иметь разную конфигурацию.

Фото: EyeEm / Freepik

Рассмотрим каждый вариант подробнее.

• Простая насечка применяется для обработки мягких металлов — свинца, алюминия, латуни и т. п. Таким же инструментом допустимо обрабатывать деревянные заготовки. Во всех случаях происходит снятие достаточно широкой стружки.
• Двойная перекрестная насечка пригодна для обработки более твердых материалов (сталь, чугун). Используются два инструмента: главный и вспомогательный.

Сперва необходимо установить их под определенными углами. Главный располагается под наклоном в 25 градусов, а дополнительный — под наклоном в 45 градусов. Это обеспечивает особый порядок обработки. Первой насечкой снимается верхний слой, а вторая этот слой измельчает в мелкую стружку.

Особое значение имеет расстояние между зубцами — у вспомогательного инструмента оно немного меньше, чем у главного. Благодаря этому обеспечивается взаимное перекрытие зубьев в процессе работы и, как результат, низкая степень шероховатости поверхности обрабатываемой детали.

• Дугообразная насечка необходима, когда требуется максимально качественно обработать деталь. Обработка таким напильником ведется сразу после фрезерования. Превосходное качество обеспечивается благодаря наличию больших углублений между зубцами инструмента. Обычно так обрабатываются заготовки из меди и других нежестких металлов.
• Точечная (рашпильная) насечка позволяет наиболее комфортно и оптимально распределять стружку. На металлическую заготовку при этом воздействуют специальные зубила-тригранники, образуя на поверхности заготовки незначительные расположенные в шахматном порядке углубления.

В рамках опиливания обработка металла может вестись либо стандартными, либо специальными напильниками (рашпилями, надфилями и пр.). Также активно применяются механизированные способы.

Для начала перечислим основные виды специализированных инструментов:

• пазовые напильники (для опиливания узких пазов);
• тарированные напильники (для выявления показателя жесткости);

• алмазные напильники (для доводки других инструментов);
• специальные напильники для опиливания деталей из легкосплавных и неметаллических заготовок;
• напильники с плоским и квадратным профилем и с фрезерованными зубьями (для обработки изделий из чугуна и цветных металлов);
• напильники с прямоугольным сечением (для финальной обточки заготовок после их резки на станках).

Опиливание металла различными напильниками выполняется в зависимости от конкретных целей и используемых материалов.

Теперь рассмотрим общеслесарный инструментарий.

Последний критерий разберем подробнее.

Итак, исходя из конфигурации рабочих частей инструментов различают:

• Плоские напильники.
• Заостренные напильники.
• Круглые напильники (для опиливания закругленных углов в заготовках).
• Полукруглые напильники (для обработки отверстий больших диаметров, а также вогнутых поверхностей больших радиусов и плоскостей с углом наклона более 30 градусов).
• Ромбовидные напильники (для опиливания и снятия заусенцев с деталей в форме диска или звезды, а также для обработки пазов с углами более 15 градусов).
• Квадратные напильники (для формирования многоугольных отверстий и для обработки узких плоскостей).
• Трехгранники (для заточки пил по дереву и обработки углов более 60 градусов).

Фото: EyeEm / Freepik

Существуют также инструменты с ножовочным полотном. С их помощью создаются режущие кромки, а также обрабатываются канавки, различные пазы, внутренние углы, прямоугольные и трехгранные отверстия.

Отдельно выделяют рашпили, необходимые для обработки деталей из мягких металлов и неметаллических изделий (деревянных, пластиковых, кожаных, каучуковых и пр.).

Надфили отличаются относительно малой длиной рабочей части (5 см, 6 см или 8 см). В поперечном сечении такой инструмент соответствует размерам режущих инструментов общего назначения.

По форме различают пазовые, трехгранные и овальные надфили. Каждая разновидность в свою очередь может иметь одну из трех длин, указанных выше.

В качестве материала для изготовления надфилей используют сталь марок У13А и У13. Инструмент обладает множеством насечек, пронумерованных от 1 до 8, а также 0 и 00.

С помощью надфилей производят чистовую отделку небольших отверстий, труднодоступных поверхностей и профильных участков обрабатываемых деталей. Данные инструменты в основном используются в отраслях, требующих максимальной точности обработки (ювелирное дело, гравировка, лекальное производство и т. п.).

Правила ручного опиливания металла

Техника безопасности при опиливании металла требует здесь особого размещения напильника во время работы. Инструмент необходимо взять в правую руку за рукоятку, расположив большой палец вдоль нее и охватив остальными пальцами. Левой рукой нужно прижимать рабочую часть напильника к заготовке и во время обработки двигать напильник обеими руками — вперед на рабочем такте с прижатием) и назад на холостом такте (без прижатия).

Контакт инструмента с деталью не должен прерываться во избежание потери опоры и изменения положения инструмента. Напильник в процессе этого необходимо удерживать горизонтально, чтобы на поверхности заготовки не образовались неровности.

Широкие плоские поверхности обычно обрабатываются продольным, поперечным либо перекрестным штрихом. В первом случае обработку ведут слева направо с перекрытием на обратном движении примерно в 1/3 ширины рабочей части напильника. Затем осуществляют повторный проход, двигаясь уже от правого края к левому.

Правила безопасной работы при опиливании металла в случае поперечного штриха требуют на рабочем такте смещать напильник одновременно вправо и влево на полную ширину рабочей части инструмента.

Перекрестный режим считается самым точным и производительным. При этом обработка ведется сначала справа налево, а затем слева направо. Если опиливается цилиндрическая заготовка, ее предварительно зажимают в тиски, а затем обрабатывают колебательными движениями инструмента.

Важное при ручном опиливании металла правило: обработку вогнутых поверхностей включая отверстия и пазы, ведут круглыми или полукруглыми напильниками. При этом осуществляется одновременно поступательное и вращательное движение инструментом. Радиус кривизны рабочей части напильника всегда должен быть меньше радиуса кривизны поверхности.

Обработанная зона контролируется по размерам и форме. В первом случае работа проверяется кронциркулем, нутрометром и штангенциркулем. Контроль формы поверхности выполняется угольником, лекальной линейкой, проверочной плитой и специальными шаблонами.

Плоские и тонкие металлические детали опиливаются с применением раздвижных стальных рамок. Каждое такое приспособление состоит из двух закаленных планок, между которыми фиксируется обрабатываемая заготовка. Рамка в свою очередь зажимается в тисках. Деталь обрабатывается до момента касания верхней плоскости рамки рабочей частью инструмента. Это дает возможность не проверять впоследствии корректность выполненной работы.

Механизированное опиливание металла

Ручная обработка может давать недостаточную точность. При этом процесс занимает иногда достаточно много времени.

Для такого опиливания применяется разное оборудование. Рассмотрим станки с роторным и с возвратно-поступательным механизмами.

Оборудование первого типа работает на основе пневматического или электрического привода, а также на гибких валах. Сюда относят фасонные вращающиеся головки и абразивные круги. Станки с возвратно-поступательным механизмом преобразуют вращательное движение в поступательное.

Для быстрого выполнения работы с высоким качеством используется опиловочное пневматическое оборудование. Технология опиливания металла в данном случае основана на применении сменных зажимных патронов. Допускается установка абразивных кругов и вращающихся напильников самых разных размеров и форм.

Пневматический принцип действия такого оборудования заключается в подаче отработанного воздуха на опиливаемую заготовку. Это позволяет быстро и безопасно снимать стружку с поверхности детали.

Фото: Romanovwoodworking / Freepik

В станках на основе возвратно-поступательного движения энергия передается от рукава приспособления, напоминающего бормашину. Основой такого оборудования является каркас, на котором смонтированы зажимные патроны для установки различных напильников. В таких условиях обеспечивается наиболее эффективное вращение вала.

Механизированный процесс опиливания металла нельзя считать полностью автоматизированным. Оператор должен принимать участие в работе, руководствуясь знанием всех нюансов такой обработки.

Тем не менее, опиливание на станках занимает гораздо меньше времени, чем ручная обработка. Необходимо лишь контролировать степень нажатия инструмента и своевременно направлять этот инструмент на нужные участки заготовки.

Наибольший объем работ выполняется именно на механизированных станках, позволяющих оперативно менять рабочие органы (напильники, ножовочное полотно и пр.).

Для удаления стружки применяется отработанный воздух, подаваемый под давлением.

Часто задаваемые вопросы об опиливании металла

Что собой представляет химическое опиливание металла?

Поверхность в данном случае обрабатывается химикатами. При этом происходит растворение или отделение слоев металла. Такая методика применяется, например, в случаях, где ручная или механизированная обработка затруднена или невозможна.

Как правильно подготовить рабочее место для ручного опиливания металла?

Деталь нужно зажать в тисках так, чтобы обрабатываемая поверхность находилась на высоте 4-8 мм над губками тисков.

Эти приспособления представляют собой предохранительные губки, выполненные из низкоуглеродистой стали, алюминия, цинка или меди.

Какие используются приемы опиливания металла?

Перечислим наиболее часто применяемые приемы.

• Поперечная обработка. Таким способом чаще всего снимаются значительные припуски с деталей.
• Продольная обработка. Используется для придания прямолинейности и в большинстве случаев комбинируется с поперечным опиливанием.
• Круговая техника. Применяется при наличии большого числа неровностей. Обработка ведется личными и бархатными напильниками.
• Перекрестная техника опиливания металлов. Обеспечивает наилучшее качество работы. Сперва обработка ведется косым штрихом слева направо, затем опиливание осуществляется прямым штрихом. Завершают обработку косым штрихом справа налево.

На практике также применяются специальные методики для работы с криволинейными поверхностями.

Итак, опиливание заготовок из металла позволяет добиться нужной формы изделий. Таким образом обрабатываются как металлические, так и неметаллические детали. Для повышения производительности работ пользуются различными средствами механизации.

Изображение в шапке статьи: kos-51 / Freepik