Виды механической обработки и их преимущества

О чем речь? Виды механической обработки предназначены для изменения формы и размеров заготовок. Выбор подходящего способа зависит от сложности задачи и используемого материала.

Какие? Два основных типа обработки — со снятием верхнего слоя и без него. А виды варьируются от традиционных, например, сверление или фрезеровка, до современных, использующих ультразвук.

Значение механической обработки

Все металлические конструкции так или иначе подвергаются механической обработке, чтобы обрести свою финальную форму. Это единственный из видов воздействия на металл, при котором не меняется структура сплава и его состав. Перемены происходят только в конфигурации или размерах металлической заготовки. Конечно, все подобные процессы строго регламентированы и выполняются по ГОСТу.

Для того, чтобы детали соответствовали требованиям в чертежной и технической документации, их подгоняют путем такой обработки. Теперь заготовки становятся полноценной частью механизма и могут быть установлены как элемент работающего прибора или машины.

Механическая обработка металлических изделий не меняет характеристики исходного материала. Она выполняется исключительно для изменения визуальных параметров (формы, размера) заготовки по необходимым технологическим требованиям. Несомненными плюсами всех видов механической обработки можно считать:

• эффективность;
• быстроту исполнения всех видов технологических операций;
• создание деталей с точной геометрией по заданным параметрам;
• способность обрабатывать изделия сложной формы.

Такой способ технологической подготовки деталей подходит для многих металлов и металлических сплавов.

Способы механической обработки металлов

В настоящее время промышленность использует два основных вида механической обработки металла.

В первом случае верхний слой металлической заготовки не стачивается и не снимается. Придание формы заготовке осуществляется путем нанесения ударов или давлением. К таким видам механической обработки деталей относятся ковка, штамповка, прокат. Также изделия подвергают волочению или прессовке.

Каждый отдельный металл или сплав диктует условия для своей обработки. Цветные металлы обычно подвергают ковке, а черные — штампуют.

Вторая группа методик включает операции, которые убирают поверхностный слой с помощью наточенного инструмента. Так деталям и заготовкам можно придать формы и другие параметры, которые необходимо соблюсти по техническим документам или чертежам.

До начала производства и обработки металла детали подгоняются, чтобы размер припусков был минимален. Так можно снизить затраты на производство и трудоемкость всего процесса. Для сокращения объема припусков используют резание. Подвидами этого метода являются точение, шлифование, сверление, зенкерование, фрезерование, долбление и другие, которые позволяют уменьшить деталь, но обеспечить надлежащие размеры готового изделия.

Также нужно отслеживать необходимый класс точности обработки, припуски. Свойства самого сплава или металла также учитываются.

Основные виды механической обработки металлов

Технологическая обработка изделий предполагает применение разных способов. Они комбинируются или используются отдельно. Это зависит от запланированного результата, свойств материала и типа заготовок.

Ниже описаны самые популярные методы современной промышленности, к которым прибегают на производствах для подготовки металлоизделий к сборке и работе.

Нарезка резьбы

Резьба — важный элемент для соединений. Во многих отраслях используются шпильки (а также винты, болты и гайки), и потребность в них высока. Соответственно, ни одно производство не обходится без этого метода обработки.

Есть три основных методики нарезки резьбы:

• Токарная. Выполняется специальными резцами. Сама деталь закрепляется в держателе станка, а резец ставится плотно к поверхности заготовки. После чего он прокручивается в двух направлениях по оси будущего изделия, выпиливая резьбу. Так обычно изготавливают внешнюю резьбу на деталях цилиндрической формы (валах, втулках).
• Нарезные плашки и метчики. Такая плашка обладает уникальной геометрией и зубцами, которые постепенно подпиливают металл, заглубляя резьбу. На метчиках есть режущий край с выступами. Они вращаются и создают резьбу. Так можно обрабатывать детали даже ручным методом.
• Накатывание резьбы. Этот вид механической обработки для создания резьбы без обрезки лишнего металла. Существует резьбонакатывающий валок, который катается по заготовке, выдавливая резьбу. Таким способом удобно обрабатывать мягкие сплавы, это повышает прочность и надежность резьбового соединения. Также он полезен, если потребуется повторная нарезка или исправление накатанной резьбы.

Как уже было сказано, все методы нарезки резьбы применяются в соответствии с конкретной задачей, типом материала, формой и ее расположением, требованиями техдокументации.

Зубофрезерование

Этот способ применяется, чтобы сформировать зубья на шестеренках и зубчатых колесах. Зубофрезерование дает возможность точно выпиливать зубья нужного размера, а также учитывать профиль и угол наклона детали. Зубофрезерный станок, в который вставлен инструмент (фреза), создает все необходимые формы на поверхности заготовки. Профиль фрезы аналогичен требуемому профилю конечной детали.

При фрезеровке деталь придвигается к станку постепенно. Форма получается после обтачивания лишнего металла. Для каждого отдельного зубца шестеренки процесс производства повторяется.

Фрезерование

Фрезеровка — это вид механической обработки изделия, при котором образуются формы, технологические отверстия, пазы и разные поверхности на изделиях. Фрезеровку выполняет станок с особой оснасткой (фрезой).

Сама заготовка прикрепляется к столу, а фреза выполняет запрограммированные действия. Она движется, вырезая лишнее и создавая нужные формы и углы. Фрезерные станки дают возможность делать и плоские изделия, и объемные детали. Также можно проводить обработку поверхности металла внутри и снаружи.

Сверление

При помощи сверления можно проделать отверстия разного диаметра и глубины. Для этого используется сверло, которое должно быть выполнено из материала, превосходящего по твердости металл заготовки. Сверло имеет острый конец, способный быстро вращаться.

Для получения отверстия сверло нужно поместить в шпиндель, а будущую деталь закрепить. После запуска сверлильного станка сверло будет вращаться и поступательно двигаться. Раньше такой процесс был только ручным, сейчас на производстве отверстия делают уже станки.

Зенкование

Если необходимое углубление имеет форму конуса или уплощенную цилиндрическую форму, как головка болта, то используется зенкование.

Оснастка для зенкования называется зенкер. Эта насадка имеет коническую (плоскую) форму с острым концом и режущими кромками. Как и сверло, он крутится и поступательно движется, давя и формируя отверстие.

Точение

Точением получают цилиндрическую форму детали. Токарный станок с резцом помогает сформировать этот вид заготовки.

Будущая деталь крутится вокруг своей оси, позволяя резцу убирать металл и делать необходимые размеры цилиндра. Точить заготовки таким образом можно как снаружи, так и внутри, получая отверстия и полости.

Обработка с пластинчатой деформацией

Этот вид механической обработки помогает создать изделие с нужными размерами и формой.

Основные методики:

• Прессование. Пресс формирует заготовки нужной формы. Он сжимает их, делая листовые или уплощенные детали с нужными геометрическими параметрами.
• Волочение. Используется тогда, когда нужно изменить диаметр длинного исходного изделия, например проволоки или стержня. Заготовка проходит через станок, где сдавливается и деформируется. Такой метод позволяет создавать проволоки разного диаметра и образовывать на них различного качества поверхности.

• Прокат. Специальный прокатный стан сжимает и деформирует заготовку из металла. Он делает новые формы и размеры (плоские листы, полоски, угловые профили) по указанным в техзадании параметрам.
• Штамповка. Две пресс-формы с сильным давлением соединяются, продавливая металлическую заготовку между собой. Таким способом очень удобно создавать плоские рельефные детали по типу автомобильных кузовов, профильных изделий или металлическую упаковку.
• Ковка. В этом методе дополнительно используется высокая температура. Металлическая заготовка раскаляется, а затем частично подвергается деформации молотком или прессом специальной формы. Ковка как вид механической обработки дает возможность менять форму и размер изделия, изготавливать прочные корпуса из металла.

Все эти методы обладают своей уникальностью и преимуществами. Выбор происходит на основании задач и требований для создания металлоизделий.

Воздействие ультразвуком

Здесь звуковые волны с высокой частотой, достигая поверхности детали, удаляют грязь и верхние слои металла.

Именно они создают эффект кавитации, когда постоянно формируются и лопаются с большой силой микропузырьки на поверхности металла. Так происходит удаление загрязнения.

Электроэрозионная обработка

Чтобы очистить и обработать металл, можно использовать разряд электротока. Такая обработка происходит на основе разрядной эрозии, когда высокочастотный ток образует искры между электродом на инструменте и металлической заготовкой.

Диэлектрическая жидкость создает охлаждающий и изоляционный слой. В нее погружаются электрод и будущая деталь. Когда разряд попадает на поверхность, начинается эрозия металла, и он удаляется.

Гидроабразивная обработка

Еще один вид механической обработки материалов, при котором используется смесь воды и абразивных частиц. Он выполняется посредством направления на поверхность заготовки высокоскоростного и точного потока.

Сопельная насадка подает воду, смешанную с абразивом, создавая ускорение и фокусировку потока. На заготовке грубые частицы счищают верхний слой, меняя толщину изделия, его форму. Также гидроабразивная обработка дает возможность делать отверстия, вырезы и подобные элементы.

Обработка абразивами

Является механической обработкой, проводимой путем действия абразивных поверхностей на заготовку. Выделяют несколько методик обработки:

• Шлифовка. Металл обрабатывают шлифовальной бумагой, камнем или абразивным кругом.
• Полировка. Различные специальные пасты, жидкости и средства с мелкой зернистостью позволяют отполировать поверхность металла до глянцевого блеска.
• Хонингование. Хонинговальные головки полируют и финально обрабатывают поверхности, находящиеся внутри детали (в отверстии, канале или цилиндре).

Абразивы широко применяют на разных промышленных производствах, чтобы получить нужную форму, размеры или качество поверхности деталей и механизмов.

Часто задаваемые вопросы о видах механической обработки

Какое оборудование и инструменты нужны для различных видов механической обработки?

Токарные станки, пожалуй, самые известные из всего оборудования для производства. Впервые они появились в XIX веке, и с тех пор принцип их работы не изменился — они выполняют обработку металла при помощи сменных инструментов, которые устанавливаются при необходимости. Это могут быть различные по размеру и диаметру резцы, сверла, фрезы, шлифовальные диски.

На крупных заводах и металлообрабатывающих предприятиях уже используются автоматизированные линии станков, управление которыми осуществляется при помощи программирования.

На таких машинах обычно устанавливается числовое программное оборудование, показывающее быструю скорость и точность при производстве сложных геометричных изделий. Это помогает снизить влияние человеческого фактора, уменьшает количество дефектных деталей и брака.

Какие основные операции выполняются при механической обработке изделий?

Обычно используются:

• резка;
• обработка на токарном станке;
• прессовка;
• обработка под действием температуры.

Какие виды механической обработки самые популярные?

Распространенные способы обработки — это токарный, фрезерный и сверлильный.

Механическая обработка обладает несомненными плюсами. С ее помощью можно придать деталям требуемые формы, размеры и изменить поверхности большого разнообразия металлов. Она достаточно легко автоматизируется, а потому очень производительна. Эти достоинства делают механическую обработку основной технологией для изготовления качественных и высокоточных изделий.