Токарная обработка металла

Оборудование и инструмент

На токарных станках производят обработку заготовок при их вращении вокруг горизонтальной и вертикальной оси. Основной применяемый инструмент — резцы. Все токарное оборудование маркируется цифрой «1» и делится на 9 видов с учетом особенностей устройства.

Инструмент вращается с помощью специального приспособления на суппорте. На токарном станке производятся шлифовальные и фрезерные работы.

Виды токарных станков

Различают основные виды токарных станков, применяемых на производстве:

• токарно-винторезный;
• токарно-револьверный;
• токарно-карусельный;
• токарно-шлифовальный;
• лоботокарный.

Наибольшее распространение имеют токарно-винторезные станки. На них обрабатываются длинные детали типа вала и короткие цилиндрические.

Карусельные используют для изготовления втулок, колец и других крупных деталей, у которых диаметр больше высоты.

Классификация резцов

По расположению режущей кромки и направлению движения суппорта, резцы делятся на два типа:

• правые;
• левые.

По форме рабочей части:

• прямые — рабочая часть и корпус имеют общие боковые поверхности;
• отогнутые — режущая кромка выступает за плоскость корпуса и имеет переменное сечение.

Для обработки снаружи используют виды резцов, названные по производимым им операциям:

• проходные;
• канавочные;
• фасонные;
• резьбовые;
• расточные.

Токарное оборудование широко применяется для обработки торцов. При этом устанавливают торцовые и отрезные резцы на суппорт. Кроме этого на задней бабке крепятся:

• сверла;
• зенкера;
• метчики;
• расточные резцы.

Существуют определенные геометрические параметры резца, которые предъявляются к клину. Режущая кромка может располагаться под углом к направлению движения и перпендикулярно. У отрезных инструментов — параллельно оси вращения.

Токарная обработка металла

Внедрение ЧПУ

С появлением станков с ЧПУ значительно упростилась обработка деталей со сложными поверхностями радиальной и эвольвентной формы. Повысилась производительность при изготовлении крупных партий.

На одной установке делается несколько операций, включая фрезеровку. Оборудование может иметь 2 подвижных суппорта и несколько револьверных головок.

Эволюция

Как ни странно, человечество шло по пути модернизации токарных станков очень медленно. Только к середине XVI века появились машины для обработки металла с ножным приводом, а несколько позже — и с водяным. Но резец все еще держала быстро слабеющая рука мастера. Настоящей проблемой становилось решение следующих задач:

• изготовление металлических деталей сложной геометрической формы;
• нанесение резьбы, как внешней, так и особенно внутренней;
• создание зубчатых колес, столь необходимых в те времена в самых разных отраслях.

К настоящему прорыву в эволюции токарной обработки металла привела промышленно-техническая революция, произошедшая в Европе (главным образом в Великобритании) во второй половине XVIII века. Металлических деталей самого разнообразного назначения требовалось все больше, спрос на них увеличивался в геометрической прогрессии, промышленность развивалась ударными темпами.

Тогда-то и были созданы гораздо более совершенные станки, где режущий инструмент мог перемещаться механически, независимо от физических возможностей оператора. А изобретение парового двигателя позволило создавать токарные станки способные обрабатывать крупные детали и достаточно быстро удалять с тела заготовки толстые слои материала, делать глубокие бороздки, нарезать резьбу с различным шагом и значениями глубины.

Первый прообраз современного токарного станка, содержащий все компоненты, которые мы привыкли видеть в нем сегодня, был окончательно доработан своим изобретателем — англичанином Генри Модсли — ровно в 1800 году. После чего за дело взялись американцы, добившиеся полной механизации процесса токарной обработки и существенно модернизировав конструкцию станка, сделав ее универсальной для производства различных видов работ.

Электрическая обработка

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

Технологический процесс:

1. На электрод, изготовленный из графита или латуни, подаётся высокое напряжение.
2. Он соприкасается с обрабатываемой поверхностью.
3. 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.

8.1. Черновая обработка

Черновая обработка (выборка) является предварительной операцией, позволяющей удалить основную часть материала из массива заготовки.

Черновая обработка производится в плоскостях, параллельных плоскости XY. Положение этих плоскостей по оси Z (Высоты выборки) можно задать как вручную, так и вычислить по определенному критерию (шаг, количество, условие плоскостности и т.д.). Расстояние между соседними слоями вдоль оси Z определяет толщину материала, снимаемого фрезой за один проход (глубину резания).

Существует три варианта (стратегии) черновой обработки:

· По профилю

· 3D смещение

Нажмите кнопку Выборка

наПанели инструментов .

Появится следующее окно:

В качестве стратегии черновой обработки из выпадающего списка выберите опцию Смещение

Параметр Шаг

определяет расстояние между соседними проходами инструмента в пределах одного слоя. Зададим его равным ¼ диаметра фрезы.

Значение Припуска

оставьте равным 1мм.

Параметр Допуск

определяет точность, с которой будет выполняться вычисление траектории движения инструмента. Оставьте значениеДопуска равным 0.1 мм.

Параметр Направление

определяет способ положения режущих кромок инструмента относительно детали.

Существует три варианта.

Выберите Любое

направление движения фрезы.

Зададим Высоты выборки

(глубину резания).

Выберите Автоматический способ вычисления Высот выборки. Задайте параметр Шаг поZ равный 8 мм (за один проход фреза будет снимать слой материала, толщиной 8 мм).

Опция Обход профиля

позволяет добавить дополнительный проход инструмента, описывающий контур модели с заданным припуском на каждом слое.

Снимите флаг Финишный проход

. ФункциейОбход профиля мы воспользуемся при получистовой обработке.

Перед тем как мы получаем заготовку или готовое изделие из металла, оно может пройти через несколько станков и агрегатов, которые придадут ему нужную форму.

Весь комплекс работы с металлической заготовкой называется механообработкой – в ходе неё заготовка превращается в законченное изделие. Если брать в качестве примера работу со сложным изделием, то оно должно пройти через следующие этапы обработки:

• черновую (черновая металлообработка предполагает придание заготовке формы, приближенной к форме готового изделия);
• чистовую (количество возможных операций в ходе чистовой обработки заметно больше).

Обработка давлением

Если механические виды обработки металлов не подходят и требуется сохранить целостность заготовки, мастера могут применять оборудование, работающее с давлением. Технологические процессы в этом случае разделяются на две группы:

1. Штамповка. Для этого метода используются два ключевых элемента — пуансон и матрица. Между этими деталями помещается обрабатываемая заготовка. Далее с помощью усилия она сдвигается. Заготовка принимает форму матрицы. Существует горячая и холодная штамповка. В первом варианте деталь изначально подвергается нагреванию.
2. Ковка. В давние времена кузнецы ковали оружие и доспехи. Для этого заготовка разогревалась в горне, а после этого по ней наносились удары с помощью молота. Так изменяется структура материала и улучшаются его характеристики.

Сейчас при ковке используются пневматические молоты и промышленные печи.

Как стать профессионалом в металлообработке

Обучение токарному делу, как, например, в профессии врача, длится целую жизнь, кроме существенного объема теоретической информации, книг и практических навыков которые предстоит освоит стоит есть постоянно обновляющийся парк техники, требующий изучения, токарные станки развиваются. Также увеличивается номенклатура обрабатываемых материалов, появляются новые композитные и полимерные материалы с неизученными свойствами.

Помочь в овладении профессии могут уроки по токарному делу и обработке металлов от более опытных коллег и преподавателей. Сейчас в интернете стала доступна библиотека технической литературы по обработке металлов: справочники, пособия токаря и учебники. Дополнительное образование требует времени, которого постоянно не хватает, и денег, которые тоже не будут лишними, но эти затраты с лихвой окупятся в будущем.

https://youtube.com/watch?v=qEHIrxF013k

Обработка давлением

Если механические виды обработки металлов не подходят и требуется сохранить целостность заготовки, мастера могут применять оборудование, работающее с давлением. Технологические процессы в этом случае разделяются на две группы:

1. Штамповка. Для этого метода используются два ключевых элемента — пуансон и матрица. Между этими деталями помещается обрабатываемая заготовка. Далее с помощью усилия она сдвигается. Заготовка принимает форму матрицы. Существует горячая и холодная штамповка. В первом варианте деталь изначально подвергается нагреванию.
2. Ковка. В давние времена кузнецы ковали оружие и доспехи. Для этого заготовка разогревалась в горне, а после этого по ней наносились удары с помощью молота. Так изменяется структура материала и улучшаются его характеристики.

Сейчас при ковке используются пневматические молоты и промышленные печи.

Стоимость нормочаса

Стоимость нормочаса в нашей компании от 850 рублей, но в конечном итоге, всегда определяется в зависимости от объема, сложности и необходимой скорости производства.

нанесения гальванического покрытия

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.

Механическая обработка

Существуют различные виды механической обработки металлов. Это самая большая группа способов обработки материала, в которых используются специальные инструменты и оборудование. Механическое усилие позволяет снимать с заготовки слой металла.

Механическая обработка

Сверление и точение

Сверление — это обработка металлов с помощью специального оборудования. Технология сверления делится на несколько этапов:

1. Заготовка закрепляется на рабочем столе с помощью струбцин или тисков.
2. В патроне рабочего инструмента закрепляется оснастка — сверло или мечик для нарезания резьбы.
3. После включения электродвигателя, шпиндель раскручивает патрон. Оснастка проделывает в металлической заготовке отверстие нужного диаметра.

При выборе оснастки требуется учитывать характеристики обрабатываемого материала. Сверла выдерживают разные нагрузки.

Ещё одни распространённым видом механической обработки металла является точение. С помощью этого технологического процесса создаются детали цилиндрической и конусовидной формы. Метод сверления:

1. Заготовка закрепляется в подвижном шпинделе.
2. После включения двигателя она раскручивает заготовку.
3. Мастер подносит резцы для снятия слоя металла.

Шлифование и фрезерование

Ещё одним популярным способом обработки металла является фрезерование. Он похож на сверление. С помощью фрезы можно изготавливать различные углубления в металлических поверхностях, создавать резьбу, обрабатывать торцы заготовок. При вращении шпинделя оснастка снимает слой металла.

Также в процессе обработки металла и дерева используются абразивные материалы. Круг с напылением фиксируется на подвижном валу, которые раскручивается с помощью электродвигателя. От выбора фракции абразива зависит тип обработки. Чтобы очистить поверхность от толстого слоя ржавчины или металла, требуется использовать абразивные круги с крупными частицами. Для финишной работы подходит мелкая фракция.

Шлифовальная обработка

Как можно обрабатывать металл резанием?

Обработку резанием можно осуществить несколькими методами. Они ориентированы на разные по форме изделия и имеют разные цели. Основные способы обработки металлов резанием:

• Точение. Выполняется с помощью станка, на котором установлен резец (например, токарный). Процесс работы выглядит так: обрабатываемое изделие совершает вращательное движение вокруг своей оси, а в это время резцом снимается нужный слой металла. Точение применяют для цилиндрических, конических и торцевых поверхностей (и наружных, и внутренних).
• Сверление. Выполняется на станках с установленным сверлом. Легко догадаться, что сверление предназначено для того, чтобы проделывать в деталях отверстия. Деталь прочно зажимается в тисках, и в ней просверливается отверстие нужного диаметра, при этом диаметр определяется размером сверла. Между тем сверла различаются не только размером, но и формой: есть сверла спиральные, перовые, центровочные и другие, каждое для своих целей.
• Фрезерование. Требует специального оборудования, на котором установлена фреза – инструмент с резцами. Фреза совершает вращательное движение, а заготовка, закрепленная на столе, движется продольно. Фрезеровка может быть горизонтальной, вертикальной и диагональной, в зависимости от того, как будут закреплены заготовка и фреза. Существуют и компактные ручные электрические фрезеры, которые при необходимости могут использоваться где угодно, не привязывая мастера к станку. Правда, и возможностей у них гораздо меньше.
• Строгание. Для него необходим строгальный станок (их существует несколько видов: строгально-долбежный, поперечно-строгальный, продольно-строгальный и т. д.). Обрабатывают на них преимущественно рамы, штанги, станины и т. п. Резцы могут использоваться прямые и изогнутые. Прямые наиболее просты в применении, но не позволяют добиться высокой точности. Изогнутые резцы высокоточны, и поэтому являются предпочтительными, и распространены больше.
• Долбление. Необходим долбежный станок. Резец совершает прямолинейное возвратно-поступательное движение, а перпендикулярно ему двигается заготовка. Применяется по большей части для плоских поверхностей с небольшой высотой. С помощью долбления, например, можно получить зубчатые колеса достаточно неплохих степеней точности.
• Шлифование. Для него необходим станок со шлифовальным кругом. Шлифовальный круг крутится, а заготовка получает круговую, продольную или поперечную подачу. Шлифование позволяет получить деталь потрясающей точности, следует лишь учитывать в работе ряд особенностей процесса, таких как нагревание детали во время обработки, устойчивость станка (отсутствие сильных вибраций), глубина резания и т. д.

Внедрение ЧПУ

Существенным прорывом в области станкостроения стало использование системы Числового Программного Управления. Изделия с появление системы ЧПУ стало можно получить с меньшими затратами, чистота обработки, как и точность находятся на самом высоком уровне.

Наличие системы ЧПУ определяет следующее:

1. повышение показателя производительности при условии, когда резцы используются с твердосплавной режущей кромкой;
2. обработка возможна как черных и цветных, так и инструментальных сплавов при соответствующей оснастке;
3. вмешательство мастера в процесс минимальное. резание происходит в автоматическом режиме;
4. система ЧПУ позволяет указать все режимы резания. программа для ЧПУ составляется с указанием скорости, при которой проводится резание, а также подачи;
5. зачастую вся зона, в которой происходит резание, закрыта защитным кожухом, так как система ЧПУ не позволит начать работу без защиты окружающих;
6. высокая точность работы ЧПУ, которая получается резанием с правильным указанием скорости, позволяет получать детали с меньшим показателем брака для ответственных элементов различных конструкций.

Система ЧПУ широко используется при производстве токарных станков в Китае и США. Возможность внедрения ЧПУ определяется точность позиционирования элементов конструкции станка.

Химическая и механическая обработка

Применяются методы термического воздействия с применением химии для насыщения металла элементами, например, углеродом. Такой способ воздействия называется химикотермический. А если на изделие в процессе его остывания воздействовать механически, придавая ему нужную форму, то это термомеханическая обработка.

Сварка

Прочное соединение двух и более металлических деталей между собой.

При сварке изделия нагревают в месте предполагаемого шва до расплавления. Затем атомы соединяемых деталей смешиваются, при остывании образуя шов.

В обычных условиях невозможно соединить детали, сдавливая их между собой, дело в том, что поверхность металла загрязнена разными веществами. В том случае, когда материал нагревается и плавиться, высвобождаются свежие слои металла, поэтому их соединение становится возможным.

Выделяют три вида сварки:

• термическая,
• термомеханическая,
• механическая.

Тепловое или термическое воздействие на детали подразумевает нагрев без применения дополнительного давления. Тепло получают от электрической дуги (электрическое воздействие), газового пламени.

При термомеханическом соединении детали нагревают лишь до состояния их пластичности, после чего плотно соединяют их, сдавливая друг с другом.

При сварке с применением давления металл деформируют до такой степени, что он начинает растекаться, как вода.

Сварка с применением давления

Стекают загрязненные слои, обнажая свежий слой. Затем начинается химическая реакция, соединяющая детали вместе.

Такой процесс происходит только с применением автоматики. Человек не обладает достаточной силой, чтоб привести к таким реакциям. Такая сварка применима в том случае, когда нужно соединить большие детали с толстыми стенками.

Ручная сварка

В быту чаще используют переносные сварочные аппараты, способные сварить конструкции из металлов небольшой толщины. Здесь используется принцип электрической дуги.

При помощи специального электрода вызывают короткое замыкание на свариваемое изделие. Возникает устойчивый дуговой разряд порядка 6 тыс. градусов по Цельсию. Затем, на расстоянии 2–5 миллиметров между электродом и изделием происходит сварочный процесс. В итоге получается прочный шов, способный выдержать большое давление извне.

Сварка под флюсом

В условиях производства используют автоматическую сварку под флюсом.

Процесс сварки под флюсом

Его насыпают на свариваемые изделия слоем в 50–60 миллиметров. Затем приступают к сварке.

Сначала нагревается сам флюс, и сварка происходит в газовой среде флюса, в то время как сам металл не подвергается воздействию кислорода. Шов такой сварки получается прочнее ручной сварки.

Обработка давлением

Для придания будущему изделию нужной формы, при изготовлении полуфабрикатов и деталей, на него воздействуют давлением. При этом свойства материала не изменяются, меняется только форма.

Существуют следующие способы воздействия давлением:

• ковка,
• штамповка,
• штамповка листовая,
• прокатка,
• прессование,
• волочение.

Ковка

Древнейший метод обработки – ковка. Металл нагревают до пластичного состояния, после чего придают ему нужную форму при помощи специальных инструментов. В древние времена с помощью ковки кузнецы изготавливали оружие, орудия работы, инструменты. Сейчас ковка больше используется в архитектуре, при создании узора ворот, поручней лестниц.

А также ковка возможна без предварительного нагрева. Нужную форму придают, изгибая определенным образом. При таком способе нужна будет дополнительная обработка металла, ведь появляются погрешности в работе.

Штамповка

Автоматизированный процесс, с применением станков. Будущую деталь либо помещают в специальную форму, после чего подвергают давлению, либо воздействуют на нее штампом заданной формы. В первом случае получают объемные изделия, во втором используют листовой металл.

При прокатке металл пропускают между двух крутящихся валиков. На выходе получают гладкие листы. Процесс волочения похож на прокатку, однако, получаются не листы, а проволока. А также используется комбинированное воздействие давления на металл.

Электрическая обработка

Одна из последних стадия обработки.

Такая обработка металлов применяется для особо твердых сплавов, требующих ювелирной работы и не поддающихся воздействию другими способами. Все этапы процесса выполняются скрупулезно, придерживая необходимые условия для получения качественного материала.

А также электрической обработкой вырезают в изделии мелкие отверстия, зазубрины, делают гравировку.

Передовые методы металлообработки

Технология металлообработки — это совокупность технологических процессов, с помощью которых кузнецы изменяют характеристики, форму, размеры металлов и сплавов. Чтобы облегчить работу людей, машины постоянно улучшаются. На них устанавливаются дополнительные модули, которые расширяют функционал. Машины снабжаются системами ЧПУ.

Разработчики новых механизмов нацелены на достижение трёх целей:

1. Увеличение точности работы подвижных элементов.
2. Надёжность в активной эксплуатации. Разработки направлены на изготовление более выносливого оборудования, которое сможет работать дольше, эффективнее.
3. Продуктивность — от скорости выполнения операций подвижными механизмами повышается количество готовой продукции.

Установка дополнительных шпинделей, рабочих частей, систем ЧПУ увеличивает производительность, точность, эффективность промышленных станков.

Внедрение ЧПУ

Существенным прорывом в области станкостроения стало использование системы Числового Программного Управления. Изделия с появление системы ЧПУ стало можно получить с меньшими затратами, чистота обработки, как и точность находятся на самом высоком уровне.

Наличие системы ЧПУ определяет следующее:

1. повышение показателя производительности при условии, когда резцы используются с твердосплавной режущей кромкой;
2. обработка возможна как черных и цветных, так и инструментальных сплавов при соответствующей оснастке;
3. вмешательство мастера в процесс минимальное. резание происходит в автоматическом режиме;
4. система ЧПУ позволяет указать все режимы резания. программа для ЧПУ составляется с указанием скорости, при которой проводится резание, а также подачи;
5. зачастую вся зона, в которой происходит резание, закрыта защитным кожухом, так как система ЧПУ не позволит начать работу без защиты окружающих;
6. высокая точность работы ЧПУ, которая получается резанием с правильным указанием скорости, позволяет получать детали с меньшим показателем брака для ответственных элементов различных конструкций.

Система ЧПУ широко используется при производстве токарных станков в Китае и США. Возможность внедрения ЧПУ определяется точность позиционирования элементов конструкции станка.

Особенности обработки металла

Металлы, состоящие из разных компонентов, имеют свои показатели прочности и гибкости, другие характеристики. Их нельзя обрабатывать одними и теми же способами. При выборе метода воздействия на материал учитываются требования к изделию, которое нужно получить. Иногда приходится менять не только форму, но и технические характеристики сплава.

Существует 5 способов обработки металлических заготовок:

• механическая;
• химическая;
• электрическая;
• термическая;
• воздействие давлением.

Используя инструменты, предназначенные для механических работ, можно раскроить деталь, проделать в ней отверстие, отшлифовать. Зачастую в результате получается черновая заготовка, на которую дополнительно воздействуют давлением, высокими температурами.

Обработку стали твердых марок выполняют электрическим способом. Еще его применяют, если нужно проделать отверстия разной формы и размеров в металле, выполнить заточку инструментов. Данный способ предполагает использование станков разных типов.

Химическая обработка – это воздействие на заготовку разными составами (кислотами, щелочами), которые вступают в реакцию с металлическим сплавом. После завершения взаимодействия меняются физико-химические характеристики металла. Их улучшение зачастую и есть смыслом воздействия.

При термической обработке, как и при химической, улучшаются эксплуатационные свойства заготовки, повышается ее прочность.

Изменить форму детали, не нарушив при этом ее целостность, можно при помощи высокого давления. Работая с твердыми металлами (некоторые марки стали, к примеру), заготовку предварительно разогревают.

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.

Технология проведения работ

Токарные станки предназначены для обработки тел вращения. На данном оборудовании выполняются следующие работы:

• Подрезка торцов;
• Точение наружных поверхностей;
• Нарезание резьбы любого типа;
• Отрезание деталей;
• Нанесение рифлений;
• Сверление и растачивание внутренних отверстий.

Однако это не единственное, что можно делать на данном станке.  Помимо этого на нем можно выполнять полирование  и притирку отверстия. Полирование может выполнять при помощи специального войлочного круга и пасты ГОИ. С их помощью изделие приобретает зеркальную поверхность, однако точность поверхности не обеспечивается. Доводка поверхности отверстия выполняется при помощи притира. Данная операция позволяет получить точное отверстие с низким показателем шероховатости.

Инструмент может быть закреплен в шпинделе или в центрах. Центра – это специальные приспособления, которые закреплены в шпинделе и в задней бабке. Для ее обеспечения необходимо предварительно зацентровать (просверлить специальным сверлом отверстие в оси) заготовку с двух сторон. Установка для обработки в центрах позволяет выполнить все переходы за один установ.