Технология механической обработки деталей

Вопросы, рассмотренные в материале:

• Какие технологии используются для механической обработки деталей
• Какая технология механической обработки деталей предпочтительней
• Какие инструменты используются в ходе механической обработки деталей

Под механической обработкой металлов понимают обработку их поверхности, в процессе которой используют сверла, фрезу или шлифовальные диски. Любые металлические изделия подвергают механической обработке. Для этого в установленном порядке применяют металлорежущие станки. В этой статье расскажем, что представляет собой технология механической обработки деталей.

Виды технологий механической обработки деталей

Классифицировать разновидности механической обработки металлов можно в соответствии с характером выполняемых работ и видом режущих инструментов.

• Точение. Эта технология механической обработки деталей применяется к элементам цилиндрической, спиралевидной или винтовой формы. Точению подвергаются все режущие кромки инструментов. В процессе обрабатываемое тело получает вращательное движение, а сам режущий инструмент – медленное поступательное перемещение. Движения резца могут совершаться как вдоль, так и поперек заготовки.

• Фрезерование. Один из наиболее распространенных видов работы с заготовками. Технология механической обработки деталей заключается в оказании на них режущего воздействия. Основным используемым инструментом является фреза, совершающая движения в продольном направлении.

• Сверление. Используемое в процессе такой механической обработки сверло позволяет получать в деталях сквозные или глухие отверстия. Перемещающееся в процессе обработки по оси сверло совершает вращательные и поступательные движения. Для проведения подобных операций используются сверлильные станки.

• Строгание – эта технология механической обработки деталей применяется при работе с заготовками линейной формы. В процессе используется изогнутый резец, поступательно и прямолинейно перемещающийся по заготовке. Скорость движения резца может быть различной, он может двигаться как постоянно, так и прерывисто.

• Долбление – еще один способ работы с металлическими деталями, технология которой предполагает использование резца. Долбление выполняется при помощи специальных станков. Эта технология подходит для обработки фасонных или плоских поверхностей любых металлов.

• Шлифование. В основном шлифовкой завершают обработку деталей. Она относится к отделочным процессам, улучшающим структуру поверхности, придающим ей гладкость. При помощи шлифовальных машин выравниваются швы и линии реза. В роли шлифовальных аппаратов выступают металлические круги либо специальные ленты, имеющие грубое абразивное покрытие.

Кроме перечисленных способов механической обработки, существуют также технологии, использующие в процессе работы деформирующий рез, пластическую деформацию, а также электрофизическую обработку.

Технология механической обработки деталей путем пластической деформации выполняется за счет силового воздействия внешней среды. В результате значительно изменяется форма, конфигурация и свойства детали. В процессе деформирующего резания деталь подвергается совместному воздействию обычного резания и пластической деформации. Таким способом восстанавливают первоначальную форму изношенных деталей.

В процессе электрофизической обработки на детали воздействует электрический ток.

Как выбрать технологию механической обработки деталей

Изготовление того или иного прибора или машины требует проведения соответствующей подготовки производства (конструкторской, технологической, планово-организационной).

Наибольшую сложность представляет технологическая подготовка производства, включающая в себя разработку технологических процессов, проектирование и изготовление технологического оснащения (станочных и контрольных приспособлений, режущих, измерительных и вспомогательных инструментов), разработку разного рода технических нормативов, без которых невозможно планирование и организация производства. Для разработки технологии механической обработки деталей необходимо наличие:

• рабочих чертежи деталей и узлов;
• технических условий для изготовления деталей и сборки узлов;
• годового производственного задания, данных о количестве деталей в партии;
• технических данных используемого оборудования (паспортов, каталогов и описания станков);
• нормалей на режущие, измерительные и вспомогательные инструменты;
• нормалей на приспособления и их узлы;
• нормативов по техническому нормированию.

Рекомендовано к прочтению

Эти исходные данные ложатся в основу разработки технологического процесса, выполняемой в следующем порядке:

• выбор вида и способа получения заготовки;
• определение последовательности обработки, включающее описание операций, установок и переходов;
• вычерчивание операционных эскизов;
• выбор оборудования, приспособлений, режущих, измерительных и вспомогательных инструментов;
• определение межоперационных припусков и допусков;
• проектировка и последующее изготовление специальных приспособлений и инструментов;
• выполнение технического нормирования операций;
• оформление соответствующей документации.

Об экономической выгодности процесса говорят в том случае, когда получаемые в результате детали отличаются высоким качеством и хорошими эксплуатационными свойствами, при этом затраты на их изготовление минимальны. Фиксация технологического процесса механической обработки деталей выполняется с помощью маршрутных и операционных технологических карт. Их форма зависит от технологического процесса, вида обработки и характера производства.

На операционную технологическую карту наносят эскиз обработки с указанием поверхностей, задействованных в данной операции, их размеров и допусков на изготовление. В карте фиксируется, в каком порядке и с какими переходами выполняются работы, какие станки, приспособления и инструменты при этом используются, делается указание на все необходимые элементы режима резания и нормы штучного времени. Операционные технологические карты передаются исполнителям, у которых они должны находиться на рабочих местах на протяжении всего времени, необходимого для изготовления партии деталей.

Успешное ведение производственного процесса невозможно без строгого следования технологической дисциплине, заключающейся в том, что все указания и требования, занесенные в технологические карты, должны выполняться неукоснительно. Отступление от технологической дисциплины может повлечь за собой высокий процент бракованных деталей, срыв ритмичности работы и выпуска, увеличение материальных затрат на изготовление изделий.

Какие инструменты используются при той или иной технологии механической обработки деталей

Существуют различные варианты классификации металлорежущих станков с ЧПУ. В зависимости от того, для выполнения каких основных видов обработки они предназначены, станки с ЧПУ относятся к одной из следующих технологических групп – токарным, фрезерным, сверлильным, координатно-расточным, сверлильно-фрезерным (фрезерно-расточным), сверлильно-фрезерно-расточным, шлифовальным, многоцелевым (многооперационным), обрабатывающим центрам, предназначенным для электрообработки и пр.

В зависимости от принципа управления движением, определяемого системой ЧПУ, станки принадлежат к одной из трех групп – первая представлена оборудованием с позиционными системами ЧПУ, вторая – с контурными системами ЧПУ, в третью входят станки с комбинированными системами ЧПУ.

В зависимости от количества используемого инструмента станки могут быть одноинструментальными или многоинструментальными. Во многоинструментальном оборудовании используется до 12 станков. В тех, что способны обеспечить наиболее высокую концентрацию операций, имеется свыше 12 инструментов. Они снабжены специальным магазином для их размещения. Такое оборудование называется многоцелевым.

При помощи многоцелевых станков с ЧПУ выполняется большое количество операций с одной установкой детали на станке, что приобретает особую актуальность при значительном числе переходов.

Целесообразнее использовать бесконсольную компоновку станков средних размеров, оснащенных крестовым столом и горизонтальным либо вертикальным шпинделем (в первом случае часто используется встроенный поворотный стол).

Такая компоновка более жесткая в сравнении с консольным размещением стола, благодаря чему повышается точность обработки, а за счет постоянной высоты стола оборудование оснащается устройствами, позволяющими автоматически менять заготовки. С помощью одно- или двухстоечных многоцелевых станков с ЧПУ и продольным перемещением стола можно обрабатывать детали, имеющие большую длину. Такая компоновка оборудования также более жесткая в сравнении со станками, оборудованными крестовым столом.

Технологии механической обработки деталей предполагают, что режущие инструменты испытывают значительные нагрузки, высокие температуры, трение и износ, поэтому для них важны особые эксплуатационные требования. Рабочая часть инструментов должна изготавливаться из материалов большой твердости, выдерживающих повышенное напряжение на изгиб, растяжение, сжатие, кручение.

Также материалы, из которых изготавливаются инструменты, должны оставаться твердыми под воздействием высокой температуры нагрева (иметь высокую красностойкость). Очень важна такая характеристика инструментального материала, как износостойкость. Чем она выше, тем медленнее будет происходить износ инструмента и тем выше будет его размерная стойкость, т. е. разброс в размере деталей, последовательно обработанных одним и тем же инструментом, должен быть минимальным.

Успешная технология механической обработки деталей требует как можно меньшего содержания в материалах, из которых изготавливаются режущие инструменты, дефицитных элементов.

• Углеродистые инструментальные стали содержат 0,9–1,3 % углерода. Инструменты выполняют из качественных сталей У10А, У11А, У12А. В результате термической обработки стали (HRC3 60-62) их красностойкость составляет +200…+250 °С. При такой температуре твердость стали значительно снижается, инструменты становятся непригодными для резки. Применение подобных сталей ограничено, поскольку допустимая скорость резания не может быть больше 15–18 м/мин. Они используются для производства метчиков, плашек, ножовочных полотен и др.
• Легированные инструментальные стали. В их основе лежат углеродистые стали, легированные хромом X, вольфрамом В, ванадием Ф, кремнием С и пр. Красностойкость таких сталей (HRC3 62-64) после термообработки составляет +250…+300 °С.

Легированные стали отличаются от углеродистых повышенной вязкостью в закаленном состоянии, более высокой прокаливаемостью, меньшей склонностью к деформациям и появлению трещин в процессе закалки. Допустимая скорость резания варьируется от 15 до 25 м/мин. Из сталей 9ХВГ, ХВГ, ХГ, 6ХС 9ХС и др. изготавливают протяжки, сверла, метчики, плашки, развертки.

Быстрорежущие стали с содержанием 8,9–19 % W, 3,8–4,4 % Cz, 2–10 % Со и V. Режущие инструменты изготавливают из сталей Р9, Р12, Р18, Р6МЗ, Р6М5, Р9Ф5, Р14Ф4, Р18Ф2, Р9К5, Р9К10, Р10К5Ф2, Р10К5Ф5. Красностойкость термически обработанного инструмента из быстрорежущей стали (HRC3 62-65) составляет +600…+630 °С.

Для инструмента характерна повышенная износостойкость и возможность работы со скоростями до 100 м/мин. Из стали Р9 изготавливают инструменты простой формы (резцы, фрезы, зенкеры). Фасонные и сложные инструменты (для нарезания резьбы и зубьев), которые должны отличаться высокой износостойкостью, изготавливаются из стали Р18.

Кобальтовые быстрорежущие стали (Р9К5, Р18К5Ф2, Р9К10) подходят для технологии механической обработки деталей, при изготовлении которых использовались труднообрабатываемые коррозионностойкие и жаропрочные стали и сплавы – их рекомендуется использовать при работе в сложных условиях (при тяжелом прерывистом резании, вибрациях, плохих условиях охлаждения).

Ванадиевые быстрорежущие стали (Р9Ф5, Р14Ф4) используют для производства инструментов, с помощью которых выполняют чистовую обработку (протяжку, развертку, цековку). Они подходят для работы с деталями, изготовленными из труднообрабатываемых материалов при срезании стружек с небольшим поперечным сечением.

Вольфрамо-молибденовые стали (Р9М4, Р6МЗ) рекомендуются для производства инструментов, используемых для черновой обработки, из них также изготавливают протяжки, фрезы и др. инструменты. Экономия быстрорежущих сталей достигается за счет изготовления сборного и сварного инструмента. Для рабочей части инструмента применяется быстрорежущая сталь, свариваемая из углеродистой стали 45,50,40Х и т. п. с хвостовиком. Зачастую применяются пластинки из быстрорежущей стали, приваренные к державкам или корпусам инструментов.

Металлокерамические сплавы представляют собой твердый раствор, в состав которого входит карбид вольфрама, титана и тантала (WC, Ti С, Та С) в металлическом кобальте (Со).

Твердые сплавы используются в виде изготовленных порошковой металлургией пластинок, которые имеют определенную форму и размер. Пластинки прессуются, после чего спекаются при температуре от +1500 °С до +1900 °С. Существует деление твердых сплавов на несколько групп – вольфрамовая представлена сплавами ВК2, ВКЗ, ВКЗМ, ВК4, ВК4В, ВК6, ВК6В, ВК8, ВК8В, ВК10, ВК15, ВК20, ВК25; титановольфрамовая включает в себя сплавы Т30К4Д15К6, Т14К8, Т5К10, Т5К12В; титанотанталовольфрамовая – ТТ17К12, ТТ10К8Б.

Для пластинок твердого сплава (HRC3 86-92) характерны такие качества, как высокая износо- и красностойкость (+800…+1000 °С), благодаря чему скорость обработки может составлять 800 м/мин. Пластинки припаиваются к державкам или корпусам инструментов при помощи медных (латунных) припоев или крепятся механическими способами.

Минералокерамика является синтетическим материалом, основу которого составляет спеченный при температуре +1720…+1750 °С глинозем (А12 Оз). Красностойкость минералокерамики марки ЦМ-332 (HRC 91-93) составляет +1200 °С. Этот материал отличается высокой износостойкостью и используется для производства инструментов, требующих высокой размерной стойкости. Благодаря небольшому родству с металлами материал не слипается с обрабатываемыми деталями.

Инструменты, в которых используются пластинки из минералокерамики, подходят для получистовой обработки деталей, выполненных из сталей и цветных металлов, при безударной нагрузке.

Чтобы увеличить эксплуатационные характеристики таких инструментов, в пластинки из минералокерамики добавляются такие элементы, как W, Мо, В, Ti, Ni. Подобные материалы носят название керметов. Особое значение керметы приобретают в технологии механической обработки деталей из труднообрабатываемых сталей и сплавов.

Алмазы входят в особую группу материалов. В промышленности находят применением как природные (А), так и синтетические алмазы марок АСО, АСР, АСБ, АСК, ACC, ACM, АСН. Это самый твердый материал с повышенной красно- и износостойкостью.

Алмазные резцы широко применяются в таких технологиях механической обработки деталей, как тонкое точение или растачивание элементов, состоящих из сплавов алюминия, бронз, латуней и неметаллических материалов.

С помощью алмазного инструмента работают с деталями, изготовленными из твердых и полупроводниковых материалов, германия, кремния, керамики, жаропрочных сталей и сплавов. При использовании такого инструмента качество обработанных поверхностей существенно возрастает. Скорость обработки составляет свыше 100 м/мин. Для поверхностей заготовок, обработанных таким образом, характерны низкая шероховатость и высокая точность размеров, поскольку алмазы характеризуются значительной размерной стойкостью.

Почему следует обращаться к нам

Мы с уважением относимся ко всем клиентам и одинаково скрупулезно выполняем задания любого объема.

Наши производственные мощности позволяют обрабатывать различные материалы:

• цветные металлы;
• чугун;
• нержавеющую сталь.

При выполнении заказа наши специалисты применяют все известные способы механической обработки металла. Современное оборудование последнего поколения дает возможность добиваться максимального соответствия изначальным чертежам.

Для того чтобы приблизить заготовку к предъявленному заказчиком эскизу, наши специалисты используют универсальное оборудование, предназначенное для ювелирной заточки инструмента для особо сложных операций. В наших производственных цехах металл становится пластичным материалом, из которого можно выполнить любую заготовку.

Преимуществом обращения к нашим специалистам является соблюдение ГОСТа и всех технологических нормативов. На каждом этапе работы ведется жесткий контроль качества, поэтому мы гарантируем клиентам добросовестно выполненный продукт.

Благодаря опыту наших мастеров на выходе получается образцовое изделие, отвечающее самым взыскательным требованиям. При этом мы отталкиваемся от мощной материальной базы и ориентируемся на инновационные технологические наработки.

Мы работаем с заказчиками со всех регионов России. Если вы хотите сделать заказ на металлообработку, наши менеджеры готовы выслушать все условия. В случае необходимости клиенту предоставляется бесплатная профильная консультация.