Механическая обработка, ее виды и инструменты

Механическая обработка – это процесс получения детали из заготовки, путем удаления лишнего материала, образования новых поверхностей и отверстий. Заготовки деталей могут быть как стандартной формы (определенного сортамента), так и нестандартной – например, изделия, полученные на предшествующих механической обработке технологических операциях, таких как плазменная резка и литье. Рассмотрим основные виды механической обработки, применяемой на современном производстве.

Токарная обработка

Этот вид обработки позволяет образовывать на заготовке всевозможные поверхности вращения: цилиндрические, конические, резьбовые и фасонные. Это осуществляется срезанием резцами слоя металла с закрепленной в станке и вращающейся заготовки. Такое вращательное движение именуется главным, а движение резца относительно обрабатываемой заготовки – движением подачи. Сочетание различного по частоте вращательного движения заготовки и движения резца, в продольном и поперечном оси заготовки направлениях, обеспечивает снятие стружки и получение заданных поверхностей вращения. Срезаемая толщина металла называется припуском, а его величина определяется размерами и формой будущей детали. Материал и форма режущей кромки токарного резца определяет возможность обработки различных металлов. Классифицируя резцы по материалу и форме режущей кромки, выделяют следующие группы:

  1. Быстрорежущие резцы. Используются для черновых и чистовых операций резания стали. На малых скоростях могут применяться для обработки хрупких материалов.
  2. Твердосплавные резцы. Рекомендуются для черновой и чистовой обработки черных металлов (сталь, чугун), цветных металлов и неметаллических заготовок на большой скорости резания.
  3. Алмазные резцы. Находят применение в точной обработке сплавов и заготовок из цветных металлов.
  4. Резцы с минералокерамическими пластинами. Используются для чистовой обработки черных металлов.

Сверление

Посредством сверления в заготовках изделий выполняют сквозные и глухие технологические отверстия различного сечения: круглые, овальные, квадратные и многогранные. Кроме того, еще одним видом сверления является рассверливание отверстий для увеличения их диаметра. Сверление может выполняться вручную с помощью дрелей и перфораторов, на полуавтоматических и автоматических сверлильных станках или на фрезерных и расточных станках в качестве вспомогательной операции. Автоматические сверлильные станки это, как правило, станки с ЧПУ, выполняющие операции сверления группы отверстий различной конфигурации самостоятельно от начала до конца без помощи оператора. Оператор только загружает в станок программу сверления и устанавливает в него заготовку изделия. Так же, как и в токарной обработке, при операции сверления выбор материала сверла обусловлен материалом обрабатываемой заготовки. Классификация сверл по материалу выглядит следующим образом:

  1. Сверла из углеродистых сталей. Характеризуются низкой теплостойкостью и скоростью резания. Применяются для сверления мягких материалов: пластмасс, дерева, мягких металлов.
  2. Сверла из низколегированной стали. Обладают чуть большей теплостойкостью (до 250 °С) и скоростью резания по сравнению со сверлами из углеродистой стали. Применяются для обработки тех же материалов, что и сверла первой группы.
  3. Сверла из быстрорежущей стали. Отличаются повышенной теплостойкостью (до 650 °С) и могут использоваться для сверления незакаленных материалов.
  4. Сверла, содержащие твердые сплавы. Обеспечивают сверление на повышенных скоростях (теплостойкость до 950 °С).
  5. Сверла с боразоном. Используются для сверления закаленных сталей, чугуна, керамики, стекла, цветных металлов.
  6. Сверла, оснащенные алмазом. Используются для сверления твердых материалов, например, камней.

Фрезерование

Фрезерование – это обработка заготовки резанием, при которой режущая фреза совершает вращательные движения, а обрабатываемая заготовка – поступательные. Элементы формы детали, которые можно получить с помощью фрезерования, зависят от типа применяемых фрез. Фреза – это многолезвийный инструмент, она может быть как монолитной, так и сборной с вставными резцами. Рассмотрим основные типы фрез и элементы формы деталей, получаемые с их помощью:

  1. Концевая фреза. Внешне может напоминать обычное сверло, но отличается от него размерами и возможностью работы во всех направлениях, помимо осевого. С ее помощью в заготовке выполняются глухие и сквозные пазы, канавки, подсечки.
  2. Торцевая фреза. Плоский и широкий торец такой фрезы имеет П-образное осевое сечение. Применяется для черновой работы, такой как фрезерование больших плоскостей.
  3. Угловая фреза. Используется в основном для фрезерования канавок.
  4. Дисковая фреза. Фрезы такого типа бывают шлицевыми, двусторонними и трехсторонними в зависимости от количества плоскостей с зубьями на цилиндрическом основании фрезы: шлицевые имеют зубья только на боковой поверхности, двухсторонние – на боковой поверхности и на торце, трехсторонние – на боковой поверхности и обоих торцах. Дисковые фрезы часто необходимы для распиловки заготовок из металла и неметаллических материалов.
  5. Фреза со сферическим торцом. Необходима для изготовления деталей сложной формы.

Шлифование

Процесс обработки материалов до заданного размера с большой точностью называется шлифованием. Кроме того, этот процесс позволяет достичь заданной шероховатости поверхностей. Шлифование выполняют вручную или на шлифовальных станках. Машинное шлифование бывает плоским (обработка плоскостей), ленточным (обработка плоскостей лентой, сомкнутой в кольцо) или круглым (обработка поверхностей вращения). Для изготовления шлифовального инструмента, такого как шлифовальные круги, бруски и головки, используются абразивные материалы: электрокорунд, микрокристаллический корунд, карбид кремния, боразон, алмаз. Твердость материала, используемого в инструменте, зависит от материала обрабатываемой детали точно так же, как и в случае других видов механической обработки.

Описанные виды механической обработки в совокупности позволяют изготавливать детали произвольной конфигурации с выполнением всех требований к качеству.