Что такое черновая обработка металла
Для того чтобы обычную заготовку превратить в подходящую деталь для механизма, используют токарные, фрезерные, шлифовальные и прочие станки. Если фрезерные необходимы для изготовления более сложных деталей, например, зубчатых колес, нарезания шлицов, то токарные применяются для создания более простых деталей и придания им необходимой формы (конус, цилиндр, сфера). Режимы резания при токарной обработке очень важны, поскольку, например, для ломкого металла необходимо использовать меньшую скорость вращения шпинделя, чем для прочного.
Особенности токарной обработки
Для того чтобы выточить определённую деталь на токарном станке, как правило, используют резцы. Они бывают самых различных модификаций и классифицируются по виду обработки, направлению подачи и форме головки. Кроме того, резцы выполняются из различных материалов: легированная сталь, углеродистая, инструментальная, быстрорежущая, вольфрам, твердый сплав.
Выбор того или иного зависит от материала обрабатываемой детали, её формы и способа обтачивания. Режимы резания при токарной обработке обязательно учитывают эти все нюансы. При точении обрабатываемая деталь закрепляется в шпинделе, он выполняет главные вращательные движения. В суппорте устанавливается инструмент для обработки, и движения подачи совершаются непосредственно им. В зависимости от используемого станка можно обрабатывать как очень мелкие детали, так и крупные.
Основные элементы
Какие элементы режимов резания при токарной обработке могут быть использованы? Несмотря на то что точение – это не всегда очень легкая операция, основные его элементы – это скорость, подача, глубина, ширина и толщина. Все эти показатели зависят в первую очередь от материала обрабатываемой детали и размера. Для очень маленьких деталей, например, скорость резания выбирают наименьшую, поскольку даже 0,05 миллиметров, которые случайно срезали, могут привести к браку всей детали.
Кроме того, очень важными показателями, от которых зависит выбор режимов резания при токарной обработке, являются этапы, на которых она производится. Рассмотрим основные элементы и этапы металлорезания более детально.
Черновая, получистовая и чистовая обработка
Превращение заготовки в необходимую деталь – сложный и трудоемкий процесс. Он делится на определенные этапы: черновую, получистовую и чистовую обработку. Если деталь несложная, то промежуточный (получистовой) этап, как правило, не учитывается. На первом этапе (черновом) деталям придают необходимую форму и примерные размеры. При этом обязательно оставляют припуски на последующие этапы. Например, дана заготовка: D=70 мм и L= 115 мм. Из неё необходимо выточить деталь, первым размером которой будет D1 = 65 мм, L1 = 80 мм, а вторым – D2 = 40 мм, L2 = 20 мм.
Черновая обработка будет заключаться в следующем:
- Подрезать торец на 14 мм.
- Проточить диаметр по всей длине на 66 мм
- Проточить второй диаметр D2 = 41 мм на длину 20 мм.
На этом этапе мы видим, что деталь была обработана не полностью, но максимально приближена к её форме и размеру. А припуск на общую длину и на каждый из диаметров составил по 1 мм.
Чистовая обработка данной детали будет заключаться в следующем:
- Выполнить чистовое подрезание торца с необходимой шероховатостью.
- Проточить по длине 80 мм в диаметр 65 мм.
- Выполнить чистовое точение по длине 20 мм в диаметр 40 мм.
Как мы видим, чистовая обработка требует максимальной точности, по этой причине и скорость резания в ней будет меньше.
С чего начать расчет
Для того чтобы рассчитать режим резания, в первую очередь необходимо выбрать материал резца. Он будет зависеть от материала обрабатываемой детали, вида и этапа обработки. Кроме того, более практичными считаются резцы, в которых режущая часть съёмная. Иными словами, необходимо подобрать лишь материал режущей кромки и закрепить её в режущий инструмент. Самым выгодным режимом считается тот, при котором затраты на изготавливаемую деталь будут наименьшими. Соответственно, если выбрать не тот режущий инструмент, он, скорее всего, сломается, а это принесет убытки. Так как же определить необходимый инструмент и режимы резания при токарной обработке? Таблица, представленная ниже, поможет выбрать оптимальный резец.
Толщина срезаемого слоя
Как уже говорилось ранее, каждый из этапов обработки требует той или иной точности. Очень важными эти показатели являются именно при вычислении толщины срезаемого слоя. Режимы резания при токарной обработке гарантируют подбор самых оптимальных значений для вытачивания деталей. Если же ними пренебречь и не выполнить расчет, то можно сломать как режущий инструмент, так и саму деталь.
Итак, в первую очередь необходимо выбрать толщину срезаемого слоя. Когда резец проходит по металлу, он срезает определенную его часть. Толщина или глубина резания (t) – это расстояние, которое будет снимать резец за один проход. Важно учитывать, что для каждой последующей обработки необходимо выполнять расчет режима резания. Например, следует выполнить наружное точение детали D = 33,5 мм на диаметр D1=30,2 мм и внутренне растачивание отверстия d = 3,2 мм на d2 = 2 мм.
Для каждой из операций расчет режимов резания при токарной обработке будет индивидуальным. Для того чтобы рассчитать глубину резания, необходимо из диаметра после обработки вычесть диаметр заготовки и разделить на два. На нашем примере получится:
t = (33,5 - 30,2) / 2 = 1,65 мм
Если диаметры имеют слишком большую разницу, например 40 мм, то, как правило, её необходимо разделить на 2, и полученное число будет количеством проходов, а глубина будет соответствовать двум миллиметрам. При черновом точении можно выбирать глубину резания от 1 до 3 мм, а при чистовом – от 0,5 до 1 мм. Если же выполняется подрезание торцевой поверхности, то толщина снимаемого материала и будет глубиной резания.
Назначение величины подачи
Расчет режимов резания при токарной обработке невозможно представить без величины перемещения режущего инструмента за один оборот детали – подачи (S). Её выбор зависит от требуемой шероховатости и степени точности обрабатываемой детали, если это чистовая обработка. При черновой допустимо использовать максимальную подачу, исходя из прочности материала и жесткости её установки. Выбрать необходимую подачу можно при помощи таблицы ниже.
После того как S была выбрана, её необходимо уточнить в паспорте станка.
Скорость резания
Очень важными значениями, влияющими на режимы резания при токарной обработке, являются скорость резания (v) и частота вращения шпинделя (n). Для того чтобы вычислить первую величину используют формулу:
V = (π х D х n) / 1000,
где π – число Пи равное 3,12;
D – максимальный диаметр детали;
n – частота вращения шпинделя.
Если последняя величина остается неизменной, то скорость вращения будет тем больше, чем больше диаметр заготовки. Данная формула подходит, если известна скорость вращения шпинделя, в противном случае необходимо использовать формулу:
где t и S – уже рассчитанная глубина резания и подача, а Cv, Kv, T – коэффициенты, зависящие от механических свойств и структуры материала. Их значения можно взять в таблицах режимов резания.
Калькулятор режимов резания
Кто же может помочь выполнить расчет режимов резания при токарной обработке? Онлайн-программы на многих интернет-ресурсах справляются с данной задачей не хуже человека.
Существует возможность использовать утилиты как на стационарном компьютере, так и на телефоне. Они очень удобные и не требуют особых навыков. В поля необходимо ввести требуемые значения: подачу, глубину резания, материал заготовки и режущего инструмента, а также все необходимые размеры. Это позволит получить комплексный и быстрый расчет всех необходимых данных.
Механическая обработка металла: виды и способы
Механическая обработка – это процесс, во время которого изменяются размеры и конфигурация заготовок и деталей. Если же говорить о металлических изделиях, то для их обработки используются специальные режущие инструменты, такие как резцы, протяжки, сверла, метчики, фрезы и т. д. Все операции выполняются на металлорежущих станках согласно технологической карте. В данной статье мы узнаем, какие бывают способы и виды механической обработки металлов.
Способы обработки
Механообработка подразделяется на две большие группы. В первую входят операции, которые происходят без снятия металла. К ним относят ковку, штамповку, прессование, прокат. Это так называемая механическая обработка с помощью давления или удара. Её применяют для того, чтобы придать необходимую форму заготовке. Для цветных металлов чаще всего используют ковку, а для черных – штамповку.
Вторая группа включает в себя операции, в ходе которых с заготовки снимается часть металла. Это необходимо для придания ей необходимых размеров. Такая механическая обработка металла называется резанием и выполняется при помощи металлорежущих станков. Наиболее распространенными способами обработки являются точение, сверление, зенкерование, шлифование, фрезерование, развертывание, долбление, строгание и протягивание.
От чего зависит вид обработки
Изготовление металлической детали из заготовки – трудоёмкий и достаточно сложный процесс. Он включает в себя множество различных операций. Одной из них является механическая обработка металла. Прежде чем к ней приступить, составляют технологическую карту и делают чертеж готовой детали с указанием всех необходимых размеров и классов точности. В некоторых случаях для промежуточных операций также подготавливают отдельный чертеж.
Кроме того, существует черновая, получистовая и чистовая механическая обработка металла. Для каждой из них выполняется расчет режимов резания и припусков. Вид обработки металла в целом зависит от обрабатываемой поверхности, класса точности, параметров шероховатости и размеров детали. Например, для получения отверстия по квалитету Н11 используют черновое сверление сверлом, а для получистого развертывания на 3 класс точности можно использовать развертку или же зенкер. Далее мы изучим способы механической обработки металлов более детально.
Точение и сверление
Точение выполняется на станках токарной группы при помощи резцов. Заготовка крепится в шпиндель, который вращается с заданной скоростью. А резец, закрепленный в суппорте, совершает продольно-поперечные движения. В новых ЧПУ-станках все данные параметры вводятся в компьютер, и устройство само выполняет необходимую операцию. В старых моделях, например, 16К20 продольно-поперечные движения выполняются вручную. На токарных станках возможно точение фасонных, конических и цилиндрических поверхностей.
Сверление – это операция, которую выполняют для получения отверстий. Главным рабочим инструментом является сверло. Как правило, сверление не обеспечивает высокий класс точности и является либо черновой, либо получистовой обработкой. Для получения отверстия с квалитетом ниже Н8 используют развертывание, рассверливание, растачивание и зенкерование. Кроме того, после сверления также могут выполнять нарезание внутренней резьбы. Такая механическая обработка металла выполняется при помощи метчиков и некоторых видов резцов.
Фрезерование и шлифование
Фрезерование – один из наиболее интересных способов обработки металлов. Данная операция выполняется при помощи самых разнообразных фрез на фрезерных станках. Различают концевую, фасонную, торцевую и периферийную обработку. Фрезерование может быть как черновым и получистовым, так и чистовым. Наименьший квалитет точности, получаемый при чистовой обработке,– 6. При помощи фрез вытачивают различные шпонки, канавки, колодцы, подсечки, фрезеруют профили.
Шлифование – механическая операция, используемая для повышения качества шероховатости, а также для снятия лишнего слоя металла вплоть до микрона. Как правило, данная обработка является завершающим этапом при изготовлении деталей, а значит, является чистовой. Для срезания используются абразивные круги, на поверхности которых расположено огромное количество зерен, имеющих разную форму режущей кромки. При такой обработке деталь очень сильно нагревается. Для того чтобы металл не деформировался и не надкололся, используют смазочно-охлаждающие жидкости (СОРЖ). Механическая обработка цветных металлов осуществляется при помощи алмазных инструментов. Это позволяет обеспечить наилучшее качество изготавливаемой детали.
Режимы резания при токарной обработке: описание, особенности выбора и технология
Что такое черновая обработка – разница между черновой и чистовой обработкой
Обработка обычно выполняется в два этапа с разными параметрами резания и дает разные результаты. Черновая обработка является первым процессом, за которым следует чистовая обработка. В этой статье мы сосредоточим внимание на том, что такое черновая обработка, на разнице между черновой и чистовой обработкой.
Что такое черновая обработка?
Черновая операция при механической обработке в основном используется для быстрого удаления материала и грубого придания заготовке желаемой формы, чтобы сделать последующую обработку более удобной и эффективной. Целью черновой обработки является быстрое удаление припуска на заготовку, обычно выбирают большую скорость подачи и глубину резания, чтобы удалить как можно больше материала за короткое время. Поэтому изделия с грубой механической обработкой часто получают низкую точность и шероховатую поверхность. Процесс черновой обработки часто является подготовкой к получистовой и чистовой обработке.
Преимущества черновой обработки
- Черновая операция может реализовать быструю подачу, а ошибка может быть исправлена последующей чистовой обработкой, чтобы обеспечить требуемое качество детали.
– Оборудование для черновой обработки имеет высокую мощность, высокую эффективность и высокую жесткость, а оборудование для чистовой обработки отличается высокой точностью и низким уровнем ошибок. Поэтому при разделении операций по разному оборудованию, можно использовать приимущества кажого вида станков.
- Грубая обработка может обнаружить различные дефекты заготовок, такие как песочное отверстие, отверстие воздуха, недостаточный припуск на обработку и т. д., что удобно для своевременного ремонта или утилизации заготовок, чтобы не тратить время и затраты на обработку.
- После горячей обработки остаточное напряжение заготовки велико, необходимо разделить черновую и чистовую обработку, старение может быть организовано для устранения остаточного напряжения, а чистовая обработка может быть организована для устранения деформации после охлаждения.
Разница между черновой и чистовой обработкой
Черновая операция используется для получения геометрии детали, близкой к форме готового изделия, за короткое время, а чистовая операция выполняется после черновой обработки для получения окончательной геометрии и других деталей. В чем конкретная разница между черновой и чистовой обработкой?
1. Цель.
Черновая обработка в основном предназначена для удаления большого количества лишнего материала с детали, чистовая обработка предназначена для улучшения чистоты поверхности, допусков и уменьшения или сведения к минимуму ошибок.
2. Параметр.
При черновой обработке применяются более высокие скорость подачи и глубина резания.
3. Скорость съема.
Скорость съема материала при черновой обработке выше, чем при чистовой.
4. Обработка поверхности. Качество поверхности после чистовой обработки лучше, чем после черновой обработки.
5. Точность.
Чистовая или чистовая обработка может обеспечить высокую точность размеров и жесткие допуски, чего нельзя сказать о черновой обработке.
6. Режущие инструменты.
Различные уровни шероховатости предъявляют различные требования к инструментам и углам резания. Инструменты с отрицательным передним углом лучше всего подходят для черновой обработки, поскольку они могут поглощать силы резания, что обеспечивает более высокие скорости резания. При чистовой обработке обычно выбирают пластины с положительным передним углом, чтобы получить лучшее качество поверхности.
Читайте также: