Прецизионная обработка металла это

Обновлено: 22.01.2025

Второй тип – единичное изготовление точных деталей. Технолог и оператор станка здесь играют главную роль, так как для каждого случая требуется написание управляющей программы, подбор оснастки и корректная установка заготовки, которые выбираются из требований в конструкторской документации на изделие. Автоматизация процессов невозможна, так как каждая деталь уникальна и требует особой проработки.

Компания Formung специализируется на единичном высокоточном производстве, поэтому ниже рассмотрим основные особенности данного типа обработки

Требования к высокоточной обработке

Требуемая точность детали определяется из конструкторской документации, которую предоставляет заказчик – чертежа и/или 3D-модели. Чтобы удовлетворить назначенные требования, технолог пишет техпроцесс на каждый этап изготовления: черновую обработку, чистовую обработку, термическую обработку и другие технологические операции, где определяет режимы резания, используемые инструменты, способ установки заготовки на станок, тип и модель станка. Таким образом, при точной металлообработке достигается допуск от 6 квалитета и ниже и шероховатость от Ra 0,8 мкм. Особые требования предъявляются к допускам отклонения формы: радиальное биение, соосность, круглость, плоскостность и др. должны составлять порядка 10 мкм.

При высокоточной обработке важен каждый этап изготовления деталей: от качества материала заготовки до обеспечения показателей точности измерительных инструментов, которые должны быть выше, чем точности деталей.

Обычно в техзадание кроме точения, фрезерования обязательно включены термическая обработка, шлифование и полирование. Также применяется электроэррозионная обработка – процесс изменения формы, размеров и шероховатости поверхности под воздействием электрических разрядов между заготовкой и инструментом. Основной плюс электроэррозии – ей можно обрабатывать любые проводящие материалы (стали, алюминий) вне зависимости от степени их твердости после термической обработки.

Чаще всего завершающей операцией обработки является шлифование, поэтому от нее будет зависеть конечная точность изделия.

Помимо шлифования, существуют другие доводочные операции: полировка, притирка и доводка. Эти операции помогают привести поверхность металла в идеальный вид.

При полировании убирают мелкие заусенцы и обрабатывают труднодоступные места, уменьшая шероховатость изделия вплоть до Ra 0,01. Кроме того, в некоторых областях промышленности – например, радиоэлектронике – наличие заусенцев просто недопустимо, так как они вносят помехи в работу устройств.

В статье о шлифовании мы уже рассказывали, как ценятся специалисты по высокоточной обработке, но сейчас хотим обратить внимание на полировщиков. Квалифицированных полировщиков на рынке труда сейчас еще меньше, чем шлифовщиков, а между тем, они выполняют очень ответственную и скрупулезную работу, при которой ошибка обнуляет весь предыдущий труд и ведет за собой большие материальные потери. Да, не каждый человек готов взять на себя такую работу, зато тот, кто в мастерстве овладел ремеслом, может не волноваться за спрос на свои услуги и материальное состояние.

Где необходима высокоточная металлообработка?

Чаще всего точная обработка применяется в инструментальном производстве. Например, для изготовления штампов, пресс-форм, матриц и пуансонов.

Высокоточная обработка производится на пятикоординатных фрезерных станках. Работа на них позволяет выполнять обработку за один установ благодаря увеличению степеней свободы и добиться погрешности порядка 10 мкм. В трехкоординатных станках такую операцию приходится совершать либо за несколько установов и переворачивать деталь, либо использовать несколько станков для обработки. Применение такое производство нашло в авиакосмической и нефтегазовой промышленности, где необходимо изготовление деталей сложных форм.

Контроль размеров – важная операция производства детали. На любом предприятии имеется отдел технического контроля (ОТК), который следит за качеством обработки на каждом этапе. Производится проверка качества материала, промежуточных размеров после каждой операции (точение, фрезерование, шлифование) и конечный выходной контроль. ОТК ставит заключение, качественно ли выполнена деталь и удовлетворяет ли она требованиям, обозначенным на исходном чертеже.

Для данной проверки контролер использует специальные измерительные приборы, к которым предъявляется важное требование: их точность должна быть на порядок выше, чем измеряется точность изготавливаемой детали. Какие же инструменты используются?

В компании Formung мы знаем, как важно качество высокоточного производства, поэтому уделяем большое внимание его контролю. В нашем арсенале – лучшие инструменты фирм Vogel, Mahr, Mitutoyo с точностью до 1 мкм, новейшие координатно-измерительные машины и светлые головы конструкторов, технологов и рабочих. Наш отдел тех. контроля стоит на страже качества выпускаемой продукции, которое мы гарантируем!

Прецизионная металлообработка

Прецизионная металлообработка необходима для получения деталей высокоточных размеров. В данном случае речь идет даже не о сотнях, а о десятках и единицах микрон. Соответственно, такой способ металлообработки еще называют высокоточным.

Прецизионная обработка находит свое применение в авиапромышленности, робототехнике, военной промышленности, производстве научного оборудования и в машиностроении. О технологиях, которые используются в точной металлообработке, а также об инновациях в данной сфере, расскажет наша статья.

Нюансы прецизионной металлообработки

К высокоточным относятся все перечисленные ниже технологии:

Резка.
Обтачивание.
Обработка фрезой.
Разные виды сверления.
Вырубная и формующая штамповки.
Шлифование.

Высокоточную прецизионную металлообработку выполняют на специальном оборудовании, оснащенном приспособлениями, позволяющими обеспечить максимальную точность производимых операций.

Следует понимать, что существуют разные виды металлообработки, где требуется высокая точность. К первым относятся виды, обеспечивающие создание конкретных изделий по заданным в чертеже параметрам. В эту категорию входят технологии с первой по четвертую в приведенном списке. Другой вид связан с поверхностной обработкой металлических заготовок для придания гладкости. Такую операцию называют шлифовкой или, если это прецизионная металлообработка, то говорят о полировке поверхности, что, по сути, то же самое.

В реальных производственных циклах зачастую эти технологические этапы следуют друг за другом. Возьмем, к примеру, производство авиационных двигателей, где каждая деталь изготавливается с точностью до микрон и потом поверхность доводится полировкой до зеркального блеска.

Высокий уровень точности при металлообработке удается обеспечить, применяя комплекс мер:

используется высокоточный инструмент и приспособления;
применяются прецизионные измерительные приборы;
не допускается перегрев заготовок;
вводится ступенчатый контроль на всех этапах.

Комплексный подход помогает выполнять производственные задачи изготовления деталей с максимальной точностью.

Нельзя также не учитывать такой момент, как человеческий фактор на производстве, который существенно влияет на качество работы. Статистика свидетельствует, что из-за ошибок, халатности или недобросовестности работников до 40 % изделий уходят в брак. Еще не так давно для того, чтобы изготовить прецизионное изделие из металла, требовалось несколько рабочих смен, так как специалисту нужно было дать время на отдых и восстановление.

Рекомендуем статьи по металлообработке

В настоящее время эту работу выполняют на автоматизированном оборудовании, оснащенном программой управления (ЧПУ), а работнику остается только следить за ходом процесса. Технология полностью управляется электроникой, безошибочно выполняющей все заданные операции.

Технология резки в прецизионной обработке листового металла

Под прецизионным раскроем металлических листов подразумевается выполнение высокоточного качественного среза, имеющего ширину 0,1–0,15 мм, с гладкой кромкой, позволяющей обойтись без дополнительных обработок. Работу осуществляют на лазерном, плазменном оборудовании и координатно-пробивных станках. Эта технология лучше всего подходит для обработки металлических листов, даже очень тонких. К отличительным особенностям можно отнести высокую скорость и четкость линий, также есть возможность получения отверстий небольшого диаметра, тонких перемычек и углов.

Существует несколько разновидностей пробивных прессов: механического типа, гидравлического и автоматического. Для работы на первом необходимо прикладывать физические усилия, второй действует с помощью гидравлического привода, в третьем варианте процесс управляется компьютерной программой, для изготовления изделий любых форм применяются матрицы и пуансоны.

VT-metall предлагает услуги:

Лазерная резка металла Гибка металла Порошковая покраска металла Сварочные работы

Металлообработка выполняется с помощью четырех методов: вырубки, штамповки, пробивки и формовки. Материалами являются листовая нержавеющая сталь не толще 2 мм и черный металл до 3 мм.

Внешне станок обработки прецизионной резкой напоминает стол, на поверхности которого закреплены щетки или шарики. Стол, покрытый щетками, используется для работы с тонкими листами. Для удержания материала применяют зажимы и захваты, с их помощью лист может двигаться в двух направлениях. На пробивном инструменте внизу закреплено кольцо, которое прижимает лист к столу. При включении станка резец ударяет по металлу, делает отверстие и поднимается, давая листу продвинуться дальше. Современные автоматические станки способны пробивать за одну секунду до десяти отверстий. Дальше изделия двигаются по специальному лотку или желобу.

Резка на лазерной установке относится к современным видам прецизионной металлообработки, но больше подходит для тонких листов. Тонкий луч лазера режет с высокой точностью, без термической деформации и почти без отходов. На этом оборудовании можно изготавливать не только большие партии изделий одного вида, но и мелкие серии разнотипных деталей. Металлы обрабатываются твердотельными и волоконными лазерами, используя импульсный или непрерывный режимы.

Работа плазморезного оборудования основана на преобразовании газа, выходящего из узкого сопла, в плазму с помощью электрической дуги. Струя плазмы высокой температуры (+5 000…+30 000 °С) мгновенно разрезает металлические заготовки. Использование газа или воды помогает создать защиту от негативного воздействия среды. Этот метод прецизионной металлообработки позволяет использовать небольшую скорость при работе с тонким металлом. Эффект достигается от применения обжатой дуги, имеющей высокую плотность.

Возможности и преимущества пробивных прессов позволяют устанавливать их на предприятиях, производящих широкий ассортимент изделий из листового металла.

В этот перечень входят:

партии деталей, поставляемых для производства корпусной и мягкой мебели (механизмы подъема, элементы корпусов, фурнитура);
части рекламных конструкций (щитов, стоек, баннеров и т. д.);
планки, ригели и прочие детали, используемые в монтажных работах и в строительстве;
элементы детских конструкторов, игрушек, бытовых приборов и другой потребительской продукции.

Технология лазерной прецизионной резки находит применение в различных отраслях промышленности, где требуется высокая точность (приборостроение, автомобилестроение, авиационная промышленность и др.). Лазером можно раскраивать заготовки и листы из стали, латуни, меди, алюминия, драгоценных металлов. Также лазерное оборудование подходит для создания различных декоративных деталей, сувенирной продукции, с его помощью изготавливают сетки в спектральные приборы, кодовые диски маленького размера.

Необходимо особо отметить универсальность метода плазменной металлообработки, что позволяет применять ее для работы почти с любыми металлами.

Можно резать материал толщиной от 60 до 300 мм, при этом скоростной режим варьируется достаточно широко. Примеров применения высокоточной резки очень много, она используется для изготовления деталей различного назначения, элементов декора помещений, частей строительных конструкций (лестницы, двери, ограды и прочее).

Преимущества и недостатки.

Каждое оборудование имеет свой набор плюсов и минусов.

Плюсы пробивных прессов следующие:

может длительно осуществлять резку больших партий однотипных изделий;
обеспечивает высокоскоростной режим, если станок автоматический;
в программе можно задать большое количество параметров;
обеспечивается требуемая точность прецизионной металлообработки;
высокая производительность;
низкая себестоимость при условии выполнения крупных партий одинаковых изделий;
имеются возможности изготовления элементов жалюзи, формовок, петель, ребер жесткости;
оборудование не требует больших вложений и быстро окупается.

При выборе этого метода металлообработки нужно учитывать некоторые особенности:

сложная переналадка при переходе на изготовление нового изделия;
необходимо иметь в большом количестве разнообразные матрицы и пуансоны;
для выполнения разных заказов требуются разные инструменты, что может тормозить процесс;
можно обрабатывать металл не толще 6 мм.

Прецизионную лазерную резку металлов специалисты считают более универсальной технологией.

Ее преимуществами можно назвать:

высокий уровень точности и скорости;
раскрой листов проводится в соответствии с параметрами, заданными программой;
соблюдаются все указанные параметры с минимальными отклонениями;
минимум потерь при металлообработке обеспечивает хорошие экономические показатели;
возможна резка твердых сплавов и очень тонкого листового металла;
не требуется дополнительно обрабатывать кромку.

Недостаток метода в том, что на лазерном оборудовании нельзя обрабатывать крупные листы и заготовки большой толщины, кроме того, тип станка влияет на уровень эффективности.

Теперь о преимуществах плазменной прецизионной резки. К ним относятся:

универсальность, можно раскраивать любые металлы;
высокая скорость;
низкая себестоимость готовых изделий, если лист не толще 30 мм;
минимальная зона, попадающая под тепловое воздействие;
высокая безопасность работы из-за отсутствия взрывоопасных газов.

При обработке материалов толщиной от 30 мм повышается себестоимость продукции, что можно считать минусом этого метода. Также нужно учитывать, что плазмотрон – это сложное высокотехнологичное оборудование, которое требует определенных условий обслуживания и подготовки специалистов.

Проверка точности в прецизионной металлообработке

На точность прецизионной металлообработки влияют многие факторы:

Установлено слишком старое оборудование, сборка станка произведена неправильно, имеются дефекты инструментов и комплектующих.
Режущие инструменты и другие приспособления, входящие в комплект, не позволяют обеспечить высокую точность вследствие износа. У резцов стачиваются и изнашиваются все поверхности, сзади и спереди. Детали, изготовленные на таком станке, не будут соответствовать заданным параметрам. Все изношенные запчасти нужно вовремя менять и выполнять техническое обслуживание.
Небрежность и непрофессионализм при настройке ЧПУ, неправильно заданные размеры деталей. Работа любого самого точного станка зависит от действий работающего на нем специалиста, пренебрегать человеческим фактором невозможно. От профессиональной подготовки и ответственности работника зависит качество изготовленной продукции.
Неточное размещение листа на станине перед началом резки.
Перегрев во время работы ведет к возникновению дефектов и браку деталей, приводит к износу режущего инструмента и поломке оборудования.
Ошибки при измерении деталей после прецизионной металлообработки вследствие применения некачественного измерительного инструмента.
Недочеты, недостаточная компетентность работающего персонала.

Современную металлообработку невозможно представить без отдела ОТК, который занимается контролем качества продукции. Контролеры выполняют необходимые измерения, следят за показателями качества на всех этапах создания деталей. Работа начинается с проверки исходного металла, затем последовательно делаются промежуточные измерения после каждого вида металлообработки (точения, фрезерования, шлифования), на готовые изделия выдается документ с отметкой ОТК, если они соответствуют критериям качества.

Проверяющие в своей работе пользуются эталонными измерительными приборами, к которым предъявляются особые требования, инструмент обладает более высоким классом точности, чем измеряемые им детали.

Нанотехнологии в прецизионной металлообработке

Современная машиностроительная отрасль переживает кризисное время, которое связано с невозможностью обеспечить необходимую точность металлообработки традиционными методами. Сегодня в основном используется резка металлов, а режущие инструменты (лезвийные или абразивные) характеризуются скруглением режущей кромки. Само собой, у этого скругления имеется радиус, причем это не десятые доли микрометра, а единицы или десятки микрометра. Во время резки происходит следующее: верхний слой удаляемого с поверхности заготовки металла отлетает в виде стружки, а нижний слой «припекается» при высокой температуре к кромке.

Характеристики и ограничения режущих инструментов не позволят в дальнейшем по мере увеличения требований к точности деталей использовать эти виды прецизионной металлообработки, будущее за новыми технологиями. Необходимые параметры и форму может обеспечить не метод удаления лишнего, а наращивание материала. На таких экспериментальных установках уже сегодня проводятся работы по прямому наращиванию деталей. Пока это только разработки, опыты и эксперименты, в ходе которых изучаются все тонкости технологии. Иногда не получается добиться необходимой геометрической точности, но это вопрос времени. Уже совсем скоро прецизионные детали будут изготавливаться именно так.

Безусловно, заслуживает внимания тот факт, что в данном случае отсутствует привычная технологическая оснастка металлообработки. Сырьем при изготовлении прецизионных деталей служат композиты, наращивание происходит тонкими слоями до придания нужной формы и размера.

Разработчики применяют разные способы наращивания: первый − когда на основу тонким слоем наносят жидкий материал и оставляют затвердевать, другой – когда на подложку наносят порошок и под лазерным излучением он также становится монолитным. Речь пока не идет о массовом производстве, и эти прецизионные детали нового поколения небольшие по размеру, однако имеют сложную конфигурацию. Установка выполняет соответствующую программу, порошок может подаваться непрерывно, применяется сканирующее лазерное устройство.

Создавать сегодня прецизионные детали высокой точности позволяет ионная обработка, на поверхность изделия наносятся тончайшие слои, изменяя конфигурацию и размеры, при этом точность исчисляется до 10 -9 м, а это и есть нанотехнологии.

Почему следует обращаться именно 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 ими 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.

Высокоточная металлообработка на станках с ЧПУ

Между изготовлением высокоточных деталей и обычной металлообработкой существует значительная разница. Высокоточное производство бывает массовым и единичным. В первом случае прибегают к максимально автоматизированному процессу, оборудование для которого настроено для выполнения конкретных задач и производства определенного типа продукции, при этом операторы установок участвуют в процессе по минимуму. В статье поговорим о том, что такое высокоточная металлообработка на станках с ЧПУ.

Где используется высокоточная металлообработка на станках с ЧПУ

Высокоточная металлообработка на станках с ЧПУ используется в том случае, когда для готовых деталей важны высочайшее качество обработки, точные размеры и неизмененные свойства обрабатываемых материалов. Она находит применение в области высоких технологий, военно-промышленном комплексе, станкостроении, производстве важных или уникальных узлов и деталей, для изготовления деталей из редких металлов и сплавов, которые гарантированно должны сохранять свое качество на протяжении всего срока службы.

С каждым годом сфера использования высокотехнологичных металлоизделий растет, что обуславливает все большее количество заказов и повышение удельного веса подобных деталей в металлообработке в целом.

Наиболее часто к точной обработке прибегают в области инструментального производства. С помощью высокоточной металлообработки на станках с ЧПУ изготавливают штампы, пресс-формы, матрицы и пуансоны.

Для выполнения высокоточной металлообработки используют пятикоординатные фрезерные станки. Благодаря этому оборудованию, повышающему степень свободы и снижающему погрешность готовых изделий до 10 мкм, обработка выполняется быстрее и качественнее. При использовании трехкоординатных станков операции выполняются в несколько подходов, а заготовку необходимо либо переворачивать, либо пользоваться несколькими установками для обработки.

Высокоточная металлообработка на станках с ЧПУ применяется также в таких отраслях промышленности, как авиакосмическая и нефтегазовая, поскольку там не обойтись без деталей, имеющих сложную конфигурацию.

Необходимую точность детали определяют в предоставляемой заказчиком конструкторской документации (чертежах и/или 3D-моделях). Для выполнения заданных требований необходимо создание технологического процесса применительно к каждому этапу обработки (черновому, чистовому, термическому, прочим операциям) с определением режимов резки, нужных инструментов, способов размещения заготовки на оборудовании, типов и моделей установок.

Использование высокоточной металлообработки на станках с ЧПУ позволяет получить не более 6 квалитетов расхождения и от Ra 0,8 мкм шероховатости. Кроме того, отклонения от заданной формы (в части радиального биения, соосности, круглости, плоскостности и т. п.) не должны превышать 10 мкм.

За счет высокоточного пространственного расположения осей вращения, станки с ЧПУ позволяют обрабатывать заготовки, придавая им идеальную геометрическую форму. Благодаря высокоточным установкам шероховатость поверхности деталей имеет 11 класс чистоты. А при соблюдении определенных условий можно получить значения, отвечающие 1 классу чистоты.

Чтобы получить такую высокую точность, применяют станочные узлы и агрегаты, при изготовлении которых использовались определенные стандарты с минимальной погрешностью производства. Существенную роль играют подшипники. Станки с ЧПУ оснащаются высококлассными гидродинамическими и аэростатическими подшипниками.

В процессе работы установок для металлообработки выделяется большое количество тепла, воздействию которого подвергаются как элементы оборудования, так и сами заготовки. Под влиянием тепла происходит деформация узлов станков с ЧПУ и обрабатываемых деталей, что чревато снижением точности изготовления.

Во избежание таких последствий высокоточные установки для металлообработки дополнены функцией активного отвода тепла, которая не позволяет частям оборудования и заготовкам геометрически отклоняться друг от друга. Положительно влияет на точность обработки и снижение показателя нежелательных вибраций.

На каких принципах основана высокоточная металлообработка на станках с ЧПУ

В современных станках для металлообработки присутствует три системы – измерительная, вычислительная и исполнительная, каждая из которых допускает определенные погрешности в точности производства деталей.

На точность измерительной системы влияют данные используемых датчиков. Чем более точные датчики (измерительные устройства) применяются, тем меньшей будет погрешность. Современные устройства позволяют сократить ее до нескольких нанометров.

Установки с ЧПУ оснащаются вычислительными процессорами, обладающими высоким быстродействием и способными с большой точностью справляться с множеством задач. Многочисленные параметры (включая многоразрядные числа) просчитываются в режиме реального времени. Достижения электроники позволяют электронным системам выполнять высокоточные расчеты.

На исполнительную точность оказывают непосредственное влияние узлы и агрегаты оборудования с ЧПУ. Использование станков с высокоточными параметрами позволяет снизить итоговую погрешность готовых деталей.

Погрешности, допускаемые при высокоточной металлообработке на станках с ЧПУ, могут быть:

Геометрическими, которые зависят от качества изготовления элементов оборудования и его сборки. Эти параметры влияют на то, насколько точно располагаются в процессе обработки рабочий инструмент и заготовка.
Кинематическими, зависящими от того, насколько соответствуют передаточные числа в механизмах станка с ЧПУ. От кинематических цепей зависит точность создания зубчатых деталей, резьбы.
Упругими, на которые влияют деформации станка. При обработке инструмент и заготовка за счет действия определенных сил отклоняются друг от друга. Чтобы избежать этого, оборудование для высокоточной металлообработки комплектуется особо жесткими конструкциями.
Температурными, вызванными неравномерным нагревом узлов металлообрабатывающих установок, приводящим к тому, что первичная геометрическая точность теряется, а качество изготовления снижается.
Динамическими, возникающими из-за колебаний режущего инструмента и заготовок.
Погрешностями изготовления и установки рабочего инструмента.

В двигателях, редукторах имеются подвижные элементы, которые со временем начинают люфтить и изнашиваются, что не может не сказаться на качестве высокоточной металлообработки. Система «станок – деталь» находится в прямой зависимости от исполнительной точности.

Высокоточная металлообработка на некоторых фрезерных станках с ЧПУ позволяет получить погрешность, не превышающую 0,0002 мм, при этом шпиндель вращается с частотой 15 000 об/мин. Но у такого оборудования есть свои недостатки. Главным из них является цена установок, намного превышающая стоимость обычного оборудования.

Высокая цена обусловлена тем, что в станках используются новейшие технологии. Например, благодаря применению аэростатических направляющих достигается скольжение суппорта с рабочим инструментом на расстоянии нескольких микрон от заготовки. Можно сказать, что он парит над поверхностью детали.

Новейшие высокоточные шлифовальные станки с ЧПУ представляют собой автоматизированные комплексы, благодаря которым погрешность обрабатываемых деталей не превышает 0,01 мм. С их помощью затачивают алмазные инструменты, заготовки из твердых сплавов или инструментальной стали.

Использование ультрапрецизионного шлифовального оборудования позволяет выполнять обработку внутренних и внешних поверхностей заготовки за одну операцию. Высокоточные сверлильные станки, имеющие жесткую конструкцию, дополняются цифровыми индикаторами, показывающими параметры выполняемой операции.

Технология высокоточной металлообработки на станках с ЧПУ

Правильная настройка программного обеспечения позволяет выполнять обработку различных поверхностей заготовок за одну установку.

Фрезерные станки с ЧПУ позволяют:

зенкеровать детали;
развертывать заготовки;
сверлить;
фрезеровать криволинейные плоскости;
обрабатывать цилиндрические поверхности.

Такие станки с ЧПУ работают за счет трех или пяти осей. Последние подходят для высокоскоростной металлообработки фасонных поверхностей.

Благодаря большому числу осей заготовки вращаются в конкретном направлении относительно одной оси, при этом сам инструмент продвигается относительно детали. Зачастую имеющая определенный наклон ось шпинделя выступает в качестве пятой координаты.

Радиусные галтели при правильной настройке станков с ЧПУ можно обрабатывать за одну операцию. Это возможно за счет использования специальных концевых фрез, имеющих характерное закругление режущих поверхностей.

Любое фрезерное оборудование с ЧПУ подвержено модернизации, например, путем добавления на рабочий стол поворотного механизма. В таком случае установка подойдет для металлообработки заготовки в пяти разных координатах. К недостаткам модернизации можно отнести уменьшение рабочего пространства фрезерного станка.

Этапы высокоточной металлообработки на станках с ЧПУ

Высокоточная металлообработка на станках с ЧПУ требует ответственного подхода к каждому этапу работы. Для достижения высокой точности необходимо уделить внимание всем нюансам, начиная с качества материалов детали и заканчивая обеспечением показателей точности измерительных приборов.

Техзадания в большинстве случаев включают в себя не только точение и фрезерование, но и термическую обработку, шлифовку и полировку. Кроме того, используют электроэрозионную обработку, при которой форма, размеры и шероховатость поверхности детали изменяется за счет электрических разрядов, возникающих между заготовкой и инструментом. Достоинство такой отделки заключается в возможности работать с любыми проводящими материалами (сталями, алюминием), независимо от того, насколько твердыми они остаются по окончании термической обработки.

Обработка обычно завершается шлифованием, которое влияет на окончательную точность детали.

Кроме шлифования можно использовать полировку, притирку и доводку, также способствующие приданию поверхности детали идеального внешнего вида.

Полировка позволяет убрать мелкие заусенцы, обработать труднодоступные области, снизить шероховатость поверхности до Ra 0,01. Некоторые сферы промышленности (к примеру, радиоэлектроника) не допускают наличия заусенцев, мешающих правильной работе оборудования.

Как контролируют результат высокоточной металлообработки на станках ЧПУ

Для высокоточной металлообработки на станках с ЧПУ большое значение имеет контроль размеров заготовок. Каждое предприятие создает свой отдел технического контроля (ОТК), задача которого заключается в отслеживании качества обработки металла на всех этапах. Проверке подлежит качество материала, промежуточные размеры по окончании каждой операции (точения, фрезерования, шлифования), также выполняют итоговый выходной контроль.

ОТК дает заключение относительно качества готовой детали, соответствия ее требованиям техзадания.

Проверка выполняется при помощи специальных измерительных приборов, точность которых должна превышать точность создаваемых деталей.

Точная металлообработка

Разнообразные инновационные материалы пока что не могут полностью вытеснить традиционные из промышленной и строительной сфер применения. Конструкторские бюро постоянно разрабатывают новые способы обработки металлов. Современная точная металлообработка способствует улучшению качества изделий, повышает производительность труда, уменьшает количество отходов.

Типы точной металлообработки

Металлические заготовки обрабатывают различными инструментами на специальном оборудовании. Классификация процессов зависит от типа применяемого инструмента.

Самыми распространенными видами являются:

Обточить, отрезать и выровнять металлическую деталь можно при вращении ее на токарном оборудовании. У профессии токаря довольно длинный исторический путь, который начался с момента изготовления первого примитивного приспособления, помогающего обтачивать металл.

На современных станках, в том числе на автоматизированном оборудовании, сегодня производится высокоточная обработка заготовок из металла. Благодаря этому производство может выпускать большое количество деталей сложной конфигурации за короткий промежуток времени.

У фрезы имеются острые режущие поверхности. Обработка заготовок производится на больших скоростях с помощью вращательных движений. На фрезерном оборудовании проводят точное просверливание необходимых отверстий.

Прототип современного фрезерного станка появился в начале XIX века и дальше только совершенствовался, но принцип работы его остается неизменным. Во время обработки происходит вращение фрезы по заготовке, перемещающейся в ручном или автоматическом режиме. При этом задается нужная скорость и направление движения детали.

Обработка металла с помощью метода растачивания.

Такая металлообработка имеет более высокую точность по сравнению с фрезерованием. На расточных станках высверливают отверстия, выемки, полости, канавки внутри металлической детали.

Для выполнения расточной металлообработки необходимо работать на специальном оборудовании в заводских условиях. Это позволяет проводить высверливание с точностью до долей миллиметра, снабжая нужными деталями производства в области высоких технологий. Помимо этого, метод растачивания помогает избавиться от шероховатостей на металлических поверхностях.

Лазерная высокотемпературная металлообработка – самый точный метод на современном производстве. Тонким сфокусированным лазерным лучом металлическая деталь режется с точностью до нанометров, что невозможно сделать с помощью ни одного ручного инструмента.

Лазерная резка используется для изготовления деталей, применяемых в производстве компьютерного оборудования. У этого способа металлообработки высокая стоимость, поэтому его применение должно быть экономически обосновано.

Как достигается точность изготовления детали в процессе металлообработки

Когда речь идет о точности обработки, то имеется в виду, что размеры детали должны соответствовать выставленным цифрам конструкторских чертежей.

Реальные и заданные конструкторами параметры заготовки сверяются на соответствие следующим образом:

Деталь и ее рабочие поверхности проверяют на соответствие формы заданным характеристикам: овальность, конусность, прямолинейность и т. д.
Измеряют обработанные изделия и определяют отклонение параметров от заданных;
Деталь проверяют на параллельность, перпендикулярность и концентричность соответствующих плоскостей. Например, очень важно соблюдать параллельность между осью шатунной шейки и осью коренной шейки коленчатого вала, перпендикулярность оси отверстия под поршневой палец к его оси и др.
Оценивают качество поверхности металла на соответствие физико-механическим свойствам материала и наличие шероховатости.

Точный размер детали после металлообработки можно обеспечить двум путями: вручную установить нужные параметры перед работой или настроить оборудование на автоматическое получение размеров. При массовом и крупносерийном производстве изделий заданные размеры предварительно вводят при настройке станка перед обработкой.

Установить инструмент для обработки по заданным размерам помогает метод пробных промеров и проходов. Этот способ состоит в последовательной обработке и измерении небольших участков поверхности. Во время выполнения данного процесса уточняется положение рабочего оборудования, которое позволяет за 2-3 подхода получить заданные размеры. Данный вариант точной металлообработки подходит для индивидуального или мелкосерийного производства, так как зависит от степени квалификации персонала и является слишком трудоемким.

Что может повлиять негативным образом на точную металлообработку

Точная металлообработка зависит от влияния множества факторов:

Работа производится на слишком старом оборудовании или на станке, при сборке которого допущены ошибки, и есть комплектующие с дефектами.
Уровень точности режущего и другого входящего в комплект инструмента. У режущего инструмента изнашивается и задняя, и передняя стенки. При высоком уровне износа размеры деталей будут значительно отличаться от заданных параметров, поэтому нужно своевременно проводить замену и регулировку оборудования.
Неточная настройка станков и несоответствия нужных размеров деталей при программировании. Человеческий фактор в данном случае имеет решающее значение, от профессионализма наладчика зависит ежедневная работа станочного парка, особенно, когда детали выпускаются не крупными партиями, а штучно.
Ошибки при размещении заготовки на обрабатывающем станке.
Чрезмерное нагревание оказывает негативное влияние на деталь, режущий инструмент и станок в целом.
Возникновение ошибок во время измерения деталей, прошедших металлообработку, по причине поломки измерительных инструментов.
Погрешности и недостаточный профессионализм работников.

Методы механической точной металлообработки

О точной металлообработке в заводских условиях речь не идет в случаях, когда данный параметр не является производственной необходимостью. Экономически выгоднее проводить менее затратную грубую обработку деталей.

Но если точные размеры изделий имеют первостепенное значение и важны даже доли миллиметра, то следует проводить металлообработку с помощью:

шлифования;
хонингования;
притирки.

С помощью шлифования, которое относится к самым распространенным видам точной металлообработки, можно достичь первого или второго класса точности. Обрабатываемую поверхность доводят до необходимого состояния, снимая постепенно абразивом с заготовки тонкий металлический слой (стружку). В этом состоит отличие процесса шлифования от работы на токарном, фрезерном или строгальном оборудовании.

В отличие от резца или фрезы, с помощью абразивного круга можно снимать с болванки самый минимальный слой. Работая первыми двумя инструментами, у станочника получится лишь сгладить поверхностный слой заготовки. На точную обработку в данном случае будет влиять степень износа режущего и фрезерного инструмента. Практический опыт показал, что с помощью абразивного круга значительно легче и эффективнее, чем резцом или фрезой, получить требуемую гладкость и чистоту поверхностей детали.

Абсолютно оправдано, что на производстве применяют различный специальный инструмент для выполнения разных операций. От правильного подбора зависит точная металлообработка будущих деталей. Например, шлифование необходимо при обработке плоских поверхностей, зубьев шестеренок, резьбы.

Производственные процессы хонингования и притирки, как и шлифование, относятся к понятию «точной металлообработки». Немного остановимся подробнее на этих двух технологических этапах обработки металлов.

Хонингованием называется такой вид абразивных обработок, при котором работа осуществляется с помощью хонинговальных головок. Они позволяют проводить шлифование внутренних/наружных цилиндрических поверхностей. Интересно, что у хонинговальных головок имеется возможность выполнять как вращательные, так и поступательные движения. Отличие этой технологии в обильной смазке инструментов и заготовок во время процесса. Данный вид точной металлообработки считается достаточно производительным.

Притирку также относят к точным методам металлообработки. В основном ее применяют для изготовления деталей в инструментальной сфере. Кроме того, притирка используется в отдельных случаях: например, когда нужно добиться необходимой чистоты внутренних цилиндрических элементов двигателей. Все-таки эту технологию выгоднее заменять хонингованием, так как она имеет высокую стоимость и выполняется на небольшой скорости.

Каждый вид точной металлообработки оценивается по своим критериям:

0,02 мм — процесс чистового точения, после которого полученные поверхности нуждаются в завершающей доочистке;
0,005 мм — этап точного шлифования;
0,0025 мм — относится к прецизионному шлифованию;
0,0005 мм — такая точность характерна для притирки, но у высококвалифицированных специалистов может получиться более высокий результат.

Выбирая технологию обработки металла, подходящую в конкретном случае, необходимо четко осознавать, что от нее будет зависеть получение точных параметров и формы отдельных деталей и в целом качество работы всей системы.

Точная металлообработка по чертежам заказчика

Высокоточное производство стоит на порядок выше, чем обычная металлообработка. Различают крупномасштабный и единичный выпуск деталей. На крупных предприятиях выпускают огромные партии изделий, все процессы отлажены и автоматизированы, а у оператора станков в основном контролирующие функции. Можно привести немало примеров таких компаний: Siemens, Audi, Fanuc и другие. Определенное время необходимо при переходе на обработку другого типа детали, но в целом эти предприятия полностью автоматизированы.

Теперь коснемся второго типа, т. е. единичного изготовления изделий с точными параметрами. У технолога и оператора станка в этом процессе очень важные роли, так как перед запуском оборудования необходимо прописать управляющую программу, подобрать инструмент и правильно установить заготовку. Все действия должны быть согласованы с чертежами и документами, составленными конструкторским бюро. Каждое изделие является уникальным, автоматизировать процесс невозможно.

Обрабатываемая деталь обязана полностью соответствовать конструкторским чертежам или 3D-модели, которые предоставлены на производство заказчиком. Чтобы выполнить работу по определенным требованиям, инженер-технолог прописывает все технологические этапы: черновая обработка, чистовая, термическая обработка и все другие операции, точно определяя режим резки, виды инструментов, вплоть до способа установки детали, типа и модели оборудования.

В результате такой точной и основательной подготовки при металлообработке достигают допуска от 6 квалитета и меньше с шероховатостью от Rа 0,8 мкм. Особое значение придают также радиальному биению, соосности, круглости, плоскостности и другим требованиям из перечня допусков отклонения форм, которые не должны превышать 10 мкм.

Высокоточная металлообработка предъявляет жесткие требования к каждому производственному этапу, здесь важно учесть все: качество металла, параметры измерительного инструмента, класс точности которого должен быть выше, чем у будущих деталей.

Техническое задание для производства обычно включает точение, фрезерование, а также термическую обработку, этапы шлифования и полировки. Используется еще метод электроэрозионной обработки, во время которой происходит изменение конфигурации и параметров, а также уменьшается шероховатость благодаря воздействию электрических разрядов на заготовку.

Электроэрозия позволяет проводить точную металлообработку любых проводящих металлов (сталь, алюминий) независимо от того, как повлияла на их твердость термическая обработка.

Обычно металлообработку завершают этапом шлифования, о нем уже рассказано довольно подробно. Также завершить процесс обработки можно с помощью полировки, притирки и доводки. На этих этапах происходит доведение поверхностей детали до идеального состояния.

Например, полирование помогает избавиться от мелких заусенцев и провести точную обработку труднодоступных мест, снижая степень шероховатости до Ra = 0,01. Нужно учитывать, что, к примеру, на радиоэлектронных предприятиях совершенно не допускается использование изделий с заусенцами, так как это приведет к помехам в работе техники.

Наиболее часто точную металлообработку применяют в инструментальных производствах. Она необходима, когда выпускают штампы, пресс-формы, матрицы и пуансоны. Также без нее трудно представить авиакосмическую и нефтегазовую отрасли, для которых производятся изделия сложной формы.

/// Общие сведения о технологии

Прецизионная электромеханическая обработка (ПЭХО) — это передовой метод обработки металла, позволяющая создавать продукты, производство которых с помощью традиционных технологий затруднительно или невозможно. Прецизионную ЭХО можно использовать для обработки практически любых металлов и сплавов.

Из этого видеоролика вы можете узнать больше о технологии прецизионной ЭХО и ее преимуществах в сравнении с традиционными методами обработки металла.

/// ПРЕЦИЗИОННАЯ ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКАЯ ОБРАБОТКА (ПЭХО)

Прецизионная электромеханическая обработка, сокращенно ПЭХО — это передовая технология обработки металла, позволяющая обрабатывать изделия, производство которых с помощью традиционных методов затруднительно или невозможно. Это чрезвычайно точный процесс, позволяющий обрабатывать любые электропроводные материалы, поскольку в основе данной технологии лежит метод электролиза (т. е. химические реакции, в частности, разложение, которые происходят в электролите под воздействием электрического тока). К многочисленным материалам, для обработки которых может использоваться эта методика, относятся в том числе и усовершенствованные и трудно поддающиеся обработке сплавы металлов любой твердости, прочности и тепловых характеристик.

В рамках данного технологического процесса металлическая заготовка растворяется (обработка) в определенных местах под воздействием электричества (электрическое воздействие) и химических веществ (химическое воздействие), пока ей не будет придана сложная трехмерная форма, необходимая для конечного продукта.

Катод (электрод) не касается анода (обрабатываемой детали). Материал не режется, а растворяется.

/// ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА

В процессе прецизионной ЭХО металл заготовки растворяется под регулируемым воздействием постоянного тока в электролитической ячейке. Заготовка выполняет функцию анода и отделяется (на расстояние, которое может составлять всего 10 мкм) от инструмента, который выполняет функцию катода. Таким образом, заготовка и рабочий инструмент никогда не соприкасаются. Электролит — как правило, водно-солевой раствор — прокачивается под давлением через зазор между электродами, смывая металл, который растворяется на поверхности заготовки. По мере того как электродный инструмент приближается к заготовке, чтобы сохранять постоянную дистанцию, заготовке придается форма, соответствующая перемещению инструмента.

Прецизионная ЭХО напоминает гальванопластику наоборот: вместо нанесения материала при прецизионной ЭХО он удаляется. Эту технологию можно также описать как процесс, противоположный электрохимическому и гальваническому покрытию или процессу осаждения. Благодаря бесконтактному характеру процесса на обрабатываемую деталь не оказывается механической или термической нагрузки.

Важной характеристикой при оценке эффективности нетрадиционных процессов обработки является такой показатель, как скорость удаления материала. При прецизионной ЭХО удаление материала происходит за счет растворения материала заготовки на атомном уровне. Кроме того, в отличие от прошлых поколений решений в области прецизионной ЭХО, новая усовершенствованная технология прецизионной ЭХО основана на использовании импульсов электрического тока и вибрирующей оси. Такой подход позволяет обрабатывать изделия даже при минимальном расстоянии в несколько микрометров от обрабатываемой поверхности, а также придавать им сложные формы внутри и снаружи.

В процессе прецизионной ЭХО задействованы четыре установки: механическая, технического водоснабжения, управления и питания, которые представлены следующими модулями:

График А. Технологический цикл прецизионной ЭХО: направление оси механической вибрации

Схематическое представление синусоидной вибрации и электрических импульсов, вызывающих растворение материала. Механическая вибрация с амплитудой 400 мкм обеспечивает цикл омывания и технологический цикл с частотой импульса, регулируемой в пределах от 0,5 мсек до 5 мсек. Кроме того, возможно также исследование и (или) производство продукции с применением более ранней методики, основанной на использовании постоянного тока. Это может быть особенно целесообразно в тех случаях, когда скорость обработки важнее, чем степень точности.

График B. Технологический цикл прецизионной ЭХО: катодно-анодная реакция

Выше представлена схема процессов, происходящих между вибрирующим электродом (с регулируемой частотой вибрации в пределах 20-50 Гц) и заготовкой с скопированной формой электрода. Технологическая жидкость (электролит) служит токопроводящей средой и средой переноса продуктов реакции, которые состоят из ионов металла, гидроксидов и оксидов металла, газа и тепла.

/// ПРЕИМУЩЕСТВА ПРЕЦИЗИОННОЙ ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ

Технология прецизионной электрохимической обработки (ЭХО) обладает множеством преимуществ по сравнению с традиционными методами обработки. Ниже приведены четыре группы таких преимуществ:

Читайте также: