Металлообрабатывающая компания VT-METALL Гибкий подход – железное качество
Звоните, мы сейчас работаем:
Металлообработка
54
Время чтения: 16

Прецизионная металлообработка: технология и нюансы

Редакция сайта VT-Metall
Сохранить статью:

Из этого материала вы узнаете:

  • Нюансы прецизионной металлообработки
  • Какова технология резки в прецизионной обработке листового металла
  • Как проверяется точность в прецизионной металлообработке
  • О нанотехнологиях в прецизионной металлообработке

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.

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.

Технология резки в прецизионной обработке листового металла

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.

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.

Технология резки в прецизионной обработке листового металла

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.

Технология резки в прецизионной обработке листового металла

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.

Нанотехнологии в прецизионной металлообработке

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 10-9м, а это и есть нанотехнологии.

Читайте также
Получить бесплатный чертеж

Получить бесплатный чертеж

Скачать прайс

Скачать прайс

Пересчет проекта

Пересчет проекта

Позвонить бесплатно

Позвонить бесплатно

Скачать прайс

Скачать
прайс

Написать WhatsApp

Написать WhatsApp

Яндекс.Метрика