Виды механической обработки: обзор классических и современных методов

О чем речь? Посредством применения различных видов механической обработки металла можно получить детали с заданными параметрами без изменения свойств исходного материала. В процессе изменяется форма заготовки путем воздействия на нее режущего, давящего или иного инструмента.

На что обратить внимание? Самые востребованные виды механической обработки металла – резание, фрезерование, нарезание резьбы, ковка, штамповка и волочение. Не менее популярны и современные методы – ультразвук, электроэрозионная и гидроабразивная технологии.

Понятие механической обработки металла

Чтобы придать металлической конструкции или ее элементам необходимую форму, используют различные виды механической обработки. В результате такого воздействия деталь приобретает заданные геометрические параметры и характеристики поверхности, но состав и структура сплава остаются неизменными.

При проектировании и изготовлении детали основное внимание уделяется ее функциональности – способности работать в составе узла или агрегата. После соответствующей обработки заготовка обретает новые характеристики и готова для установки в приборы и механизмы.

Воздействие с помощью различного оборудования осуществляется только для изменения визуальных характеристик изделия, полностью исключая влияние на свойства исходного материала.

Все виды механической обработки деталей имеют очевидные преимущества:

• высокая эффективность;
• оперативное выполнение различных технологических операций;
• изготовление деталей по чертежам с точной геометрией и установленными параметрами;
• возможность обработки изделий сложной формы.

С их помощью обеспечивается качественная технологическая подготовка деталей.

Фото: everyonephoto / Freepik

Механическая обработка подходит для множества различных металлов и сплавов, поэтому широко применяется в промышленном производстве.

Основные виды механической обработки металла

Нарезка резьбы

Довольно важным и распространенным технологическим процессом является нарезка резьбы, поскольку для создания большинства конструкций требуются крепежные элементы: винты, болты, шпильки, гайки. С помощью этого вида механической обработки на детали или ее составной части формируется резьбовое соединение.

Нарезка может быть:

• Токарной.

Заготовка надежно фиксируется на станке. Вплотную к ее поверхности подводится специальный резец. При точении он последовательно перемещается вдоль и вглубь оси обрабатываемой детали, снимая с нее тонкие слои металла в виде стружки и формируя резьбу. Метод чаще всего применяется для внешней нарезки на цилиндрических деталях: втулках, валах и других объектах.

• С помощью плашек и метчиков.

Плашка для нанесения внешней резьбы похожа на гайку с осевыми отверстиями, образующими режущие кромки. Заготовка закрепляется в тиски, на нее накладывают плашку и плавно вращают плашкодержатель по часовой стрелке, создавая резьбу. Метчик имеет внешнее сходство со сверлом и предназначен для формирования внутренней нарезки.

Инструмент, зафиксированный в гнезде воротка вертикально, вводят в фаску отверстия детали. Таким образом можно создавать различные типы резьбы на изделиях как на станке, так и вручную.

• Посредством накатывания.

Процесс осуществляется путем пластической деформации в результате давления. Резьбонакатывающий валик прокатывается по поверхности заготовки, создавая резьбу. Данный метод больше подходит для обработки мягких металлов и повышения надежности резьбовых креплений. Кроме того, с его помощью можно восстановить, откорректировать или повторно сделать нарезку.

Каждый из рассмотренных способов обладает своими преимуществами. Выбор того или иного метода зависит от цели технологической операции, свойств материала заготовки, а также необходимых характеристик резьбового соединения: типа, формы, диаметра, эксплуатационных показателей.

Зубофрезерование

Это один из видов механической обработки деталей, обеспечивающий формирование зубьев на зубчатых колесах и шестернях. Зубофрезерный станок оснащен вращающимся инструментом – фрезой с зубьями, соотносящейся по форме с профилем изготавливаемого изделия.

Фреза и заготовка движутся навстречу друг другу. Зубья формируются посредством удаления лишнего материала. Процесс может повторяться неоднократно. Одновременное движение позволяет равномерно обработать поверхность и создать профиль в точном соответствии с заданными размерами и углом наклона.

Фрезерование

Является одним из основных видов механической обработки металлов. С помощью фрезерного станка, оснащенного режущим инструментом, создаются различные геометрические формы, а также пазы и отверстия на деталях.

Металлическая заготовка, предназначенная для фрезерования, надежно фиксируется на столе станка с помощью зажимных устройств. Для формирования заданной геометрии вращающаяся фреза врезается в материал и выходит из него, образуя стружку и постепенно передвигаясь по заданным координатам. Фрезерная обработка позволяет изготавливать плоские и сложнопрофильные формы, качественно обрабатывать внутренние и наружные поверхности.

Сверление

Применяется для получения отверстий нужного диаметра и глубины в различных материалах. В качестве режущего инструмента используется сверло с заостренным концом.

Фото: youranedopekin / Freepik

Заготовку зажимают в тисках или струбцине, а сверло устанавливают в шпиндель сверлильного станка. Вращаясь с высокой скоростью, инструмент постепенно углубляется в материал, образуя отверстие. Данная технологическая операция может выполняться как вручную, так и на сверлильных станках.

Зенкование

В случаях, когда на поверхности детали требуется создать коническое или плоское углубление, выполняется зенкование.

Зенкер имеет коническую форму с острым концом и несколькими режущими кромками. Он устанавливается на сверлильном или токарном станке и, вращаясь, воздействует на материал с определенным давлением, создавая зенкованное углубление.

Точение

Выполняется на специальном станке с помощью соответствующего резца и является одним из самых распространенных способов токарной обработки для получения цилиндрических поверхностей.

Зафиксированная в шпиндельном патроне заготовка вращается вокруг своей оси, а приведенный в движение резец постепенно перемещается по ее поверхности, удаляя слой материала, пока изделие не приобретет нужную форму. Точение может быть наружным (для обработки внешней поверхности) или внутренним (для растачивания отверстий и полостей).

Механическая обработка с пластинчатой деформацией

Эти виды механической обработки металлов применяются для изготовления деталей с заданными размерами, формами и механическими свойствами.

Рассмотрим наиболее распространенные из них:

• Прессование. Под воздействием пресса металлическая заготовка сжимается, превращаясь в плоское изделие с заданными геометрическими характеристиками. Таким способом создаются листовые детали.
• Волочение. Заготовка в виде проволоки или стержня протягивается через отверстие волочильного станка. Под давлением материал сжимается и деформируется, что способствует изменению сечения и сглаживанию поверхности. Волочение используется для изготовления гибкой металлической нити различного диаметра и качественных характеристик.
• Прокат. Разогретая заготовка пропускается через валики прокатного стана, где под давлением происходит сжатие и деформация металла. Прокат предназначен для изменения формы и размеров изделия, используется для формирования плоских листов или профилей с заданными характеристиками.
• Штамповка. Металлический лист, помещенный между двумя пресс-формами, сжимается под давлением. В результате получаются сложные формы и рельефы. Штампованные детали являются неотъемлемой частью многих конструкций, поэтому очень востребованы в машиностроительных областях и строительстве.
• Ковка. На заготовку, нагретую до очень высокой температуры, многократно и прерывисто воздействуют молотом или другим инструментом, придавая материалу заданную форму и размеры. Операция позволяет создавать очень сложные и высокопрочные металлические изделия.

Все виды механической обработки имеют свои преимущества и особенности, от которых зависит выбор того или иного технологического метода для выполнения специфических производственных задач.

Современные виды механической обработки металла

Помимо всем известных традиционных методов, применяются и менее распространенные современные технологии. Такие виды механической обработки металлов отличаются высокой технологичностью и точностью. Следует рассмотреть их подробнее:

• Ультразвуковой метод.

При ультразвуковой обработке металл удаляется с поверхности детали мельчайшими частицами абразива, такого как электрокорунд и карбид бора. Абразивная суспензия, активированная волнами ультразвука с частотой 16–30 кГц, способна разрушать очень тонкий слой материала, что делает доступной обработку глухих отверстий и каналов.

• Электроэрозионный метод.

Мощные разряды электрического тока, возникающие между материалом и электродом, повышают температуру металла в зоне воздействия.

Преимущество технологии заключается в возможности обработки металлов с повышенной твердостью и отверстий различной сложности.

• Абразивный метод.

После обработки абразивами поверхность детали приобретает идеальную гладкость, что очень важно для конструкций, требующих высокой точности соединений. Для изготовления абразивных инструментов используются искусственные и природные материалы: кварц, эльбора, корунд и электрокорунд, алмаз (натуральный или синтетический). Мельчайшие частицы (кристаллы) воздействуют на поверхность изделия, снимая тонкие слои металла. Для достижения заданных параметров важно правильно рассчитать величину абразивов.

Для выполнения технологических операций используются круги, листы, сегменты с различной зернистостью: крупнозернистые – для черновой грубой шлифовки, мелкозернистые – для финишной отделки.

Процесс данного вида механической обработки включает следующие этапы:

• Шлифовка – первичное удаление верхнего слоя для достижения заданных характеристик.
• Полировка – направлена на повышение гладкости поверхности и усиления герметичности стыков между сопрягаемыми элементами конструкции.

Фото: reflex-ajans / Freepik

• Хонингование – чистовая отделка с использованием мелкозернистых мягких материалов.
• Гидроабразивный метод.

Для устранения дефектов и получения ровной матовой поверхности на металлическую деталь воздействуют высокоскоростным струйным потоком воды с добавлением абразивных частиц. В некоторых случаях для ускорения процесса в гидроабразивную смесь вводятся специальные химические вещества.

Оборудование для механической обработки металла

Сегодня многие предприятия оказывают услуги по обработке деталей и металлических заготовок. Для осуществления таких работ необходимо высокотехнологичное оборудование, которое постоянно модернизируется. В современных цехах развивающихся компаний примитивные металлообрабатывающие станки уже давно заменили на автоматизированные линии, гарантирующие изготовление высококачественных изделий. Оснащение производства зависит от объемов и сложности заказов.

В каждом цехе, где выполняются различные виды механической обработки деталей и металла, должны быть следующие станки:

• вертикально-сверлильные;
• радиально-сверлильные;
• расточные с поворотными стволами;
• шлифовальные;
• фрезерные;
• зубофрезерные;
• оборудование для протяжки деталей.

Подобное оборудование позволяет изготавливать детали с высокой степенью точности геометрических параметров и быстро достигать заданных характеристик поверхности.

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.

Изображение в шапке статьи: Andrei-Armiagov / Freepik