Виды операций механической обработки, которые вам следует знать.

В обрабатывающей промышленности механическая обработка является фундаментальной и неотъемлемой частью процесса. Существуют различные виды механической обработки, позволяющие превратить сырье в конечный продукт. Итак, что же это за виды обработки и как определить, какой из них подходит для конкретного проекта? Эта статья даст вам глубокое понимание процессов механической обработки и их типов.

Что такое обработка?

Механическая обработка — это процесс обработки материалов, который преобразует сырье, такое как металл, пластмасса или древесина, в точные готовые детали. Процесс осуществляется путем контролируемого удаления избыточного материала с помощью режущих инструментов, часто на станках, таких как токарные и фрезерные станки. Цель состоит в достижении определенных размеров, форм и гладкой поверхности деталей для таких отраслей, как автомобилестроение, строительство или аэрокосмическая промышленность.

Почему механическая обработка важна для производства?

Механическая обработка в производстве имеет решающее значение, поскольку она превращает сырье в точные, сложные и изготовленные на заказ детали с жесткими допусками. Эти детали обладают надежностью и функциональностью в таких важных отраслях, как аэрокосмическая, медицинская и автомобильная промышленность. Тщательная механическая обработка позволяет внедрять инновации и является экономически эффективной за счет сокращения отходов и переделок благодаря высокоточным методам ЧПУ.

Различные виды операций механической обработки

Традиционные методы механической обработки удаляют материал с заготовки с помощью режущих инструментов, включая такие распространенные процессы, как токарная обработка, фрезерование, сверление, строгание, строгание, шлифование, распиловка и протяжка. Каждый метод создает определенные геометрические формы, такие как цилиндрические формы, плоские поверхности, отверстия или сложные внутренние элементы. Особенности общих процессов механической обработки отличаются от особенностей современных нетрадиционных методов, таких как электроэрозионная обработка, лазерная обработка, плазменная дуговая обработка или ультразвуковая обработка. Нетрадиционные методы используют энергию и удаляют материал без прямого контакта.

Токарная обработка

Токарная обработка — это базовый процесс обработки мягких материалов, заключающийся в удалении материала с вращающейся заготовки с помощью режущего инструмента. С помощью токарного станка можно создавать цилиндрические формы. Широко используемая токарная обработка на станках с ЧПУ стала самым популярным способом изготовления деталей с высокой точностью.

Виды токарных процессов

Токарная обработка выполняется с помощью инструментов на ручных или станках с ЧПУ для придания деталям точной формы. Существуют различные виды токарной обработки:

• Торцевая обработка: создает плоскую поверхность, перпендикулярную оси заготовки.
• Параллельная токарная обработка: обработка заготовки до достижения равномерного диаметра по всей ее длине.
• Токарная обработка с коническим профилем: создает коническую форму с постепенным изменением диаметра.
• Нарезание резьбы: создание спиральных канавок для крепежных элементов.
• Сверление: расширение существующего внутреннего отверстия.
• Разделение: вырезание готовой детали из заготовок.
• Рифление: создает текстурированный узор в виде ромбов или прямых линий для лучшего захвата.

Преимущества токарной обработки

Мы поняли, что происходит, но чтобы узнать, почему это так широко востребовано в производстве, нам следует изучить его непревзойденные преимущества:

• Высокое качество обработки поверхности: можно получить гладкие и точные поверхности. При токарной обработке для некоторых материалов, таких как сталь и алюминий, можно достичь шероховатости поверхности до Ra 0.4-0.8 мкм.
• Высокая точность: с помощью станков с ЧПУ можно добиться очень жестких допусков. Что касается обработанных деталей, то при токарной обработке допуски составляют ±0.01 мм.
• Высокая производительность: Токарная обработка позволяет быстро изготавливать прецизионные детали, такие как цилиндрические и конические элементы, с неизменно высоким качеством.

Применение в токарной обработке

Токарная обработка всегда считается хорошим выбором для обработки металлических деталей, требующих высокой точности или имеющих сложную конструкцию. Ниже приведены некоторые примеры применения:

• Обработанные детали: для различных отраслей промышленности.
• Автомобильные и машинные детали: приводные валы, коленчатые валы, валы двигателей и другие необходимые компоненты.
• Рукоятки с насечкой: для инструментов, механизмов и оборудования.
• Медицинские имплантаты: высокоточные детали для хирургических устройств.

Фрезерование

При фрезеровании вращающийся режущий инструмент удаляет материал с заготовки и формирует необходимые элементы. Это также один из популярных и распространенных методов обработки. В настоящее время для управления фрезерными станками используется компьютер, что называется ЧПУ-фрезерованием.

Типы процессов измельчения

Существуют различные типы процессов фрезерования, которые позволяют создавать разные характеристики:

• Торцевое фрезерование: формирование плоских поверхностей с помощью фрез, работающих на верхней части деталей.
• Фрезерование пластин: удаление материала по боковой (периферийной) стороне заготовки и получение плоских верхних поверхностей.
• Фрезерование концевых фрез: позволяет фрезеровать пазы, вырезать контуры и углубления.
• Боковое фрезерование: используется два резца для одновременного фрезерования параллельных поверхностей.
• Фрезерование пазов: нарезка канавок, шпоночных пазов или каналов.
• Многостаночное фрезерование: включает в себя обработку нескольких фрез на одном валу для одновременной обработки нескольких элементов.

Преимущества фрезерования

Фрезерование — оптимальный выбор для изготовления деталей сложной конструкции. Именно поэтому оно широко используется во многих отраслях промышленности. Ознакомьтесь с его преимуществами для ваших проектов:

• Гибкие возможности обработки: фрезерование позволяет изготавливать изделия различной геометрии, от простых до сложных. Это дает возможность мелкосерийного производства в соответствии с конкретными требованиями заказчика.
• Сложные детали: Фрезерование позволяет создавать сложные профили, углубления и поверхности произвольной формы.
• Качественная обработка поверхности: фрезерование позволяет создавать гладкие и точные поверхности, особенно при использовании фрезерных станков с ЧПУ с оптимизированными параметрами резания.
• Жесткие допуски: Обеспечивает высокую точность размеров (±0.02~±0.05 мм) для применения в прецизионной технике.

Обычные фрезерованные детали

К числу распространенных изделий, изготавливаемых методом фрезерования, относятся детали для аэрокосмической, медицинской и автомобильной промышленности.

Компоненты для авиакосмической промышленности

Фрезерование позволяет создавать высокоточные кронштейны, компоненты двигателей и конструкционные детали, требующие прочности и малого веса.

Медицинские детали

Хирургические инструменты, ортопедические имплантаты, такие как имплантаты тазобедренного или коленного сустава, а также корпуса устройств, требующие биосовместимости и точности, изготавливаются методом фрезерования.

Автокомпоненты

Фрезерование позволяет изготавливать крепежные элементы, детали двигателя, такие как поршни, шатуны, шестерни, валы и корпуса для различных автомобильных систем.

Бурение

Сверление создает цилиндрические отверстия в заготовке с помощью вращающегося инструмента. Этот инструмент может использоваться для развертывания, зенкования, потайного сверления и нарезания резьбы в различных областях применения.

Виды процесса бурения

Эти параметры уточняют стандартное просверленное отверстие:

• Колонковое бурение: это основной процесс создания цилиндрического отверстия с помощью сверла.
• Развертывание: определяет и обрабатывает существующее отверстие до точных размеров.
• Зенкерование: расширение отверстия, просверленного в скважине, и создание углубления с плоским дном.
• Зенковка: создает коническое и наклонное расширение в конце отверстия.
• Нарезание резьбы: создание внутренней резьбы в просверленном отверстии.
• Точечная обработка: создает плоскую поверхность вокруг отверстия.

Преимущества бурения

Благодаря простоте инструментов и эффективности бурения, оно обладает следующими преимуществами:

• Снижение затрат: эффективное удаление материала за счет поддержания низких производственных издержек.
• Высокая производительность: быстрая работа и крупносерийное производство.
• Широкая область применения: подходит для обработки металлов, пластмасс, древесины и камня.
• Хорошая основа для финишной обработки: подготавливает поверхности для последующих процессов, таких как нарезание резьбы.

Для чего можно использовать бурение?

Цель сверления — создание отверстий, что широко распространено во многих отраслях промышленности. С помощью сверления можно сверлить отверстия в металлических материалах . Многие детали изготавливаются с отверстиями для сборки, соединения или других целей. Вот некоторые примеры применения сверления:

• Блоки цилиндров: для создания точных каналов для охлаждающей жидкости, масла и цилиндров.
• Форсунки топливных форсунок: для создания тонких, точных отверстий для подачи топлива.
• Медицинские имплантаты: изготовление биосовместимых компонентов с жесткими допусками.

Строгание в механической обработке

Строгание позволяет создавать плоские, прямые или рельефные поверхности на крупных заготовках. Заготовка перемещается линейно относительно неподвижного одноточечного режущего инструмента. Стоит отметить, что строгание не идеально подходит для мелких прецизионных деталей.

Виды процесса планирования

Процесс планирования включает в себя следующие типы:

• Горизонтальное строгание: инструментальная головка перемещается вертикально, а стол — горизонтально.
• Вертикальное строгание: головка инструмента перемещается горизонтально, а стол — вертикально.
• Угловое строгание: выполняется путем наклона головки инструмента или заготовки для обработки поверхностей под углом.

Важность планирования

Строгание подходит для обработки крупных заготовок или массивных изделий, таких как станины, рамы и большие конструкционные элементы, которые невозможно изготовить другими методами. Оно позволяет получить высокоточные и гладкие плоские поверхности, что важно для выравнивания и подгонки в механизмах. Еще одно важное преимущество строгания — возможность нарезания пазов, шпоночных канавок и канавок на крупных деталях.

Применение планирования

Строгание используется для создания канавок, шпоночных пазов между валами и шестернями, каналов для жидкости и Т-образных пазов для модульных систем крепления заготовок. Оно применяется для обработки плоских поверхностей на крупных конструкционных деталях в судостроении, аэрокосмической отрасли и производстве тяжелого оборудования.

Шейпинг

Формовочный способ обработки предполагает использование одноточечного режущего инструмента на возвратно-поступательном ползунке для обработки неподвижной заготовки. При движении вперед удаляется материал, а при обратном движении инструмент поднимается. Этот метод идеально подходит для общей механической обработки и контурной обработки крупных заготовок.

Виды процессов формования

К типам процессов формования относятся:

• Горизонтальная обработка: наиболее распространенный тип, используемый для плоских поверхностей и в общих целях.
• Вертикальная обработка: инструмент перемещается вертикально для обработки внутренних форм и пазов.
• Наклонная обработка: Инструментальная стойка расположена под углом для обработки скошенных и наклонных поверхностей.
• Формирование канавок: вырезание канавок, шпоночных пазов или пазов.
• Формирование соединения «ласточкин хвост»: изготовление соединений типа «ласточкин хвост» и направляющих.

Преимущества формования

Преимуществами формования являются:

• Более низкие затраты: меньшие инвестиционные затраты по сравнению со сложными станками с ЧПУ для простых работ.
• Гибкие возможности эксплуатации: универсальное решение для изготовления изделий различной формы, таких как плоские, угловые или внутренние, с помощью одного станка.
• Простая настройка: легко устанавливается и не требует особых навыков для выполнения базовых задач.

Типичные области применения формования

Формирование обычно используется для:

• Обработка плоских поверхностей и создание гладких и ровных плоскостей.
• Нарезка канавок, пазов, шпоночных пазов и Т-образных пазов.
• Внутренние элементы, такие как внутренние шестерни, шлицы и изогнутые поверхности, могут быть изготовлены методом формования.
• Угловые поверхности на деталях могут быть получены путем формования.

Шлифовальная обработка

При шлифовании вращающийся абразивный круг удаляет небольшие количества материала, обеспечивая тонкую обработку и точные размеры твердых материалов.

Виды шлифования

Существует несколько видов шлифовки, например:

• Цилиндрическая шлифовка: создание конусности для наружных цилиндрических деталей, таких как стержни, с помощью врезного шлифования.
• Внутреннее шлифование: шлифует внутреннюю поверхность заготовок, таких как втулки.
• Шлифовка поверхностей: создание плоских поверхностей на деталях с помощью вращающегося шлифовального круга на поворотном столе.
• Бесцентровое шлифование: шлифует цилиндрические детали без центров.
• Заточка инструментов и режущих инструментов: Специализированные станки для заточки и придания формы режущим инструментам.

Преимущества шлифовки

Шлифовка — это метод механической обработки, часто используемый для получения желаемой поверхности после основных операций механической обработки, таких как токарная или фрезерная обработка. К преимуществам шлифовки относятся:

• Превосходная целостность поверхности с низкой шероховатостью при точном формировании геометрии.
• Обеспечивает минимальное удаление материалов и минимальную деформацию на рабочем месте.
• Отлично подходит для твердых материалов, таких как закаленная сталь и керамика.

Применение техники шлифования

Благодаря своим преимуществам, шлифовка широко используется в тех областях, где требуется высокая точность. Как вы можете убедиться ниже:

• Режущие инструменты, такие как заточные сверла, концевые фрезы и лезвия.
• Прецизионные валы и компоненты, детали двигателей, компоненты аэрокосмической отрасли и автомобильные шестерни.
• Измерительные инструменты, такие как штангенциркули, калибры и прецизионные инструменты.

Распиловка

Пила использует зубчатые лезвия для обработки деталей из дерева, металла и пластика. Она необходима в механической обработке для подготовки сырья и вырезания деталей несущей формы.

Виды распиловки

Процесс распиловки включает в себя следующие типы:

• Электрическая ножовка: оснащена возвратно-поступательным лезвием для косых распилов металлических заготовок.
• Ленточнопильный станок: имеет непрерывную и гибкую зубчатую ленту, натянутую между колесами, которая позволяет выполнять прямые разрезы, кривые и сложные формы.
• Циркулярная пила: использует вращающийся зубчатый диск, «холодную пилу», для точной и быстрой резки металла.
• Абразивная пила: использует вращающийся абразивный круг для резки твердых материалов.

Преимущества распиловки

Распиловка имеет следующие преимущества:

• Экономичный способ резки материалов с минимальным образованием стружки.
• Легко выполнимые задачи, которые трудно или долго выполнять с помощью ручного инструмента.
• Высокая мобильность и гибкость.
• Универсальная в работе с такими материалами, как дерево, пластик, композиты и металлы.

Для чего используется пиление при механической обработке?

Распиловка имеет множество применений в механической обработке, например, для резки сырья и придания крупным заготовкам удобных размеров. Она также полезна для подготовки точных заготовок для последующей обработки, может использоваться для резки конструкционных форм, таких как уголки или швеллеры. Кроме того, ленточная пила является основным инструментом для придания сложной формы деталям.

Протяжные

Протяжка металла осуществляется с помощью инструмента с режущими зубьями различной формы, которые срезают материал. Это позволяет получать точные и сложные формы за один непрерывный ход.

Виды протяжки

Существуют следующие виды протяжки:

• Внутреннее протягивание: создание отверстий, шпоночных пазов или шлицов путем протягивания или проталкивания протяжки через отверстие.
• Внешние протяжные станки обрабатывают наружную поверхность для формирования контуров или плоских участков.
• Роторное протягивание использует вращающийся протяжной инструмент на токарном станке для придания некруглых форм.

Преимущества протяжки

Протяжка обеспечивает значительные преимущества при создании сложных внутренних профилей с высокой степенью однородности. Преимуществами протяжки являются:

• Обеспечивает превосходное качество поверхности за один проход.
• Превосходная однородность деталей с высокой точностью размеров и повторяемостью.
• Длительный срок службы инструмента
• Простота в эксплуатации и возможность интеграции в различные этапы обработки, такие как черновая и чистовая обработка.

Каковы основные области применения?

Благодаря перечисленным преимуществам, протяжка широко применяется во многих областях, связанных с внутренними и внешними элементами. Протяжка используется при изготовлении:

• Шпоночные пазы с точной нарезкой для установки шпонок в валы.
• Внутренние профили, такие как квадраты, шестиугольники или сложные внутренние контуры.
• Шлицевые соединения на валах для шестерен и муфт.

Токарная обработка, фрезерование, сверление и шлифование — это основные процессы механической обработки. Они могут выполняться вручную для решения простых задач, а также на станках с ЧПУ. Обработка на станках с ЧПУ значительно повышает точность, повторяемость, сложность, скорость и автоматизацию. Этот метод лучше всего подходит для жестких допусков и массового производства.

Из приведенного выше описания различных типов обработки легко понять, что геометрические размеры и допуски являются ключевыми элементами современной обработки. После изучения традиционных методов мы переходим к нетрадиционным процессам обработки. Это передовые процессы обработки, используемые там, где традиционные инструменты оказываются неэффективными, и предлагающие дополнительные высокотехнологичные решения для сложных геометрических форм.

Нестандартные методы механической обработки

Нетрадиционные методы работают без прямого контакта инструмента с заготовкой и используют источники энергии, такие как электричество, лазеры или химические вещества. Они лучше всего подходят для обработки сложных форм и твердых материалов.

Электроэрозионная обработка (EDM)

В этом методе используются контролируемые электрические искры между электродом и заготовкой в ​​диэлектрической жидкости для расплавления и испарения материала. Он применяется для создания сложных контуров и глухих отверстий.

Электрохимическая обработка (ЭХО)

Это процесс анодного растворения, при котором инструмент определенной формы выступает в качестве катода. Электролит протекает через зазор и электрохимически удаляет ионы металла. Этот метод лучше всего подходит для придания формы твердым или сложным деталям без механических и термических напряжений.

Обработка лазерным лучом (LBM)

Он имеет сфокусированный лазерный луч, который испаряет материал и создает высокоточные разрезы и отверстия. Он используется для гравировки материалов, а также в электронике, медицинском оборудовании и аэрокосмической технике.

Плазменно-дуговая обработка (PAM)

В технологии PAM высокоскоростная и высокотемпературная плазменная струя плавит и сдувает материал. Она идеально подходит для резки толстых и проводящих пластин.

Химическая обработка (ХО)

В технологии химической обработки материалов (CHM) химические травители избирательно удаляют материал, создавая сложные контуры или тонкостенные детали. Для контроля удаления материала используется точное маскирование.

Ультразвуковая обработка (УЗО)

В ультразвуковой механической обработке инструмент вибрирует на ультразвуковых частотах и ​​подает абразивную суспензию на твердые материалы. Вибрация разрушает их, создавая точные формы, используемые для изготовления сложных отверстий и пресс-форм.

Традиционная механическая обработка против нетрадиционной механической обработки

Традиционные методы механической обработки используют механическую силу и более твердый инструмент для удаления материала. Они применяются для массового удаления распространенных материалов. Нетрадиционные методы используют источники энергии для достижения высокой точности. Они предполагают минимальный или полное отсутствие физического контакта и минимальный износ инструмента. Для лучшего понимания ниже приведено краткое сравнение этих двух методов.

Заключение

Механическая обработка удаляет материал для придания деталям нужной формы. Эти процессы подразделяются на традиционные и нетрадиционные методы. Традиционные методы производства используют механическую силу для удаления основного материала и образования стружки в процессе обработки. Примеры: токарная обработка, фрезерование, сверление, шлифовка, строгание, строгание, распиловка и протяжка. Нетрадиционные методы основаны на использовании энергии и не предполагают прямого контакта с заготовкой. Примеры: электроэрозионная обработка, лазерная резка, гидроабразивная резка, электрохимическая обработка, ультразвуковая обработка.

FAQ

Какие три операции механической обработки являются наиболее распространенными?

Фрезерование, токарная обработка и сверление — наиболее распространенные операции механической обработки.

Какие материалы можно обрабатывать на станках с ЧПУ?

Станки с ЧПУ позволяют обрабатывать самые разнообразные материалы, такие как металлы, пластмассы, дерево, пенопласт, керамика и композитные материалы.

Что такое прецизионная обработка?

Это высокоточный производственный процесс, в котором для удаления материала используются станки с ЧПУ. Он позволяет создавать сложные детали с чрезвычайно жесткими допусками и точными размерами.