Вступ
Механічна обробка металу прогресувала від традиційного ручного різання металу до мікрообробки за допомогою лазерів. Механічна обробка — це широкий термін, який стосується широкого діапазону процесів і технологій, що використовуються у виробництві.
Вивчення основ обробки металу має важливе значення для нових власників бізнесу та початківців постачальників металевих деталей. Матеріал видаляється із заготовки в процесі обробки. Металу надають бажаної форми за допомогою енергетичних верстатів для виготовлення металевих частин або компонентів у різноманітних сферах застосування. Механічна обробка також може бути виконана на будь-якій існуючій деталі, наприклад, на поковці або лиття за моделлю.
У цій статті ви дізнаєтеся більше про процес обробки металу, щоб ви могли використовувати його, щоб допомогти вам вибрати найкращі процедури виробництва для ваших продуктів і задовольнити потреби та вподобання ваших клієнтів.
Що таке Механічна обробка металу
Механічна обробка металу — це промислова техніка виготовлення металевих деталей, інструментів і машин. Це включає в себе ряд кроків для отримання правильної форми, діаметра отвору, розміру, текстури та обробки кінцевого продукту.
Крім того, включає в себе використання верстатів для надання заготовці певної форми. Під час виробничого процесу більшість, якщо не всі компоненти та металеві предмети вимагають певної механічної обробки. Інші матеріали, такі як пластик, гума, дерево та паперові вироби, часто обробляються.
Види технології обробки
Технологія Burning Machining
Що, якби ми сказали вам, що існує кілька різних форм технології обробки горінням? Для нагріву заготовки з метою надання їй форми використовують апарати для випалювання та зварювання. Відомо, що вони прогорають різні матеріали.
· Технологія лазерного різання
Лазерні різаки плавлять, спалюють або випаровують матеріали, випромінюючи вузький промінь світла високої енергії. Цей метод ідеально підходить для витравлювання візерунків або формування зі сталі суцільного витвору мистецтва. Лазерне різання пропонує такі переваги, як екстремальна композиція та високоякісна обробка.
· Технологія киснево-паливного різання
Для різання та розплавлення матеріалів у цьому виді обробки використовується поєднання кисню та паливного газу. Оскільки молекули пропану, водню, бензину або ацетилену надзвичайно легкозаймисті, їх зазвичай використовують у цьому процесі.
· Технологія плазмового різання
Цей інструмент працює, запускаючи потік плазми в електричну дугу. В результаті інертні гази перетворюються на плазму. Звичайно, під час роботи з плазмою вона може стати надзвичайно гарячою на дотик.
Технологія ерозійної обробки
Хоча інструменти для спалювання використовують тепло для видалення зайвого матеріалу, ерозійні машини використовують електрику або воду, щоб видалити матеріал із заготовки.
· Технологія водоструминного різання
Водоструменеві різаки використовують потік води під високим тиском для різання різноманітних матеріалів. Щоб руйнувати матеріали швидше, ніж будь-коли раніше, просто додайте певну форму абразивного піску в потік води. Водоструменеві фрези зазвичай використовуються на матеріалах, які були деформовані або пошкоджені в результаті впливу тепла.
· Електроерозійна технологія обробки
Для виготовлення крихітних кратерів використовуються електророзрядні інструменти для розрядження електричних дуг. Це покращує темп «повних скорочень». Електроерозійна обробка також використовується в додатках, які потребують складних форм.
Електроерозійні інструменти також можна використовувати для різання складних матеріалів. Електроерозійні інструменти для обробки обмежують кількість чорних сплавів, використовуючи основний матеріал для проведення електрики.
Технологія обробки металів
- Поворот
- фрезерування
- шліфування
- Нудно
- Буріння
- Розпилювання
- протяжні
- ECM/EDM
Поворот
Точіння — це найпростіша операція на верстаті, яка включає міцне закріплення заготовки на обертовій пластині або оправці. Ріжучий інструмент утримується навпроти заготовки в пристосуванні, встановленому на рухомих полозках, поки він обертається. Полозку можна переміщати вгору та вниз по довжині заготовки, а також ближче та далі від центральної лінії. Ці прості методи обробки ідеально підходять для ефективного видалення величезної кількості матеріалу. Свердло, встановлене на задній бабці, також може просвердлити точні отвори по центральній лінії заготовки.
На зовнішньому колі круглого предмета використовуються токарні верстати для створення концентричних форм. На токарному верстаті виготовляється багато круглих або круглих елементів, включаючи шліци, кільцеві канавки, ступінчасті буртики, внутрішню та зовнішню різьбу, циліндри та вали. Вони також можуть створювати обробку поверхні, яка є помітно гладкою та однорідною.
фрезерування
Фрезерування відрізняється від точіння тим, що заготовка залишається нерухомою, а ріжучий інструмент обертається на шпинделі. У більшості випадків заготовка утримується горизонтально в машинних лещатах, які рухаються в напрямках X і Y. Шпиндель рухається по осях X, Y і Z і містить різноманітні ріжучі інструменти.
Фреза може свердлити отвори та отвори, але вона найкраще знімає заготівлю з більш складних і асиметричних деталей. Фрези використовуються для виготовлення квадратних/плоських поверхонь, виїмок, фасок, каналів, профілів, шпонкових пазів та інших деталей, які залежать від кута. Більшість операцій верстатів з ЧПК виконуються шляхом спільного фрезерування та токарної обробки. Ріжучо-різальна рідина використовується для охолодження заготовки та ріжучого інструменту, їх змащування та змивання частинок металу під час усіх операцій обробки металу.
шліфування
Шліфування — це процес механічної обробки, який передбачає видалення невеликої кількості матеріалу з заготовки за допомогою абразивного токарного круга для досягнення високої якості. Шліфування також можна використовувати для текстурування об’єкта або створення легких надрізів.
· Шліфування поверхні
Для багатьох застосувань надзвичайно гладка поверхня металевих предметів є критичною, і найкращий спосіб досягти цього – шліфувальна машина. М'ясорубка складається з обертового диска, покритого грубим абразивним піском. Заготівлю встановлюють на стіл і переміщують вперед-назад убік під абразивним кругом або тримають нерухомо, поки круг обертається. Природно, цю процедуру можна використовувати тільки на обличчях, які не закриті виступами, що виступають з поверхні.
Залежно від матеріалу, що шліфується, використовуються різні види абразивів. Оскільки тепло та механічні навантаження під час шліфування можуть пошкодити заготовку, важливо контролювати швидкість і температуру інструменту.
· Циліндричне шліфування
У цьому процесі застосовують плоскошліфування та токарну обробку. Круговий або циліндричний шліфувальний круг зазвичай обертається проти поверхні заготовки, поки вона залишається нерухомою. На внутрішньому та зовнішньому діаметрах циліндричні шліфувальні верстати можна використовувати по всій довжині деталі або на частковій глибині.
Перевагою цієї процедури є отримання надзвичайно точних і точних допусків із дуже гладкою текстурою поверхні.
· Оптичне шліфування
У цьому процесі застосовують плоскошліфування та токарну обробку. Круговий або циліндричний шліфувальний круг зазвичай обертається проти поверхні заготовки, поки вона залишається нерухомою. На внутрішньому та зовнішньому діаметрах циліндричні шліфувальні верстати можна використовувати по всій довжині деталі або на частковій глибині.
Перевагою цієї процедури є отримання надзвичайно точних і точних допусків із дуже гладкою текстурою поверхні.
Нудно
Розточування - це процес розширення вже просвердлених або відлитих отворів. Лінійне розточування (один з обох кінців підтримується розточувальним стрижнем), зворотне розточування (розточування отвору в задній половині заготовки) і токарне розточування — це приклади розточування (збільшення отвору за допомогою одноточкового ріжучого інструменту для створення конічні або квадратні отвори)
Розточування також можна назвати способом розширення попередньо вирізаних отворів у заготовці. Свердлінням можна зробити перші отвори. Для розточування, на відміну від свердління, використовується одноточковий ріжучий інструмент.
Буріння
Свердління — це метод обробки, який використовує свердла для створення циліндричних отворів у твердих матеріалах; це одна з найважливіших технік обробки, оскільки створені отвори часто використовуються для полегшення складання. Найчастіше використовуються свердлильні верстати, але також можна використовувати токарні верстати. Свердління є етапом попередньої обробки в більшості виробничих операцій, результатом якого є готові отвори, які потім нарізають різьбою, розсвердлюють, розточують або іншим чином модифікують для отримання різьбових отворів або приведення розмірів отворів у прийнятні допуски. Свердла, як правило, прорізають отвори, більші за номінальний розмір, і отвори, які не обов’язково є прямими чи круглими через гнучкість свердла та бажання шукати шлях найменшого опору. Як наслідок, свердління, як правило, виконується під заданий розмір із механічною обробкою, щоб отримати отвір до остаточного розміру.
Використовувані свердла мали дві гвинтові канавки, що йшли вгору по валу. "Рубка" виносить частини, або стружку, з отвору, коли свердло входить у матеріал. Кожен тип матеріалу має рекомендовану швидкість свердління та подачу.
Розпилювання
Метали зазвичай розпилюють за допомогою відрізних верстатів для виготовлення коротших відрізків із брусків, екструдованих форм та інших матеріалів. Стрічкові пилки, як вертикальні, так і горизонтальні, довбають матеріал безперервними петлями із зубчастих стрічок. Швидкість стрічки змінюється залежно від матеріалу: для деяких високотемпературних сплавів потрібна повільна швидкість 30 футів за хвилину, а для м’яких матеріалів, як-от алюміній, потрібно 1000 футів за хвилину або більше. Електроножівки, абразивні дискові пилки та циркулярні пилки є прикладами інших машин для різання.
Лазерне гравіювання
Лазерне гравірування найкраще підходить для високоточного етикетування або маркування, оскільки воно використовує лазерну технологію для постійного маркування, гнучкості, швидкого циклу та інтеграції виробничої лінії. Це недорогий спосіб маркування металевих предметів.
Лазерна технологія дозволяє виконувати точне штампування металу за допомогою лазерного гравіювання. Маркування металевих виробів відповідними серійними номерами, ідентифікаційними кодами, назвами торгових марок і номерами моделей можна виконувати з точністю та однорідністю за допомогою точного штампування металу. Використання лазерної технології вразить ваших клієнтів та інвесторів.
протяжні
Протяжка використовується, серед іншого, для виготовлення квадратних отворів, шпонкових канавок і отворів під шпонку. Протяжка складається з кількох зубів, розташованих у вигляді напилка, причому кожен зуб трохи більший за попередній. Протяжка робить серію глибших надрізів, коли її витягують або проштовхують через підготовлений отвір (або за межі поверхні). Вертикальні преси часто використовуються для штовхання. Протягування зазвичай виконується за допомогою вертикальних або горизонтальних пристроїв, які зазвичай мають гідравлічний рух. Швидкість різання високоміцних металів коливається від 5 до 50 футів на хвилину для м’яких металів.
ECM/EDM
· ECM
Електрохімічна обробка — це тип зворотного гальванічного нанесення, що призводить до отримання отворів без задирок із чудовою обробкою поверхні. Заготовка не піддається термічному тиску, оскільки це технологія холодної обробки.
· EDM
Це немеханічні методи видалення матеріалів, які покладаються на корозійні іскри або хімічні речовини. Електроерозрядна обробка включає в себе посилання іскри від електрода до поверхні провідної заготовки через діелектричну рідину. За допомогою цієї технології можна виготовляти отвори малого діаметра, порожнини матриці та інші тонкі елементи. На швидкість розряду впливають не твердість, а теплові характеристики та провідність металу.
Вибираючи ріжучі інструменти для верстатів з ЧПК, слід враховувати певні фактори
Матеріал і особливості заготовки
Матеріал заготовки має великий вплив на вибір інструменту. Алюміній, ковкий чавун і виливки з сірого чавуну є матеріалами, які найчастіше обробляються на Stecker Machine. Для кожного матеріалу у нас є улюблені інструменти для обробки металу з ЧПУ. Інженери люблять починати з перевірених і стандартизованих інструментів, які зменшують ризики, запаси та витрати.
Свердла, фрези та мітчики використовуються для обробки різних деталей, а стандартні інструменти доступні для кожного типу інструменту та матеріалу. Stecker, наприклад, пропонує три основні торцеві фрези з кутом 90°: одну для різання алюмінію, одну для обробки ковкого чавуну та одну для обробки сірого чавуну. Алюміній має найвищу оброблюваність з цих матеріалів, отже алюмінієвий інструмент має більші стандарти поверхневих футів за хвилину (SFM), що дозволяє йому працювати швидше.
Обсяг виробництва
Загалом, великі проекти вимагають спеціалізованих високоякісних ріжучих інструментів, тоді як малосерійні використовують більш економічні інструменти. Все зводиться до економії на масштабі, оскільки величезний обсяг компонентів, які потрібно виробити, виправдовує дорогу вартість висококласного інструменту, що спеціалізується на певних функціях.
Можливості для комбінацій
При обробці з ЧПУ багатофункціональні інструменти можуть заощадити багато грошей і часу. Коли одним інструментом можна виконати декілька операцій — три, чотири або більше — тривалість циклу збільшується, а час зміни інструменту зменшується.
Наприклад, добре розроблений вставний комбінований інструмент може свердлити та знімати фаски трьома різними способами, завершуючи роботу за один прохід одним інструментом, а не за шість (і шість) проходів. Так, цей багатофункціональний інструмент, виготовлений на замовлення, може повернути вам 3,000 доларів США, але заощадження швидко накопичуються, щоб покрити ціну, особливо для великого проекту.
Ємність машин
Більшість різальних інструментів сумісні з верстатами з ЧПК. Однак це не завжди означає, що ці машини є найефективнішими. Інженери та оператори розуміють, що машина з більшою потужністю (з більшою конусністю) дозволяє їм використовувати багатофункціональні комбіновані інструменти.
Менші виливки не вимагають використання підйомників для їх переміщення, тоді як більші виливки повинні. Дійсно, розробка приладу, який може працювати з двома або трьома крихітними компонентами одночасно на більшій машині, може забезпечити потенціал для підвищення ефективності. Це ілюстрація того, що величезна машина не завжди передбачає масове лиття.
Матеріал інструменту
Один і той самий ріжучий інструмент можна виготовити з різних матеріалів, деякі з яких довговічніші (і, отже, дорожчі), ніж інші.
Твердий сплав - надзвичайно міцний матеріал для ріжучого інструменту. З іншого боку, інструмент із наконечником PCD забезпечує ще один рівень довговічності. Найтвердішим ріжучим інструментом на даний момент є PCD, або полікристалічний алмаз, який створюється шляхом спікання частинок алмазу з металевим сполучним.
Свердлильний інструмент із PCD-наконечником має термін служби приблизно в 4 рази, ніж твердосплавний інструмент (2,500 штук проти 10,000 25), але він також може працювати на 180% швидше. Різниця у вартості між ними (близько 960 доларів США за твердосплавний сплав проти XNUMX доларів США за PCD) компенсується різницею у виробництві (вища швидкість шпинделя, додаткова швидкість подачі, ТА економія праці, налаштування та інші).
Стратегія
Інженери зазвичай розробляють найкращий сценарій (найкращий інструментарій, агресивна тривалість циклу, висококласне кріплення) і сценарій «плану Б», коли визначають, як буде завершено новий проект у цеху (менш дорогий інструмент, менш потужні машини тощо). Спокуса полягає в тому, щоб зменшити витрати, вибравши менш дороге рішення, але це зазвичай означає, що інструменти страждають.
Недолік цього аргументу полягає в тому, що він не враховує потенційні проблеми з інструментами, які не тільки коштують стільки ж, скільки й у початковому найкращому сценарії, але й додають вартості проекту даремно витраченого часу.
Досвід безцінний
У деяких компаніях, які працюють з верстатами з ЧПУ, є більш обізнані працівники, ніж в інших. Ніщо не може зрівнятися зі знаннями, отриманими десятиліттями успішних проектів машин з ЧПК. Ці лідери мають досвід управління проектами від концепції до завершення, і вони мають необхідні процеси, а також багато необхідних інструментів.
Отже, як новачку потрапити в досвідчений цех з ЧПК? Зрештою, навіть у найкращих програмах вищої освіти та тренінгах із ЧПК не вчать вибору інструменту. У цьому випадку це приклад племінних знань: навички, що передаються від інженера до інженера, як правило, у майстернях високого класу з ЧПК.
Резюме
Тепер ви краще розумієте різні типи механічної обробки та задіяні процеси. Механічна обробка передбачає використання різного обладнання та процесів, залежно від заготовки чи матеріалу, що використовується, а також від бажаного продукту. У процесі механічної обробки можна використовувати механічні, абразивні, термічні або хімічні способи видалення матеріалу для досягнення найкращого дизайну та характеристик продукту.
Розуміння механічної обробки металу допоможе вам спланувати, чи є ви підприємцем уперше, чи хтось, хто хоче виробляти та постачати металеві деталі для автомобільної, електронної та інших галузей промисловості. Хоча є чому навчитися, розмова з фахівцем з обробки металу може допомогти вам досягти ваших цілей.
