Профессионально о металлообработке

Криволинейная 2D (или 3D) порезка (репрография) незаменима во многих сферах промышленного производства. Услуги данного характера наиболее востребованы в строительстве (фрезеровка кассет из алюминиевого композитного материала), изготовлении наружной и интерьерной рекламы, деревообработке, производстве пресс-форм.  Само собой разумеется, что наличие фрезерно-гравировального оборудования и управляющей программы к нему – еще не гарантия положительного конечного результата при обработке того или иного материала. Плотность и внутренняя структура различных исходных заготовок требуют от оператора станка с ЧПУ специальных знаний, т.к. в противном случае неправильный выбор режима резки может привести не только к порче инструмента (фрез), но и к отбраковке самого материала...

Фрезерованием называется процесс обработки плоских и фасонных поверхностей различных материалов. Для фрезерования используются специальные фрезерные станки.  Фреза  является одним из основных инструментов, который используется непосредственно для обработки различных металлических поверхностей. Любая фреза представляет собой вращающееся тело, покрытое прочными, износостойкими и твердыми режущими зубцами. Основными материалами, которые используются для создания фрез, являются: алмаз, специальная быстрорежущая сталь, а также  особо твердые металлы и сплавы. Помимо этого, для изготовления фрез используется и металлокерамика. Существует большое количество фрез, различных по внешнему виду. Среди них наиболее часто применяются: цилиндрические, круглые, торцевые и червячные фрезы.

Разработка кинематической схемы станка обычно начинается с составления эскизных вариантов структурных схем, на которых производится предварительная взаимная увязка движений рабочих органов проектируемого станка, особенно когда чти движения обусловливают формообразование обрабатываемой поверхности...

Способ настройки станков с помощью установов и эталонов нашел на производстве широкое применение. Время, затрачиваемое на настройку этим способом, меньше времени настройки по данным о размерах пробной обработки. В этом заключается преимущество рассматриваемого способа...

Деталь, зажатая консольно в кулачковом патроне, после обточки будет конической, если вертикальная плоскость, проходящая через ось шпинделя токарного станка, непараллельна направлению продольной подачи. Деталь примет форму гиперболоида, если горизонтальная плоскость, проходящая через ось шпинделя токарного станка, непараллельна направляющим станины. В том случае, когда поперечные направляющие неперпендикулярны продольным направляющим станины, поверхность торца детали после проточки будет не плоскостью, а конической поверхностью. При непрямолинейности направляющих обточенная в центрах деталь будет иметь форму, отклоняющуюся от цилиндрической...

В процессе работы станка его детали перемещаются друг относительно друга, при этом возникает сила трения. Ее работа превращается в теплоту. Поэтому температура деталей станков в процессе работы постепенно возрастает. Если до начала работы станка температура его деталей равна температуре цеха (16—20°), то в дальнейшем она может повыситься до 60° и даже больше. При повышении температуры детали станка (корпуса бабок, шпиндели и другие) расширяются. Изменяется положение оси шпинделя и обрабатываемой детали (фиг. 10) относительно образующей режущей кромки инструмента, чем вносится погрешность в размер диаметра обтачиваемой детали: первоначально установленный диаметр D₁ уменьшится и примет новое значение D₂...

Сверление, зенкерование и развертывание являются основными технологическими способами обработки резанием круглых отверстий различной степени точности и с различной шероховатостью обработанной поверхности. Все перечисленные способы относятся к осевой обработке, т.е. к лезвийной обработке с вращательным главным движением резания при постоянном радиусе его траектории и движении подачи только вдоль оси главного движения резания. Сверление — основной способ обработки отверстий в сплошном материале заготовок. Просверленные отверстия, как правило, не имеют абсолютно правильной цилиндрической формы. Их поперечное сечение имеет форму овала, а продольное — небольшую конусность. Диаметры просверленных отверстий всегда больше диаметра сверла, которым они обработаны...

Из публикации Погрешности, обусловленные упругими деформациями системы Станок—Деталь—Инструмент известно, что при сравнительно небольшом износе режущего инструмента возрастают радиальная составляющая P_y, а также отжатие у и возникает погрешность в обработке. Однако существует и другая причина возникновения погрешности при обработке, также связанная с износом инструмента и с изменением вследствие этого относительного положения образующей режущей кромки инструмента. Такую погрешность называют погрешностью размерного износа инструмента. В процессе износа на задней грани режущего инструмента образуется фаска износа h (фиг. 6), а на передней грани — лунка. Обычно допустимый износ ограничивают шириной этой фаски. Например, для твердосплавных режущих инструментов при черновой обработке допустима фаска шириной h = 1,5÷2 мм, а при чистовой h = 0,3÷0,5 мм...

В процессе резания металлов действует сила резания. Со стороны режущего инструмента она приложена к сечению среза, а следовательно, к детали и затем к станку. Со стороны сечения среза она приложена к резцу, суппорту и следовательно, также к станку. Таким образом, при резании образуется замкнутая упругая система станок — деталь — инструмент, находящаяся под воздействием силы резания. В связи с этим все элементы системы упруго деформируются, что является одной из причин появления погрешностей обработки. Это можно показать на следующих примерах...

На машиностроительных предприятиях имеется большое количество металлорежущих станков, среди них много станков-автоматов и полуавтоматов. Размеры деталей, обрабатываемых на таких станках, в соответствии с заданными, выдерживаются в процессе резания автоматически. Последнее является одним из важнейших факторов, определяющих достижение более высокой производительности труда в условиях массового и крупносерийного производства. Эффективность использования металлорежущих станков, в том числе автоматов и полуавтоматов, в значительной мере зависит от способов настройки и наладки их.

Детали обрабатывают на металлорежущих станках для того, чтобы получить необходимые форму и размеры их с требуемой чистотой поверхности и точностью обработки. Требование к форме, размерам, классу чистоты и точности обусловлены назначением детали и условиями ее работы в машине. Конструкторы задают их в чертежах. Из простейшего, например, чертежа (фиг. 1) видно, что деталь имеет цилиндрическую ступенчатую форму с диаметром большего цилиндра 50 мм и меньшего 40 мм. Торцовые поверхности цилиндров — это плоскости, перпендикулярные к осям цилиндров. Чистота цилиндрических поверхностей должна быть не ниже седьмого класса, а торцовых — четвертого.

Применение водяного и конного приводов снимало ограничение размеров обрабатываемых предметов и позволяло повысить производительность труда. Кроме того, при устранении лучкового или очепного привода отпадали непроизводительные затраты времени на перетягивание веревки и обратный ход заготовки, отводы и подводы резца, устранялась неравномерность рода, благодаря чему конструкция станка и методы работы на нем могли беспрепятственно совершенствоваться. Можно было переходить к обработке весьма сложных изделий. Сложной продукцией были токарные художественные предметы вазы, украшения для стола, табакерки и т. д.) из кости и древесины твердых пород и, наконец, наиболее ответственные части машин — стальные волны и особенно винты.

Наиболее ранним применением фрезерования для обработки плоскостей явилась установка для фрезерования плоскости крупной детали астрономического прибора, осуществленная в Китае в 1668 г. Обрабатываемая деталь была установлена и закреплена на каменном фундаменте. Две фрезы (или два ее сектора) были прикреплены к балке, имевшей возможность вращаться вокруг центра, совпадавшего с центром обрабатываемой детали. Глубина резания регулировалась укладкой тяжестей на режущий инструмент. Вся установка приводилась в движение мулом.

Методика расчета режимов резания дана для станков с одной многошпиндельной головкой. Она может быть применена и при одноинструментальной обработке с очевидными сокращениями времени обработки из-за отсутствия необходимости снижать режимы резания для нелимитирующих инструментов.

Труд А. К. Нартова «Театрум Махинарум» содержит значительное количество изображений образцов продукции, изготовлявшейся на токарно-копировальных станках. На рис. 36 изображена выточенная из кости ваза. В печатных трудах XVIII в. приведено много образцов художественных токарных изделий: ваз, настольных украшений, барельефов, табакерок и т. п. В собраниях больших музеев (в том числе в собраниях Эрмитажа) имеется много предметов этого рода. Некоторые любители в XVII — XVIII вв. собирали целые коллекции затейливых токарных изделий. Одна из больших коллекций, собранная во Франции во второй половине XVII в., была в XVIII в. описана в специальной книге, дважды переиздававшейся. Некоторые исследователи истории искусства выявили много имен знатных ценителей произведений «токарного художества», собирателей и токарей-любителей.

Образцом рельефа, или, как иногда говорили, медали, может служить изображение св. Петра, изготовленное А. К. Нартовым из слоновой кости, которое было приобретено известным деятелем XVIII в. митрополитом Платоном. Оно хранится теперь в Загорском историческом музее (рис. 28). На рис. 29 представлена иллюстрация из «Театрум Махинарум» А. К. Нартова, изображающая различные виды сложных узоров («розов»), которые можно было наносить на токарно-копировальных станках. Этими узорами украшали плоскости, чаще всего крышки и донца табакерок. Такие табакерки имеются в собраниях Государственного Эрмитажа в Ленинграде.

Токарно-копировальные станки для изготовления художественных изделий, судя по дошедшим до нас образцам продукции, уже в XVII в. достигли большой сложности. В XVIII в. они были значительно усовершенствованы. Ими почти не пользовались токари-ремесленники. Собственниками их были иногда «мастера токарного художества», но чаще всего этими шедеврами станкостроения владели богатые и знатные любители. В их мастерских, или «лабораториях», работали «художники» токарного искусства, которые подготовляли работу для хозяев, помогали им во время ее исполнения, обучали их различным приемам и тонкостям токарного дела. Вместе с тем эти же «художники» токарного искусства работали и над. дальнейшим усовершенствованием конструкции станков.

Фрезерование — это лезвийная обработка с главным вращательным движением резания, сообщаемым инструменту и имеющим постоянный радиус траектории, а также хотя бы одно движение подачи, направленное перпендикулярно оси главного движения. Фрезерование является производительным и универсальным технологическим способом механической обработки заготовок резанием. В машиностроении фрезерованием обрабатывают плоскости, уступы, канавки прямоугольного и профильного сечения, пазы, фасонные поверхности и т.д. Фрезерование также используют для разрезания катаных прутков, резьбо- и зубофрезерования.

Последовательность расчета режимов резания при обработке заготовок различными фрезами изложена в справочнике Режимы резания металлов: Справочник / Ю.В. Барановский, Л.А. Брахман, А.И. Гдалевич и др. — М.: НИИТАвтопром, 1995. — 456 с. (разд. 2, карта Ф-1). Для примера рассмотрим методику расчета режимов резания на одношпиндельных фрезерных станках с прямолинейной подачей. 1. Расчет длины рабочего хода L_р.х., мм (при обработке нескольких деталей их комплект рассматривается как одна деталь), с учетом длин L, рассчитанных для отдельных инструментов, и последовательности их работы производится по формуле...

Обработка резанием, осуществляемая множеством абразивных зерен, называется абразивной обработкой. Для ее осуществления используют абразивный режущий инструмент, на рабочей поверхности которого расположено неопределенное число лезвий в виде частиц абразивного материала высокой твердости (абразивных зерен). (Сравните с режущим инструментом, имеющим заданное число лезвий.)