Механическая обработка деталей на станках

Мехобработка деталей на станке

Механическая обработка деталей — процесс снятия металла с заготовки режущими инструментами с целью получения необходимой формы, точности размеров и чистоты поверхности, заданных чертежом детали. Точность и чистота поверхности деталей машин, назначаемые конструкторами, в подавляющем большинстве случаев обеспечиваются лишь обработкой резанием на металлорежущих станках.

Таким образом, задача механической обработки — придать заготовкам окончательную форму, чтобы они соответствовали рабочим чертежам деталей.

Большинство методов механической обработки деталей режущими инструментами применяются во всех машиностроительных производствах, причем степень совершенства этих методов зависит главным образом от масштаба производства и общего технического уровня.

В результате механической обработки на станках получают детали машин с различным расположением внутренних и наружных цилиндрических, конических, плоских и фасонных поверхностей. Чтобы получить ту или иную поверхность детали, в процессе механической хобработки заготовки необходимо выполнять различные движения узлов и частей металлорежущих станков. Все движения в металлорежущих станках делят на рабочие (основные) и холостые (вспомогательные).

Движения рабочих органов станка, в результате которых с обрабатываемой заготовки снимается слой металла в виде стружки или изменяется состояние обрабатываемой поверхности (например, при обкатке), называют рабочими (основными) движениями. Движения, при которых с обрабатываемой заготовки металл не срезается и инструмент не изменяет состояния обрабатываемой поверхности, называют холостыми движениями (подвод суппорта, установка заготовки и др.).

Рабочее движение, скорость которого больше скорости остальных рабочих движений и которое определяет скорость отделения стружки, называют главным движением, а скорость этого движения называют скоростью резания. Остальные рабочие движения называют подачей.

На обрабатываемой заготовке при снятии с нее слоя металла различают следующие поверхности:

• Обрабатываемая поверхность — поверхность, которая срезается в результате обработки;
• Обработанная поверхность — поверхность, получающаяся в результате снятия слоя металла;
• Поверхность резания — поверхность, образуемая на обрабатываемой заготовке режущим лезвием резца в процессе работы

Механическая обработка деталей характеризуется:

• низким коэффициентом использования металлов: 0,5—0,8 (с повышением серийности производства коэффициент повышается);
• высокой трудоемкостью и зарплатоемкостью обработки;
• многооперационностью технологических процессов обработки;
• высокими требованиями к качеству технологического оборудования и организованности процессов;
• высокими требованиями к качеству изготовления детали в соответствии с технологическим процессом.

Процесс мехобработки деталей, как и любой другой высокотехнологичный процесс, состоит из целого ряда этапов. Для получения действительно качественной продукции каждый из них должен быть выполнен на наивысшем уровне.

Основным оборудованием для механической обработки металлов являются токарные и фрезерные станки, а также универсальные токарно-фрезерные обрабатывающие центры.

Токарная обработка — это процесс резания металла, осуществляемый при линейной подаче режущего инструментом при одновременном вращении заготовки. Точение осуществляется срезанием с поверхности заготовки определенного слоя металла с помощью резцов, сверл или других режущих инструментов. Главным движением при точении является вращение заготовки.

Движением подачи при точении является по­ступательное перемещение резца, которое может совершаться вдоль или поперек изделия, а также под постоянным или изменяющимся углом к оси вращения изделия.

Фрезерная обработка — это процесс резания металла, осуществляемый вращающимся режущим инструментом при одновременной линейной подаче заготовки.
Материал с заготовки снимают на определенную глубину фрезой, работающей либо торцовой стороной, либо периферией. Главным движением при фрезеровании является вращение фрезы. Движением по­дачи при фрезеровании является по­ступательное перемещение обрабаты­ваемой детали.

Токарно-фрезерная обработка металлов выполняется с помощью универсальных обрабатывающих центров с числовым программным управлением (ЧПУ), позволяющих выполнять сложнейшую высокоточную обработку без учета человеческого фактора. ЧПУ предполагает, что каждым этапом выполняемых работ управляет компьютер, которому задается определенная программа. Обработка детали на станке с ЧПУ обеспечивает максимально точные размеры готового изделия, т.к. все операции выполняются с одной установки обрабатываемой заготовки.

Станки для механической обработки деталей

При механической обработке деталей используют различные станки: токарно-винторезные, фрезерные, поперечно-строгальные, сверлильные, коорди-натно-расточные, шлифовальные, профилешлифовальные, координатно-шлифовальные, электроискровые, ультразвуковые, гравировочные, опиловочные, фасонно-строгальные.

Выбор станков напрямую зависит от объемов производства (механические, ручные, с ЧПУ, автоматические и так далее), необходимого качества детали и вида обработки.

Существует большое разнообразие типов и моделей металлорежущих станков для механической обработки. Они различаются по виду технологических процессов, осуществляемых на данном станке, типу применяемых инструментов, степени чистоты обрабатываемой поверхности, конструктивным особенностям, степени автоматизации, числу важнейших рабочих органов станка.

По виду обработки и виду режущего инструмента металлорежущие станки называются токарными, сверлильными, фрезерными, шлифовальными и т. д.

В зависимости от чистоты обработанной поверхности станки делят на обдирочные, чистовые, отделочные, доводочные, а по конструктивным особенностям — на горизонтальные, вертикальные (сверлильные, фрезерные, протяжные вертикальные и горизонтальные). По степени автоматизации станки делят на автоматы, полуавтоматы, станки с программным управлением.

Среди оборудования механических цехов машиностроительных заводов наибольшее место занимают токарные станки (до 50% от общего парка станков). На токарных станках обрабатываются заготовки с цилиндрическими, коническими, сферическими, фасонными и торцовыми поверхностями.

Механическая обработка — обработка изделий из стали и других материалов с помощью механического воздействия с применением резца, сверла, фрезы и другого режущего инструмента. Сам процесс обработки осуществляется на металлорежущих станках, в установленном порядке согласно технологическому процессу.

Содержание

Виды механической обработки [ править | править код ]

Обработка резанием [ править | править код ]

Обработка резанием осуществляется на металлорежущих станках путём внедрения инструмента в тело заготовки с последующим выделением стружки и образованием новой поверхности. Виды резания:

При обработке резанием механическая обработка также разделяется по чистоте обработанной поверхности:

Обработка методом пластической деформации [ править | править код ]

Осуществляется под силовым воздействием внешней силы, при этом меняется форма, конфигурация, размеры, физикомеханические свойства детали. Это процессы: ковка, штамповка, прессование, накатывание резьбы.

Обработка методом деформирующего резания [ править | править код ]

Обработка методом деформирующего резания основана на совмещении процессов резания и пластического деформирования подрезанного слоя. Используется для получения поверхностей с регулярным макрорельефом (теплообменных, фильтрующих), для восстановления размеров изношенных поверхностей трения.

Электрофизическая обработка [ править | править код ]

Основана на использовании специфических явлений электрического тока: искра (электроэрозионная обработка), электрохимия (Электрохимическая обработка), дуга (электрическая дуговая сварка).

К производственно-технологическим комплексам относят станки, оснащенные системой числового программного управления. Функционирование подобного оборудования основывается на взаимодействии множества разнообразных элементов и устройств. При этом главный узел всех станков с ЧПУ — шпиндель. Именно его исправность определяет точность механической обработки.

Вместе с тем, нужно точно знать, что отдельные устройства станка, в котором предусмотрена система ЧПУ, будут исправно служить на протяжении всего эксплуатационного срока оборудования. Другими словами, агрегат должен быть надежным в технологическом плане, то есть он должен справиться со всеми предложенными ему задачами.

Какие сбои чаще всего наблюдаются в работе станков с ЧПУ?

Обнаружение в станке или в самом устройстве числового программного управления малейших повреждений свидетельствует об изменении точности агрегата. Как правило, причиной этому является негативное воздействие внешних факторов.

В станках с ЧПУ сбои в работе обусловлены отказами функционирования, в отличие от обычных агрегатов, где отказы зачастую носят параметрический характер. Все сбои, приводящие к нарушению работы устройства числового программного управления, можно разделить на две группы:

• индикатируемые — момент их образования фиксируется системой числового программного управления, после чего прекращается мехобработка;
• неиндикатируемые — момент их образования система ЧПУ зафиксировать не в состоянии;
• устойчивые — их последствия проявляются в мгновенной остановке функционирования станка.

Из всего вышеперечисленного выходит, что первый и последний вид сбоев в работе устройства ЧПУ ведут к прекращению работы агрегата в отличие от второго вида сбоев, который является параметрическим.

Что такое компенсация погрешностей?

Сейчас существует понятие компенсации погрешности, которое применимо по отношению к станкам с ЧПУ. Сегодня известно всего два способа компенсации, по одному из которых компенсируется систематическая погрешность, а по второму — погрешность станка с системой программного управления.

Систематическая погрешность компенсируется посредством сведений, полученных в ходе расчетов и исследований (к примеру, данные о наличии зазора в приводе подач, упругих деформациях и пр.).

В память числового программного устройства изначально закладываются программы коррекции, позволяющие компенсировать погрешности, связанные с шагом ходового винта, люфтами в приводе, который отвечает за движение подачи.

Подобные функциональные возможности системы ЧПУ помогают улучшить точность станка и поддерживать ее на требуемом уровне в течение всего эксплуатационного срока.

Компенсировать погрешности станка, механическая обработка в котором определяется соответствующей программой, можно, используя постоянно обновляемую информацию о состоянии системы. Правда, данные могут поступать с определенными задержками — все зависит от связи систем с датчиками, которые производят замер:

• начальных погрешностей агрегата (к ним относятся геометрические параметры);
• отклонений рабочих характеристик станка типа тепловых деформаций, вибраций и пр.;
• погрешностей, обусловленных воздействием внешних факторов (температуры, припуска под мехобработку, твердости обрабатываемого металлоизделия и т.п.);
• погрешностей формы, габаритов, чистоты поверхности заготовок.

Обратные связи усложняют устройство оборудования, зато благодаря им компенсируется и систематическая, и случайная погрешность. К тому же, процедура компенсации может выполняться без отрыва агрегата от производства.

Данный метод актуален для адаптивных систем ЧПУ, которые компенсируют погрешности механообработки, обусловленные случайным стечением обстоятельств (изменения припуска на болванке, утеря металлорежущим инструментом первоначальной остроты и т.д.).

Как осуществляется контроль станков, оснащенных системой ЧПУ?

Следить за точностью агрегата, оснащенного системой ЧПУ, и регулировать ее можно разными способами. Чаще всего на холостом ходу станка определяется погрешность позиционирования — показатель начальной точности. Выполнить комплексную проверку станка, функционирование которого осуществляется по специальной программе, можно, если произвести мехобработку одной детали или целой партии при определенных режимах резания и с фиксацией размеров готовой продукции.

Проверить точность механической обработки станка с ЧПУ можно и другим способом: ощупыванием эталонного образца с фиксацией отклонений размеров. Узнать о надежности работы оборудования, оснащенного системой ЧПУ, удастся путем использования специальной тестовой программы, реализуемой в процессе холостой работы агрегата.