Milling-master.ru

В помощь хозяину
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Металлообработка современный технология

Современные способы обработки металлов

Как организовать дистанционное обучение во время карантина?

Помогает проект «Инфоурок»

Металлообрабатывающее оборудование на сегодняшний день нашло широкое применение в различных промышленных отраслях: железнодорожной отрасли, энергетике, авиа и судостроении, строительстве, машиностроении и так далее.

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

Механическая обработка используется для того, чтобы производить новые поверхности. Работа состоит в разрушении слоя определенной области: при этом режущий инструмент осуществляет контроль степени деформации. 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.

Суть метода электроэрозионной обработки (резки) заключается в полезном использовании электрического пробоя при обработке поверхности.

При сближении электродов, находящихся под током, происходит разряд, разрушительное воздействие которого проявляется на аноде, которым служит обрабатываемый материал.

Межэлектродное пространство заполняется диэлектриком (керосином, дистиллированной водой или специальной рабочей жидкостью), в котором разрушающее воздействие на анод значительно более действенно, чем в воздухе. Диэлектрик также играет роль катализатора процесса распада материала, т. к. он — при разряде в зоне эрозии — превращается в пар. При этом происходит «микровзрыв» пара, который также разрушает материал.

Важнейшим преимуществом проволочно-вырезных станков является малый радиус эффективного сечения инструмента (проволоки), а также возможность точного пространственного ориентирования режущего инструмента. В силу этого возникают уникальные возможности для изготовления точных деталей в широком диапазоне размеров с достаточно сложной геометрией.

Для некоторых изготавливаемых деталей применение электроэрозионной обработки является предпочтительным, в сравнении с другими видами обработки.

Электроэрозионные проволочно-вырезные станки позволяет рационально осуществить операции по:

изготовлению деталей со сложной пространственной формой и повышенными требованиями к точности и чистоте обработки, в том числе деталей из металла с повышенной твердостью и хрупкостью;

изготовлению фасонных резцов, матриц, пуансонов, вырубных штампов, лекал, копиров и сложных пресс-форм в инструментальном производстве.

Гидроабразивная обработка металла – это один из наиболее высокотехнологических процессов, обладающий высокими показателями точности и экологичности производства. Процесс гидроабразивной резки заключается в обработке заготовки тонкой струей воды под большим давлением с добавлением абразивного материала (например, мельчайший кварцевый песок). Технологический процесс гидроабразивной резки является очень точным и качественным способом обработки металла.

В процессе гидроабразивной обработки вода смешивается в специальной камере с абразивом и проходит через очень узкое сопло режущей головки под высоким давлением (до 4000 бар). Гидроабразивная смесь выходит из режущей головки со скоростью, превышающей скорость звука (часто более чем в 3 раза).

Наиболее производительное и универсальное оборудование – это системы консольного и портального типа. Такое оборудование идеально подходит, например, для аэрокосмической и автомобильной промышленности; оно может широко использоваться в любых других отраслях.

Гидроабразивный раскрой является безопасным способом обработки. Резка водой не производит вредных выделений и (за счет возможности получения узкого реза) экономично расходует обрабатываемый материал. Hет зон термического воздействия, закаливания. Небольшая механическая нагрузка на материал облегчает обработку сложных деталей, особенно с тонкими стенками.

Одним из важнейших преимуществ водоструйной технологии является возможность обработки практически любых материалов. Данное свойство делает технологию гидроабразивной резки незаменимой в ряде технологических производств и делает ее применимой практически в каждом производстве.

Лазерная обработка материалов включает в себя резку и раскрой листа, сварку, закалку, наплавку, гравировку, маркировку и другие технологические операции.

Использование лазерной технологии обработки материалов обеспечивает высокую производительность и точность, экономит энергию и материалы, позволяет реализовать принципиально новые технологические решения и использовать труднообрабатываемые материалы, повышает экологическую безопасность предприятия.

Лазерная резка осуществляется путём сквозного прожига листовых металлов лучом лазера. В процессе резки, под воздействием лазерного луча материал разрезаемого участка плавится, возгорается, испаряется или выдувается струей газа. При этом можно получить узкие резы с минимальной зоной термического влияния.

Такая технология имеет ряд очевидных преимуществ перед многими другими способами раскроя:

отсутствие механического контакта позволяет обрабатывать хрупкие и деформирующиеся материалы;

обработке поддаются материалы из твердых сплавов;

Читать еще:  Технология металлообрабатывающего производства что это за профессия

возможна высокоскоростная резка тонколистовой стали;

Для резки металлов применяют технологические установки на основе твердотельных, волоконных лазеров и газовых CO2-лазеров, работающих как в непрерывном, так и в импульсно-периодическом режимах излучения. Сфокусированный лазерный луч, обычно управляемый компьютером, обеспечивает высокую концентрацию энергии и позволяет разрезать практически любые материалы независимо от их теплофизических свойств.

Благодаря высокой мощности лазерного излучения обеспечивается высокая производительность процесса в сочетании с высоким качеством поверхностей реза. Легкое и сравнительно простое управление лазерным излучением позволяет осуществлять лазерную резку по сложному контуру плоских и объемных деталей и заготовок с высокой степенью автоматизации процесса.

Обработка металлов по современным технологиям

Несмотря на появление новых инновационных материалов, металл остаётся основой промышленности и строительства. Новые технологии машиностроения позволяют разработать новые способы обработки металлов, что и является главной задачей технологов и конструкторов. Обработка металлов по новым технологиям ведется с целью улучшения качества, повышения точности обработки, производительности и уменьшения количества отходов.

Различают три основных направления обработки металлов:

  • Формоизменение при помощи высокоточных методов пластического деформирования.
  • Применение традиционных способов обработки металлов, но отличающихся повышенной точностью и производительностью.
  • Использование высокоэнергетических методов.

Выбор оптимального метода обработки металлов определяется производственными требованиями и серийностью производства. Например, очень тяжелые конструкции оборудования вызывают повышенный расход энергии, а сниженная точность изготовления отдельных деталей и узлов – низкую производительность техники. Некоторые технологии не могут обеспечить необходимые прочностные свойства и микроструктуру металла, что в итоге сказывается на долговечности и стойкости деталей, пусть даже и изготовленных с минимальными допусками. Новая технология обработки металла основана на использовании нетрадиционных источников энергии, которые обеспечивают его размерное плавление, испарение или формообразование.

Токарно-фрезерная обработка металлов

Механическая обработка металла, связанная со снятием стружки, развивается в направлении изготовления особо высокоточных изделий преимущественно в мелкосерийном производстве. Поэтому традиционные станки уступают место оперативно переналаживаемым металлообрабатывающим комплексам с ЧПУ (Числовое Программное Управление). Числовое Программное Управление — станок, работающий на числовом программном управлении, способен совершать те или иные действия, которые ему задаются при помощи специальной программы. Параметры работы станка задаются посредством цифр и математических формул, после этого он выполняет работу согласно указанным программой требованиям. Программа может задавать такие параметры, как:

  • мощность;
  • скорость работы;
  • ускорение;
  • вращение и многое другое.

Сравнительно невысокий коэффициент использования материала (при механической обработке он редко когда превышает 70…80%) компенсируется минимальными допусками и высоким качеством финишной поверхности изделий.

Производители систем с числовым управлением делают основной упор на расширенные технологические возможности рассматриваемого оборудования, использовании современных высокостойких инструментальных сталей и исключении ручного труда оператора. Все подготовительно-заключительные операции на таких комплексах выполняет робототехника.

Энергосберегающие методы пластического деформирования металлов

Технология обработки металлов давлением, кроме повышенного коэффициента использования металла, обладает и другими существенными достоинствами:

  • В результате пластического деформирования улучшается макро- и микроструктура изделия;
  • Производительность оборудования для штамповки в разы превышает аналогичный показатель для металлорежущих станков;
  • После обработки давлением повышается прочность металла, возрастает его стойкость от динамических и ударных нагрузок.

Прогрессивные процессы холодной и полугорячей штамповки – дорнование, точная резка, выдавливание, ультразвуковая обработка, штамповка в состоянии сверхпластичности, жидкая штамповка. Многие из них реализуются на автоматизированном оборудовании, оснащаемом компьютерными системами контроля и управления. Точность изготовления штампованных изделий во многих случаях не требует последующей их доводки – правки, шлифования и т.д.

Высокоэнергетические способы формоизменения металлов

Высокоэнергетические технологии обработки металлов применяются в тех случаях, когда традиционными методами изменять форму и размеры металлической заготовки невозможно.

При этом используются четыре вида энергии:

  • Гидравлическая — давления жидкости, либо отдельных элементов, приводимых ею в движение.
  • Электрическая, при которой все процессы съёма материала выполняются с помощью разряда – дугового или искрового.
  • Электромагнитная, реализующая процесс обработки металлов при воздействии на заготовку электромагнитного поля.
  • Электрофизическая, действующая на поверхность направленным лучом лазера.

Существуют и успешно развиваются также комбинированные способы воздействия на металл, при которых используются два и более источника энергии.

Гидроабразивная обработка металлов основана на поверхностном воздействии жидкости высокого давления. Подобные установки применяются, в основном, с целью повышения качества поверхности, снятия микронеровностей, очистки поверхности от ржавчины, окалины и т.п. При этом струя жидкости может воздействовать на изделие как непосредственно, так и через абразивные компоненты, находящиеся в потоке. Абразивный материал, содержащийся в эмульсии, постоянно обновляется, чтобы обеспечить стабильность получаемых результатов.

Электроэрозионная обработка металлов – процесс размерного разрушения (эрозии) поверхности металла при воздействии на него импульсного, искрового или дугового разряда. Высокая плотность объёмной тепловой мощности источника приводит к размерному плавлению микрочастиц металла с последующим выносом их из зоны обработки потоком диэлектрической рабочей среды (масла, эмульсии). Поскольку при обработке металла одновременно происходят процессы локального нагрева поверхности до весьма высоких температур, то в результате твёрдость детали в зоне обработки существенно увеличивается.

Магнитоимпульсная обработка металла заключается в том, что обрабатываемое изделие помещается в мощное электромагнитное поле, силовые линии которого воздействуют на заготовку, помещённую в диэлектрик. Таким способом производят формовку малопластичных сплавов (например, титана или бериллия), а также листовых заготовок из стали. Аналогичным образом на поверхность действуют и ультразвуковые волны, генерируемые магнитострикционными или пьезоэлектрическими преобразователями частоты. Высокочастотные колебания применяются также и для поверхностной термообработки металлов.

Читать еще:  Токарно винторезный металлообрабатывающий станок

Наиболее концентрированным источником тепловой энергии является лазер. Лазерная обработка металла – единственный способ получения в заготовках сверхмалых отверстий повышенной размерной точности. Ввиду направленности теплового действия лазера на металл, последний в прилегающих зонах интенсивно упрочняется. Лазерный луч способен производить размерную прошивку таких тугоплавких химических элементов, как вольфрам или молибден.

Электрохимическая обработка металла – пример комбинированного воздействия на поверхность химическими реакциями, возникающими при прохождении через заготовку электрического тока. В результате происходит насыщение поверхностного слоя соединениями, которые могут образовываться лишь при повышенных температурах: карбидами, нитридами, сульфидами. Подобными технологиями может выполняться поверхностное покрытие другими металлами, что используется для производства биметаллических деталей и узлов (пластин, радиаторов и т.д.).

Современные технологии обработки металлов непрерывно совершенствуются, используя новейшие достижения науки и техники.

Если Вам понравилась эта статья, то расскажите о ней друзьям через социальные сети! Нажмите соответствующую кнопку!

Один комментарий на статью «Обработка металлов по современным технологиям»

Лазерная резка металла является одной из самых прогрессивных и перспективных технологий для создания высококачественных элементов. Этот способ обработки металла применяется для раскроя изделий из низкоуглеродистой и нержавеющей стали, алюминия, латуни, меди. Высокий спрос данной услуги обусловлен высокой точностью реза и минимальным механическим и термическим воздействием на структуру металла.

Современные технологии в металлообработке

Применяя современные технологии в металлообработке, промышленные предприятия создают различные детали и узлы любой сложности. Они востребованы в приборостроительной, машиностроительной, мебельной и множестве других отраслей. Речь идёт о самых разных товарах, от обычных гвоздей, заканчивая турбинами и трубами.

На предприятиях для этих задач применяется несколько методик и оборудование с высокой производительностью. В первую очередь это автоматические и винторезные токарные станки.

Первые применяются для поточного массового производства различных деталей. Вторые – для малосерийного или штучного. Для обработки заготовок применяются зенкеры, свёрла, резцы, метчики и другие инструменты. Простейшие модели управляются оператором вручную. Более продвинутые устройства работают в связке с компьютерным оборудованием по заранее подготовленной программе. В частности, используются станки с ЧПУ.

Также для изменения геометрии, механических и иных свойств применяются литьё, сварка, обработка давлением, включая прессование, штамповка. Выбор метода зависит от технического задания, стоящего перед предприятием, сроков, необходимой скорости и производительности.

Фрезерные станки

Чтобы из металлической заготовки выточить нужную деталь или инструмент, применяются установки, обрабатывающие материал фрезами. Принцип работы прост:

  • Изделие зажимают, чтобы она оставалась неподвижной;
  • Устанавливается фреза заданной формы и размера;
  • Выполняется обработка по разметке. Как только фреза доводит изделие до нужных параметров, станок отключают. На автоматических моделях выключение производится по программе.

Суть методики – снятие слоя материала – т.н. «припуска». Она позволяет изготовить изделия сложной формы, выполнить на поверхности канавки, пазы или шипы, и даже нанести на табличку надпись. Фрезерование – метод, с помощью которого изготавливаются нестандартные изделия.

Способы резки

Далее мы затронем основы технологий металлообработки, применяемые на металлорежущих станках. Сложно представить металлообрабатывающую отрасль без резки. Суть метода заключается в удалении лишнего материала с заготовки с целью придания нужных форм и габаритов. Существует несколько способов, базирующихся на механическом, абразивном, термическом и химическом воздействии на металл. Они отличаются точностью, скоростью и энергозатратами.

Для каждой задачи эффективен конкретный вид обработки. Так для тонколистового проката или тонкостенных изделий эффективна лазерная резка.

Подобные инновационные технологии в металлообработке имеют несколько важных преимуществ:

  • Обеспечивается точность, качество, отсутствие дефектов – окалины, заусенцев.
  • Выполняется термическое упрочнение.
  • Подходит для тугоплавких материалов – вольфрама, молибдена.

Сфокусированный луч испаряет слой металла на месте соприкосновения.

Передовые разработки

Новые технологии металлообработки не ограничиваются лазером. Также применяются следующие методики:

  • Магнитоимпульсная – заготовку помещают в электромагнитное поле. Изделие помещается в диэлектрик, и силовые линии воздействуют на его поверхности. Таким способом проводят формовку бериллия, титана, листовой стали.
  • Высокочастотная, ультразвуковая. Эффективна для термообработки поверхностей металлов и сплавов.
  • Электроэрозионная – разрушение металлического слоя воздействием электрической дуги, искры или импульса. Микрочастицы плавятся, постепенно вымываясь из обрабатываемой зоны эмульсией или маслом. Параллельно увеличивается твёрдость заготовки в зоне воздействия разряда.
  • Плазменная – подходит для чёрных, цветных и тугоплавких металлов. Вместо режущего инструмента используется струя плазмы. Она образуется при воздействии электрической дуги на подаваемый через сопло газ. Газы используются двух типов – активные – водяной пар, водород, аргон и азот и неактивные – кислород и воздух. Сфера применения этого способа – резка чёрного металла.

Все перечисленные способы обработки отличаются высокой точностью исполнения резки, они могут применяться на любых предприятиях, где имеются условия для монтажа такого оборудования. Отличаются расходом электроэнергии, иными затратами.

Методики без нагрева поверхностей

Если техпроцесс требует выполнять резку без нагрева поверхности и риска образования искр, актуальна гидроабразивная обработка. В этом случае воздействие на материал оказывается струёй воды, смешанной с абразивным материалом. Подача осуществляется под высоким давлением.

Ещё один «холодный» способ – криогенная порезка. Суть аналогичная – струю жидкого азота на сверхзвуковой скорости под давлением подают на участок металла. Создаваемый эффект даёт возможность разрезать высокопрочные материалы, объекты большой толщины. Поток имеет температуру до -179С и давление, регулируемое в пределах 400 – 4000 кг/кв.см.

Читать еще:  Горячее цинкование металла технология

В сети легко найти видео с примерами различных методик абразивной, химической, термической, электромагнитной, плазменной или механической обработки.

Современные технологии металлообработки

Стремительное развитие производства и научно-технического прогресса в наши дни приводит к появлению новых потребностей у населения. Это в свою очередь обуславливает появление новых видов бизнеса и увеличивает спрос на разнообразную продукцию, особенно на продукцию машиностроения и современные технологии металлообработки. Этой теме на выставке посвящено несколько семинаров и экспозиций.

Однако руководство предприятий, которые оборудовали свои производства современными станками и используют новейшие технологии обработки металлов, обязано организовать правильное осуществление производственного контроля. При этом для разработки программы действенного производственного контроля работы предприятия необходимо включение всего комплекса таких организационных мероприятий, которые обеспечат строгое соблюдение санитарных норм и правил.

Продукцию машиностроительной отрасли использует большинство производств. Например, при сборке мебели невозможно обойтись без гвоздя или самореза, а в нефтяной промышленности доставить нефть на перерабатывающие предприятия рационально по трубам. Да и в других отраслях – приборостроение или автомобилестроение – невозможно уйти от использования какого-либо продукта металлообработки.

Для изготовления любых металлоизделий используются современные технологии металлообработки и оборудование, которые характеризует повышенная эффективность и производительность.

Практически повсюду применяют такие станки, как:

  • токарный,
  • автоматический,
  • винторезный.

При этом в массовом серийном производстве используют первый вид станков, для единичного производства – второй или третий.

Обработку любой заготовки в токарном станке осуществляют с помощью таких режущих инструментов, как:

Следует отметить, что токарным станком всегда управляет человек, а автоматическому станку требуется присутствие слесаря только при его настройке.

Автоматический станок для обработки металла, который, например, изготавливает гвозди для любого строительного объекта, работает по простому принципу.

Трубу протяженностью пять метров, которая работает как подающий элемент, располагают в задней стороне станка. В этой трубе помещается прут из стали (длина – почти шесть метров), один конец которого задвигают в станок. С помощью специального устройства отсекают деталь заданного размера, а стальной прут проталкивают в станок снова, до полного использования.

Самый быстрый способ производства разнообразных металлоизделий сегодня – холодная или горячая высадка. При этой технологии используют оборудование, которое снабжено пресс-формами, соответствующими заданной конфигурации изделий.

С помощью мощного станка и высокого давления пресс сильно ударяет по заготовкам, в результате чего они приобретают требуемые формы и передаются на следующие этапы обработки. Отличие горячей высадки от холодной заключается в том, что заготовки предварительно нагревают, а это существенно облегчает всю обработку.

Особенности современных технологий обработки металлов

Еще одной современной технологией металлообработки, без которой невозможно представить ни машиностроительную, ни любую другую отрасль промышленности, является резка металлов. Во время этой обработки металла с заготовок срезают «лишнее», чтобы придать готовым деталям нужные размер и форму. Этот способ металлообработки по-прежнему основной при изготовлении деталей высокой степени точности.

Современные научные достижения в этой сфере способствовали появлению новейших способов металлообработки и применению таких технологических процессов, которые позволят обрабатывать прокат с высоким качеством и без лишних потерь.

Так, при обработке проката с тонкими стенками наибольший эффект приносит использование лазерной резки, при которой сфокусированным особым образом лазерным лучом испаряют металл в месте разреза созданной высокой температурой. Этот способ обработки характеризует высокая точность.

Также широко пользуются и гидроабразивной резкой металла, которая кардинально отличается от ультразвуковой или плазменной резки. При этой технологии обработки воздействие на металл оказывают тонкой водяной струей, которую насыщают абразивными веществами и подают к рабочей зоне под высоким давлением.

Гидроабразивной технологией целесообразно воспользоваться на тех производствах, которые не допускают чрезмерное нагревание металла либо искрообразование.

Однако независимо от того, какая конкретная технология резки металлов используется, любую работу по металлообработке начинают с составления схем предстоящей работы с учетом типов материалов, которые подлежат разрезанию (оцинкованные листы или обычный листовой прокат), и прочих технологических особенностей.

Технологии фрезерной обработки металла

Чтобы из металлической заготовки получить деталь, например, сделать гаечный ключ из подходящего бруска, фрезеровщик на своём станке зажимает брусок в тиски, устанавливает на станок нужную фрезу и по разметке начинает резание. Зажатая в тисках заготовка вместе с тисками начинает двигаться к фрезе. В стороны отлетает мелкая горячая стружка.

Когда фреза доходит до нужного размера, подача выключится самим фрезеровщиком или автоматически по заданной программе.

Обрабатывать фрезерованием можно и дерево, и пластмассу, и камень. Сущность фрезерования состоит в снятии лишнего слоя материала, то есть припуска, с помощью фрезы, фрезерного станка и фрезеровщика.

С помощью фрезерования можно изготовить шпоночную канавку на оси электродвигателя, вырезать шипы и пазы для заготовки оконной рамы, подготовить площадку для транзистора в алюминиевом радиаторе, изготовить дверной ключ нестандартной формы, сделать надпись на памятной табличке…

Специалисты некоторых компаний готовы по вашему заказу изготовить самые замысловатые по форме детали методом фрезерования.

Современные научные достижения, а также современные технологии металлообработки широко представлены на нашей выставке «Металлообработка».

Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector