Технологія обробки металів різанням

Обробка металів різанням (treatmentbycutting)  – це процес виготовлення деталей за рахунок зняття різальним інструментом шару металу заготовки (стружки) для надання виробу (деталі) потрібної форми, заданих розмірів і чистоти поверхні.

Види обробки металів різанням розрізняють залежно від різального інструмента,  конструкції металорізального верстата або від характеру руху інструмента і заготовки. Найбільш розповсюджені способи обробки металів різання:

точіння (chiseling), коли заготовка обертається навколо своєї осі, а різець рухається паралельно, перпендикулярно або під кутом до осі обертання заготовки;

свердління, коли заготовка (storage) закріплена нерухомо, а інструмент (свердло) одночасно виконує головний обертальний рух різання і рух подачі;

фрезерування (milling), коли головним рухом різання є обертання фрези, а переміщення заготовки – рух подач

стругання (boating), коли обробка виконується прямолінійним зворотно-поступальним головним рухом різця, а заготовки переривчасто поступальним рухом подачі;

шліфування (grinding), коли поверхню метала обробляють абразивним (шліфувальним) інструментом.

Протягування — вид механічного оброблення з використанням у якості інструменту протяжки. Протяжка — багатолезовий інструмент, леза різальної ділянки якого розміщені одне за другим у напрямі головного руху різання, виступають одне над другим у напрямі, перпендикулярному до напряму цього руху, який здійснюється без руху подавання.^[1]

Протягуванням можна обробляти внутрішні і зовнішні поверхні з використанням протяжок різного профілю.

Найбільшого поширення у металообробленні набуло використання протягування для оброблення внутрішніх поверхонь різної форми — циліндричних, багатогранних, зубчастих (шліцьових), а також шпонкових пазів в отворах.

В повзуні горизонтально-протяжного верстату закріплюється протяжка, яка пропущена через отвір деталі.

Протяжка за допомогою повзуна переміщується поступально, при цьому метал знімається малими шарами кожним зубцем протяжки. Висота зубців протяжки поступово збільшується, відповідно змінюючи поперечні розміри отвору .

Полірува́ння (від нім. Polieren, яке походить від лат. polio — робити гладким) — викінчувальна операція обробки поверхонь металевих і неметалевих виробів. Сутність полірування полягає у зніманні дуже тонких шарів матеріалу обробки механічними, хімічними, електролітичними або методом іонного опромінення для надання поверхні малої шорсткості і дзеркального блиску. Відпо­лі­ро­ван­а по­верх­ня має гли­би­ну нерівностей мен­шу за довжину хвилі ви­ди­мо­го світла.

В процесі обробки різанням розрізняють рухи різання робочі та допоміжні. Робочі рухи різання складаються з головного руху різання й руху подачі. Головний рух (mainmovement) різання відбувається з найбільшою швидкістю і забезпечує лише відокремлення стружки, а рух подачі (movementofrendering)  забезпечує неперервне відокремлення стружки.

Швидкістю різання (speedofcutting) називають переміщення в одиницю часу оброблюваної поверхні відносно різальної кромки інструмента, або переміщення інструменту відносно оброблюваної поверхні (editingsurface).

Подача – це поступальне переміщення різальної кромки інструмента відносно заготовки в  напрямку подачі за один оберт або подвійний хід заготівки чи інструмента.

Глибина різання (depthofcutting) – відстань між двома послідовними положеннями різальної кромки за один  оберт заготовки.

При обробці різанням метал чинить опір ріжучому інструменту. Цей опір долається силою різання,прикладеною до передньої поверхні різця. Робота сили різання витрачається на деформацію і відрив елемента стружки від основної маси металу, а також поборювання тертя.

Фізико-хімічні методи обробки

До електро-фізико-хімічним методам обробки (ЕФХМО) відносять методи зміни форми, розмірів, структури і якості поверхневого шару заготовок, що відбуваються під впливом термічного, хімічного або комбінованої дії електричного струму, що підводиться безпосередньо (гальванічна зв'язок) до деталі і інструменту, його розрядів , електромагнітного поля, електронної та плазмового струменя, акустичних хвиль і т.д. При цьому перетворення електричної або хімічної енергії в інші види відбувається в зоні обробки, утвореної взаємодіючими поверхнями інструменту і деталі.

Технологічні процеси ЕФХМО відрізняються від традиційних технологій механічної обробки наступним.

• Більш висока енергонасиченість.
•  Безконтактний характер процесу формоутворення. Заготівля та інструмент розділені зазором. Поверхня заготовки змінюється без механічного дотику з іншими тілами (крім технологічного середовища, яка відіграє активну роль у процесі обробки).

Ефективність застосування ЕФХМО тим вище, чим складніше форма оброблюваної поверхні, вище фізико-механічні властивості матеріалу заготовки (особливо твердість і в'язкість), складніше її обробка традиційним методом.

До електро-фізико-хімічним методам розмірної обробки відносяться:

• • електрохімічна (ЕХО);
• • елсктроерозіонная (ЕЕО);
• • ультразвукова (УЗО);
• • електронно-променева (ЕЛО);
• • світлопроменевими (Сло);
• • плазмова (ПЗ);
• • комбіновані електроерозійної-хімічні та електромеханічні способи.

Ці ж методи, крім розмірної обробки, використовують для виконання інших технологічних операцій, наприклад зварювання, поверхневого зміцнення та ін. При описі суті методів попутно будуть вказані можливі області їх застосування.

Електрохімічна обробка

Методи ЕХО засновані на локальному високошвидкісному анодному розчиненні металу і перенесенні сто на електрод через струмопровідний розчин. Розчинення відбувається в специфічних умовах дуже малих відстаней між анодом і катодом, високих густин струму (порядку 1000 Вт / см2), швидкого потоку розчину електроліту в міжелектродному просторі. Локалізація або вибірковість процесу розчинення забезпечується конструкцією електрода-інструмента (ЕІ), складом електроліту і створенням малих міжелектродних зазорів.

Метод дозволяє проводити наступні технологічні процеси: відрізку, об'ємне копіювання, точіння, прошивку, маркування, полірування, калібрування, видалення задирок.

Найбільшого поширення набули такі види ЕХО.

Копіювально-прошивальні операції здійснюють при поступальному русі ЕІ, форма якого копіюється на деталі одночасно по всій поверхні. Їх застосовують, наприклад, при обробці профілю пера лопаток турбіни і компресора газотурбінних двигунів.

Видалення задирок, притуплення гострих кромок проводять, наприклад, для видалення задирок з шестерень, деталей гідро- і паливної апаратури, деталей автодвигуна і т.д.

Електрохімічне протягування застосовують для одержання шліців, калібрування шестерень, утонения стінок профільних деталей з жароміцних і титанових сплавів.

Основні переваги ЕХО в порівнянні з традиційними методами механічної обробки наступні:

• • можливість формоутворення сложнофасонних поверхонь при поступальному русі ЕІ на відміну від механічної обробки, при якій для одержання складної об'ємної форми необхідний порядковий послідовний обхід поверхні;
• • значно менша залежність основних технологічних показників обробки від фізико-механічних властивостей оброблюваних металів;
• • відсутність зносу ЕІ;
• • різке зниження силового і температурного на деталь в зоні обробки;
• • мінімальний вплив процесу на механічні та експлуатаційні характеристики деталей.

Незважаючи па це, метод ЕХО не є універсальним. Найбільший ефект він забезпечує при обробці високоміцних або в'язких матеріалів. Враховуючи цю особливість, а також складність і високу вартість електрохімічного устаткування, доцільно застосовувати ЕХО для сталей і сплавів, швидкість різання яких звичайними методами не перевищує 10 м / хв, деталей складної форми, що вимагають застосування великої номенклатури інструменту. Метод впливає на конструкцію виробів і технологію їх виготовлення. Вже зараз ряд деталей і виробів різних галузей промисловості розробляють з урахуванням технологічних можливостей ЕХО, що дозволяє удосконалювати їх конструкції.