Обработка

Новая Гвинея в 1943 году. Мобильный грузовик механического цеха армии США с машинистами, работающими над автомобильными деталями.

Механическая обработка - это процесс, при котором металл разрезается до желаемой окончательной формы и размера с помощью контролируемого процесса удаления материала. Процессы , которые имеют эту общую тему, контролируемое удаление материала, сегодня все вместе известен как вычитательном производства , ^[1] , в отличии от процессов контролируемого добавления материалов, которые известны как аддитивное производство . То, что подразумевает «контролируемая» часть определения, может варьироваться, но почти всегда подразумевается использование станков (в дополнение к только электроинструментам и ручным инструментам ).

Механическая обработка является частью производства многих металлических изделий, но ее также можно использовать для обработки таких материалов, как дерево , пластик , керамика и композиты . ^[2] Человек, специализирующийся на механической обработке, называется машинистом . Помещение, здание или компания, где выполняется обработка, называется механическим цехом . Большая часть современной обработки выполняется с помощью числового программного управления.(ЧПУ), в котором компьютеры используются для управления движением и работой фрезерных, токарных и других режущих станков. Это увеличивает эффективность, поскольку станок с ЧПУ работает без обслуживающего персонала, что снижает затраты на рабочую силу для механических цехов.

История и терминология [ править ]

Точное значение термина « механическая обработка » изменилось за последние полтора столетия по мере развития технологий. В 18 веке слово « машинист» означало просто человека, который строил или ремонтировал машины . Работа этого человека была сделана в основном вручную, с использованием процессов , такие как резьба из дерева и ручная ковка и ручная подача металла. В то время слесарей-монтажников и строителей новых видов двигателей (то есть машин любого типа), таких как Джеймс Ватт или Джон Уилкинсон , подходили под это определение. Существительное станок и глаголк станку ( механической обработке, механической обработке ) еще не существовало.

Примерно в середине XIX века последние слова были придуманы, когда описываемые ими концепции получили широкое распространение. Таким образом, во время машинного века , сверлением называют (то , что мы сегодня могли бы назвать) «традиционных» механической обработки процессов, таких как поворот , расточные , сверление , фрезерование , протягивание , распиловка , обработка , строгание , рассверливания , и нажав . ^[3] В этих "традиционных" или "традиционных" процессах обработки станки , такие как токарные станки, фрезерные станки , сверлильные станки и т. д. используются с острым режущим инструментом для удаления материала для достижения желаемой геометрии. ^[4]

С появлением новых технологий в эпоху после Второй мировой войны, таких как электроэрозионная обработка , электрохимическая обработка , электронно-лучевая обработка , фотохимическая обработка и ультразвуковая обработка , ретроним «традиционная обработка» может использоваться для дифференциации этих классических технологий от более новые. В настоящее время термин «механическая обработка» без квалификации обычно подразумевает традиционные процессы механической обработки.

В десятилетия 2000-х и 2010-х годов, когда аддитивное производство (AM) вышло за рамки своих прежних лабораторных контекстов и контекстов быстрого прототипирования и стало распространяться на всех этапах производства, термин субтрактивное производство стал распространенным ретронимом в логическом контрасте с AM, охватывая по существу любые процессы удаления также ранее охватывались термином « механическая обработка» . Эти два термина фактически являются синонимами , хотя давно устоявшееся использование термина « обработка» продолжается. Это сравнимо с представлением о том, что глагольное чувство контактавозникла из-за увеличения количества способов связи с кем-либо (телефон, электронная почта, мгновенные сообщения, SMS и т. д.), но не полностью заменила прежние термины, такие как « позвонить , поговорить или написать» .

Операции обработки [ править ]

Три основных процесса обработки подразделяются на токарную , сверлильную и фрезерную . Другие операции, попадающие в разные категории, включают формовку, строгание, растачивание, протяжку и пиление. ^[5]

• Операции токарной обработки - это операции, при которых вращение заготовки является основным методом перемещения металла относительно режущего инструмента. Токарные станки являются основным станком, используемым при токарной обработке.
• Фрезерные операции - это операции, при которых режущий инструмент вращается, чтобы режущие кромки упирались в заготовку. Фрезерные станки - это основной инструмент, используемый при фрезеровании.
• Операции сверления - это операции, при которых отверстия производятся или уточняются путем приведения вращающегося фрезы с режущими кромками на нижнем конце в контакт с заготовкой. Сверлильные операции выполняются в основном на сверлильных станках, но иногда и на токарных или фрезерных станках.
• Разные операции - это операции, которые, строго говоря, могут не быть операциями механической обработки, поскольку они могут не быть операциями по производству стружки, но эти операции выполняются на типичном станке. Полировка - это пример другой операции. При полировании не образуется стружка, но ее можно выполнять на токарном станке, фрезерном станке или сверлильном станке.

Незавершенная деталь, требующая механической обработки, должна иметь отрезанный материал для создания готового продукта. Готовый продукт - это заготовка, которая соответствует спецификациям, установленным для этой заготовки инженерными чертежами или чертежами . Например, может потребоваться заготовка определенного наружного диаметра. Токарный станок - это станок, который можно использовать для создания такого диаметра путем вращения металлической заготовки, так что режущий инструмент может отрезать металл, создавая гладкую круглую поверхность, соответствующую требуемому диаметру и качеству поверхности. Для удаления металла можно использовать сверло в форме цилиндрического отверстия. Другие инструменты, которые можно использовать для различных типов удаления металла, - это фрезерные станки, пилы и шлифовальные станки.. Многие из этих техник используются при обработке дерева .

Более современные передовые методы обработки включают прецизионную обработку с ЧПУ, электроэрозионную обработку (EDM), электрохимическую эрозию, лазерную резку или гидроабразивную резку для придания формы металлическим деталям. ^[6]

Как коммерческое предприятие, механическая обработка обычно выполняется в механическом цехе , который состоит из одного или нескольких производственных помещений с основными станками. Хотя механический цех может быть автономным, многие предприятия имеют внутренние механические цеха, которые поддерживают специализированные потребности бизнеса.

Обработка требует внимания ко многим деталям, чтобы деталь соответствовала спецификациям, изложенным в технических чертежах или чертежах. Помимо очевидных проблем, связанных с правильными размерами, существует проблема получения правильной отделки или гладкости поверхности заготовки. Плохое качество обработки обработанной поверхности заготовки может быть вызвано неправильным зажимом , затупившимся инструментом или несоответствующим представлением инструмента. Часто эта плохая обработка поверхности, известная как вибрация, проявляется в волнистой или неровной поверхности, а также в появлении волн на обработанных поверхностях детали.

Обзор технологии обработки [ править ]

Обработка - это любой процесс, в котором режущий инструмент используется для удаления мелких стружек материала с заготовки (заготовку часто называют «работой»). Для выполнения операции требуется относительное движение между инструментом и изделием. Это относительное движение достигается в большинстве операций механической обработки посредством первичного движения, называемого «скорость резания», и вторичного движения, называемого «подачей». ^[7] Форма инструмента и его проникновение в рабочую поверхность в сочетании с этими движениями создают желаемую форму результирующей рабочей поверхности.

Операции обработки [ править ]

Существует множество видов операций обработки, каждая из которых позволяет создать определенную геометрию детали и текстуру поверхности.

При токарной обработке режущий инструмент с одной режущей кромкой используется для удаления материала с вращающейся заготовки для придания ей цилиндрической формы. Первичное движение обеспечивается вращением заготовки, а движение подачи достигается за счет медленного перемещения режущего инструмента в направлении, параллельном оси вращения заготовки.

Сверление используется для создания круглого отверстия. Это достигается с помощью вращающегося инструмента, который обычно имеет две или четыре винтовых режущих кромки. Инструмент подается в заготовку в направлении, параллельном его оси вращения, образуя круглое отверстие.

При растачивании инструмент с одним изогнутым заостренным наконечником продвигается в грубо проделанное отверстие в вращающейся заготовке, чтобы немного увеличить отверстие и повысить его точность. Это тонкая отделочная операция, используемая на заключительных этапах производства продукта.

Расширение - это одна из операций по калибровке, при которой удаляется небольшое количество металла из уже просверленного отверстия.

При фрезеровании вращающийся инструмент с несколькими режущими кромками медленно перемещается относительно материала для создания плоской или прямой поверхности. Направление движения подачи перпендикулярно оси вращения инструмента. Скорость движения обеспечивается вращающейся фрезой. Двумя основными формами фрезерования являются:

• Периферийное фрезерование
• Торцевое фрезерование.

Другие стандартные операции механической обработки включают формование, строгание, протяжку и пиление. Кроме того, шлифовальные и подобные абразивные операции часто включаются в категорию механической обработки.

Режущий инструмент [ править ]

Режущий инструмент имеет одну или несколько острых режущих кромок и изготовлен из материала, более твердого, чем рабочий материал. Режущая кромка служит для отделения стружки от основного рабочего материала. К режущей кромке присоединены две поверхности инструмента:

• Грабли; и
• Фланг.

Передняя поверхность, которая направляет поток вновь образовавшейся стружки, ориентирована под определенным углом, называется передним углом «α». Его измеряют относительно плоскости, перпендикулярной рабочей поверхности. Передний угол может быть положительным или отрицательным. Боковая часть инструмента обеспечивает зазор между инструментом и вновь сформированной рабочей поверхностью, таким образом защищая поверхность от истирания, которое может ухудшить качество отделки. Этот угол между рабочей поверхностью и боковой поверхностью называется рельефным углом. Есть два основных типа режущих инструментов:

• Одноточечный инструмент; и
• Многофункциональный инструмент

Инструмент с одним острием имеет одну режущую кромку и используется для точения, растачивания и строгания. Во время обработки острие инструмента проникает под исходную рабочую поверхность детали. Иногда острие округляется до определенного радиуса, называемого радиусом при вершине.

Инструменты с несколькими режущими кромками имеют более одной режущей кромки и обычно перемещаются относительно обрабатываемой детали путем вращения. Для сверления и фрезерования используются вращающиеся многоцелевые инструменты. Хотя формы этих инструментов отличаются от одноточечного инструмента, многие элементы геометрии инструмента похожи.

Условия резки [ править ]

Для выполнения операции обработки требуется относительное движение между инструментом и заготовкой. Первичное движение совершается с определенной скоростью резания . Кроме того, инструмент необходимо перемещать поперек работы. Это гораздо более медленное движение, называемое подачей. Оставшийся размер реза - это проникновение режущего инструмента ниже исходной рабочей поверхности, называемое глубиной резания. В совокупности скорость, подача и глубина резания называются условиями резания. ^[8] Они образуют три измерения процесса обработки, и для некоторых операций их продукт может использоваться для получения скорости съема материала для процесса:

${\ Displaystyle {R} _ {MR} = vfd \, \!}$

куда

• ${\displaystyle {R}_{MR}\,\!}$- скорость съема материала в мм ³ / с , ( в ³ / с ),
• ${\displaystyle v\,\!}$- скорость резания в мм / с , ( дюйм / мин ),
• ${\displaystyle f\,\!}$- подача в мм , ( дюймах ),
• ${\displaystyle d\,\!}$- глубина резания в мм ( дюймах ).

Примечание. Все единицы должны быть преобразованы в соответствующие десятичные (или USCU ) единицы.

Этапы резки металла [ править ]

Операции обработки обычно делятся на две категории, различающиеся по назначению и условиям резания :

• Черновая обработка
• Окончательные разрезы

Черновые пропилы используются для максимально быстрого удаления большого количества материала с исходной заготовки, то есть с большой скоростью удаления материала (MRR), чтобы получить форму, близкую к желаемой, но оставляя некоторое количество материала на детали для последующая отделочная операция. Чистовые пропилы используются для завершения детали и достижения окончательного размера, допусков, и чистота поверхности. При производственной обработке детали обычно выполняются один или несколько черновых проходов, за которыми следуют один или два чистовых прохода. Черновая обработка выполняется при больших подачах и глубинах - подача 0,4–1,25 мм / об (0,015–0,050 дюйма / об) и глубина 2,5–20 мм (0,100–0,750 дюйма) являются типичными, но фактические значения зависят от материалов заготовки. . Чистовые операции выполняются при малых подачах и глубинах - обычно подача 0,0125–0,04 мм / об (0,0005–0,0015 дюйма / об) и глубина 0,75–2,0 мм (0,030–0,075 дюйма). ^{[ необходима цитата ]} Скорость резания при черновой обработке ниже, чем при чистовой.

В процессе обработки часто применяется смазочно-охлаждающая жидкость для охлаждения и смазки режущего инструмента. Определение того, следует ли использовать смазочно-охлаждающую жидкость, и, если да, выбор подходящей смазочно-охлаждающей жидкости обычно входит в объем условий резания.

Сегодня все большую популярность приобретают другие виды резки металла. Примером этого является гидроабразивная резка. При гидроабразивной резке используется вода под давлением, превышающая 620 МПа (90 000 фунтов на квадратный дюйм), и она позволяет резать металл и получать готовый продукт. Этот процесс называется холодной резкой, которая устраняет повреждения, вызванные зоной термического влияния, в отличие от лазерной и плазменной резки .

Взаимосвязь субтрактивных и аддитивных методов [ править ]

С недавнего распространением аддитивных производственными технологий, обычная обработка была retronymously классифицирована, в мысли и языке, как вычитательный производственный метод. В узких контекстах аддитивные и вычитающие методы могут конкурировать друг с другом. В широком контексте целых отраслей их отношения дополняют друг друга. У каждого метода есть свои преимущества перед другим. Хотя аддитивные методы производства позволяют создавать очень сложные прототипы, которые невозможно воспроизвести механической обработкой, прочность и выбор материала могут быть ограничены. ^[9]

См. Также [ править ]

Ссылки [ править ]

Библиография [ править ]

• Альберт, Марк (2011-01-17), «Вычитание плюс добавление равно больше, чем (- + + =>)» , Марк: My Word, Modern Machine Shop , Цинциннати, Огайо, США: Gardner Publications Inc, 83 (9) : 14.

Дальнейшее чтение [ править ]

• Грувер, Микелл П. (2007), «Теория обработки металлов», « Основы современного производства» (3-е изд.), John Wiley & Sons, Inc., стр. 491–504, ISBN 0-471-74485-9
• Оберг, Эрик; Джонс, Франклин Д .; Макколи, Кристофер Дж .; Хилд, Рикардо М. (2004), Справочник по машинному оборудованию (27-е изд.), Industrial Press , ISBN 978-0-8311-2700-8.
• «Методы станкостроения», 6-е издание, RR; Kibbe, JE; Neely, RO; Meyer & WT; Белый, ISBN 0-13-270232-0 , 2-е издание, авторские права 1999, 1995, 1991, 1987, 1982 и 1979 годов принадлежат Прентису Холлу. 

Внешние ссылки [ править ]

• www.nmri.go.jp/eng, Элементарные знания в области металлообработки
• Видео о механической обработке опубликовано Institut für den Wissenschaftlichen Film. Доступно на AV-портале Немецкой национальной библиотеки науки и технологий .