Обработка мрамора в домашних условиях своими руками

Литьевой мрамор своими руками — полная инструкция и проверенные смеси

1. Принадлежности (по необходимости):
2. Материалы:
3. Изготовление формы
4. Подготовка матрицы
5. Замес
6. Загрузка матрицы
7. «Распрессовка» и дополнительная обработка
8. Приготовление смеси для литьевого мрамора
9. На основе цемента
10. На основе смолы (полимербетон)
11. Вариант 1
12. Вариант 2
13. На основе гипса
14. На основе мела
15. Рекомендации

Отделка различных поверхностей натуральным камнем в виду высокой цены на такой материал доступна далеко не всем. Кроме того, самостоятельно обработку камня сделать довольно сложно, так как для этого требуется определенный опыт + соответствующий инструмент, а услуги наемных мастеров также стоят недешево. Да и подбор продукции из полимербетонов требуемого оттенка связан с многочисленными проблемами.

Кстати, это название часто применяют к разным образцам искусственного мрамора. Но это не совсем правильно. Полимербетоном называется камень, изготовленный на основе полимерной смолы, хотя она применяется и не всегда.

Оптимальное решение вопроса – организовать производство литьевого мрамора своими руками в домашних условиях. Рассмотрим основные разновидности такой имитации натурального материала, которые являются не чем иным, как затвердевшей смесью определенных ингредиентов и наполнителей (+ различных добавок в виде пластификаторов, красителей, присадок и так далее). Несомненным преимуществом данного способа является то, что появляется возможность получить именно то (по форме, цвету и так далее), что требуется, а не довольствоваться лишь тем, что есть в наличии в торговой точке. Экономия времени, нервов и денег очевидна.

Хозяин сам знает, что ему необходимо изготовить и в каком количестве – вазу, столешницу, облицовочную плитку, раковину или что-то еще. От этого зависят и параметры форм, и объемы закупок материалов. Но общий состав основных приспособлений и материалов для производства литьевого мрамора существенно не меняется. Рассмотрим подробнее, что нам понадобится:

Принадлежности (по необходимости):

• формы;
• полуформы.

Материалы:

• наполнитель. Часто в его роли выступает мраморная крошка, хотя с целью удешевления «производства» могут использоваться кварцевый песок, дробленый щебень, даже смеси для приготовления бетонов (ЦПС). Все зависит от габаритов образцов (в первую очередь, от толщины) и предназначения;
• смола полиэфирная, на спиртовой основе, ненасыщенная (например, ПН-12); гипс; цемент или мел (зависит от конкретного рецепта);
• отвердитель (для повышения прочности);
• красители;
• смазка (разделительная) – гелькоут;
• бесцветный гель.

Все необходимые материалы желательно приобретать в специализированных магазинах. Продавцы помогут подобрать необходимые компоненты. По крайней мере, они разбираются в этом зачастую лучше, чем те, кто торгует «на улице» (на мелких базарчиках и тому подобное). Последним потом и претензии-то предъявить не получится, если они будут.

Изготовление формы

Прежде всего, нужно определиться с некоторыми моментами:

• такая матрица нужна для 1 раза или предполагается ее многократное использование? В последнем случае целесообразно делать разборную конструкцию;
• прочность (ведь заливаемая в нее смесь характеризуется определенным весом, а он зависит от габаритов формы, в том числе, и ее глубины);
• какая должна быть лицевая поверхность литьевого мрамора – гладкая или рифленая? Последний вариант может быть при изготовлении облицовочной плитки, хотя это и редкий случай.

Выбор материалов для матрицы неограничен. Главные критерии – требуемая прочность и удобство работы. Это может быть гипс, полиуретан, РТИ, пластик, деревянный ящичек (или рамка со стеклянным днищем).

Иногда матрица делится на сектора – полуформы. Это целесообразно при изготовлении небольших (однотипных) образцов из одной и той же смеси (своеобразное поточное производство).

Подготовка матрицы

Внутренние поверхности покрываются смазкой. Она потому и называется «разделительной», что предохраняет форму от прилипания смеси. Хотя если в дальнейшем предполагается поверхностная обработка литьевого мрамора (шлифовка), то мастера обходятся и тонкой пленкой п/э, которая укладывается внутрь. Смысл этого этапа понятен.

Дополнительно, для придания образцу блеска, поверхность покрывается гелем. Естественно, что все такие средства должны обладать водоотталкивающим свойством, так как в составе приготовляемой для загрузки массы содержится жидкость.

Замес

Технология простая. Основное требование к массе – однородность и отсутствие комков (крупных частиц). Следовательно, в процессе приготовления необходимо тщательно перемешивать смесь. Значительно облегчит эту задачу использование технических средств. Например, строительного миксера (при больших объемах) или эл/дрели. Насадка делается из толстой проволоки (в виде «бабочки» или чего-то подобного).

А вот компоненты смеси для литьевого мрамора и их соотношение – вопрос отдельный. Об этом чуть ниже.

Загрузка матрицы

После заливки массы необходимо удалить из нее воздушные пузырьки. Часто это делается вручную, банальным «протыканием» раствора по всей площади. Более эффективная методика – установка матрицы на вибростол (если есть такая возможность).

Интенсивность отвердевания литьевого мрамора определяется температурой в помещении, долевым соотношением компонентов и толщиной «загрузки», поэтому времени может потребоваться от получаса до полусуток.

Особенность этого этапа в том, что не следует сразу выливать в матрицу весь объем. Это делается порциями, при этом производится постоянное перемешивание состава.

После загрузки всей массы искусственного мрамора форма накрывается пленкой п/э. Это предотвратит появление трещин на поверхности в процессе испарения влаги.

«Распрессовка» и дополнительная обработка

Готовый образец вынимается их матрицы. После его осмотра принимается решение о целесообразности механической обработки и финишной полировки.

Приготовление смеси для литьевого мрамора

Состав зависит от предназначения образцов. Вот некоторые из проверенных на практике рецептов.

На основе цемента

Песок (кварцевый) – 2ч, цемент – 1 ч. Тщательно перемешать и добавить наполнитель (мелкий гравий или дробленая щебенка, лучше гранитная). Опять перемешать и ввести, при необходимости, добавки (красители, пластификатор). Все компоненты добавляются порциями, при этом постоянно производится перемешивание.

Здесь необходимо первостепенное внимание уделить пигментам. С ними нужно работать осторожнее, так как добавить их можно всегда, а вот убрать излишки красителя вряд ли получится. О готовности судят по однородности массы и ее оттенку (однотонная, с прожилками и так далее). Мастер должен добиться ожидаемого результата.

На основе смолы (полимербетон)

Вариант 1

Смола (полиэфирная) + наполнитель. Тот же песок (или крошка любого цветного минерала; тогда краситель не понадобится). Смола – от 20 до 25% (зависит от требуемой прочности). Соответственно, наполнитель – от 80 до 75%.

Вариант 2

Смесь АСТ-Т и бутакрила (в равных долях). Наполнитель – песок или мелкая щебенка (½ от массы смеси). В этом случае используются акриловые красители.

Иногда в качестве центрального «тела» (для экономии раствора) применяется кусок обрезанной по размерам (немного меньше формы) ДСП. Он погружается в массу литьевого мрамора и со всех сторон ею обмазывается.

На основе гипса

1 ч извести + 4 ч гипса. Все это перетирается и хорошо смешивается. Это один состав. Далее готовится второй – 1ч воды (дистиллированной) + 1,08 ч извести сернокислой. Потом оба состава смешиваются до получения тестообразной массы. После этого ее необходимо размять, чтобы удалить из структуры воздух. Далее такому «пластилину» придается нужная форма. Это лишь один из способов изготовления декоративных пластин (табличек), плитки из литьевого мрамора.

На основе мела

Чаще всего такая методика используется для изготовления плитки телесного цвета. Компоненты перемешиваются при нагревании емкости: мел (42 ч) + песок белый (28 ч) + киноварь и ультрамарин (по 1 ч) + известь жженая (4 ч) + канифоль (24 ч). Полученная однородная масса загружается в матрицу.

Кто заинтересован в производстве более широкого ассортимента образцов из искусственного мрамора, найдет в интернете много других рецептов. Но не следует сразу же по ним готовить большие объемы смесей. Не факт, что все приведенные в качестве примеров долевые соотношения – правильные.

Механическая обработка металла: что это такое, виды, способы и основы металлообработки

В статье расскажем про механическую обработку металлов, сплавов и других материалов – что это такое, разновидности, особенные черты. Это имеет значение, потому что многие производства используют металлические элементы, которые нужно привести в нужную форму. От отливки крупных стальных листов для обшивки ракеты до загибания скрепок при изготовлении тетрадей – все это металлообработка.

Особенности рассматриваемого процесса

Есть много способов, как работать с металлическими элементами. Вещество можно отливать в нужную форму, обдавать теплом или холодом, воздействовать электричеством, химикатами. Но самый старинный вид – резание. Разделение одной заготовки на две части может происходить несколькими методами. Основная черта – приложение воздействий, сил, которые окажутся больше, чем внутренние, молекулярные, которые держат упругость, увеличивают прочность, твердость.

Основные виды и способы механической обработки металла

Ниже перечислим процедуры, способствующие изменению физических или химических качеств, деформации предмета. Прежде чем выбрать подходящий метод, необходимо сравнить все характеристики металлического образца и результат, который нужно получить. Основная цель – преодоление предела упругого деформирования, то есть следует добиться того, чтобы элемент поменял форму и не вернулся в прежнюю обратно.

Фрезерные работы

Вращающиеся фрезы на станке предназначены для фигурной резки круглых заготовок. Они зажимаются между двумя шпинделями, в редких случаях – прикручиваются к одной стороне. Есть устройства с ручным приводом, тогда оператор вручную направляет инструментом с лезвием, а есть те, которые подключены к пульту ЧПУ, то есть имеют компьютеризированное управление. Они работают в автоматическом режиме, рабочий только задает программу наблюдает за процессом.

Зубонарезные работы

Это процедура нарезания и обработки зубьев, например, при изготовлении шестерен. Стружка снимается тонким слоем с помощью специального станка. Сперва происходит черновая механическая металлообработка, затем чистовая. Иногда для упрочнения требуется термообработка с последующей шлифовкой, подгонкой. Инструмент – дисковая фреза, имеющая профиль, соответствующий расстоянию между зубцов.

Токарные работы

С помощью резцов, сверл и разверток с поверхностного металлического слоя снимаются лишние стружки. Образуется нужный узор, впадины, отверстия. Есть два движения – вращение заготовки и воздействие подачи. На токарном станке можно сверлить проемы и развертывать, зенкеровать их, нарезать резьбу, отрезать часть, вытачивать канавки. Результатом будут полученные изделия:

• гайки;
• втулки;
• валы;
• шкивы;
• муфты;
• кольца;
• зубчатые колеса.

Механическая обработка металла: виды и методы

Есть две большие категории – со снятием верхнего слоя и без него. К первым относятся точение, сверление, шлифование, дробление и все, что можно отнести к резанию. В данном случае меняется форма, габариты заготовки.

Если не нужно использовать ничего для образования среза, то применяют давление или удар. Воздействие может быть оказано прессом, водой, воздухом, потоком абразивных частиц. Процедура может быть проведена вместе с термообработкой или в естественном температурном режиме. К этой категории относятся: штамповка, прессование, металлопрокат.

Способы металлообработки

Помимо одного из двух методов, необходимо выбрать инструмент. Это могут быть режущие сверла, резцы, протяжки, метчики для резьбы, развертки и прочие элементы с острым краем. Для каждой операции необходимо соблюдение техники безопасности и рекомендаций технологической карты. Некоторые станки могут быть многофункциональны, но другие предназначены только для одного типа действия.

От чего зависит процесс механической обработки поверхности металлов

Нельзя сразу приступить к работе, требуется предварительно создать подробный чертеж с размерами. Затем можно выбрать один из вариантов или их комбинацию, например, сперва отрезать лишнее, а затем обточить. Иногда графические документы требуются и для промежуточных этапов, если их много или они должны обладать высоким классом точности. Выбор в целом зависит от:

• материала и его физических, химических свойств;
• размеров;
• нужной формы;
• процедуры;
• шероховатости.

Используемое оборудование и инструмент для механической обработки металла

В основном это станки и расходные материалы. Крупные приборы можно разделить на ручное управление и с ЧПУ – пультом управления. Первые дешевле и проще в освоении, но они требуют постоянного присутствия и внимания оператора. А вторые позволяют сделать изделия с максимальным классом точности.

Есть также аппараты со скромными габаритами, которые удобны для переноски в руках, например, для шлифовки. Некоторые умельцы делают станочные установки самостоятельно, приведем пример в следующем видео, как в своем гараже сделать токарное приспособление:

Инструмент – это режущая кромка, обычно изготавливаемая из инструментальной стали, поэтому обладающая высокой прочностью.

Точение и сверление

Заготовка закрепляется в шпинделях, которые подключены к электрическому приводу совершают быстрое вращение. Резец закреплен в суппорте и совершает движения, которые либо направлены рукой оператора, либо системой управления. Вытачивать можно конусы, цилиндры и прочие фасовочные детали.

Сверление выполняется с целью образования отверстий. Они не обладают высокой точностью, а являются основой для механической обработки металлов, например, для нанесения резьбы. Также аналогичными процедурами, но с большей точностью, являются развертывание, рассверливание, растачивание и зенкерование.

Фрезерование и шлифование

Фрезы помогают обработать торцевую часть, периферию, сделать фаску. Можно вытачивать тонкие детали – канавки, шпонки, подсечки. Затем делают шлифовку для того, чтобы добиться нужного уровня шероховатости. Для устранения лишнего слоя (до микроразмеров) применяются абразивные круги. Шлифовальные зерна используются вместе со смазочным материалом. Часто это бывает финишным, итоговым этапом.

Сварка

Это соединение двух частей посредством нагрева до температуры плавления. Иногда происходит без присадочной проволоки, но чаще всего – с ней. Очень распространенный метод механической обработки деталей из металла. Технологии отличаются в зависимости от использования:

• нагрева химикатами;
• газовой горелки;
• элекродуги.

Электрическим способом

Когда на металлические образцы подается ток, они частично разрушаются. На электрод подается напряжение, появляется искра. Чтобы частицы правильно достигли поверхности, необходимо заполнить пространство специальным маслом. В эту категорию также можно отнести ультразвук. Частота колебания настолько высокая (более 20 кГц), что можно делать отверстия даже в особенно прочных и драгоценных металлах.

Металлообработка давлением

Это процедура, при которой не страдает целостность – верхний слой остается на месте. Но форма значительно меняется. Это осуществляется посредством штамповки, прессования или ковки. Часто процесс сопровождается нагревом элемента до температуры, превышающей температуру пластичной деформации. Например, кованые детали нагревают, затем делают несколько ударов. А для штампования используется одновременно две металлические фигуры, которые зеркально повторяют друг друга – матрица и пуансон. Между ними зажимается стальной лист.

Обработка с помощью резки

Любой металлопрокат можно разрезать, если это листовая сталь или профиль. Обычно применяется пильный станок или ручная пила – круг с абразивом. Распиловка может быть ручная, газовая, лазерная или плазменная. Выбор зависит от качества полученного среза, его чистоты, а также от ширины заготовки и материала.

Повышение защитных свойств материала с помощью химической реакции

Чтобы улучшить качество изделия, нужно подвергнуть заготовку управляемым изменениям состава. Иногда они происходят в кристаллической решетке на уровне нарушения структуры, но чаще это простое покрытие поверхности дополнительным слоем, чтобы увеличить продолжительность срока использования. Например, защита от коррозии с помощью цинкования. Процедура делается при проведении электролиза.

Термические операции механической обработки металла

Для многих результатов требуется нагрев элемента с последующим охлаждением. Это позволяет увеличить прочность, изменить кристаллическую структуру, а также совершить деформации, например, ковку. Различают следующие виды термообработки.

Отжиг

В результате увеличения температуры до предела пластичности с последующим снижением жара вместе с печью уменьшается твердость, но становится проще обрабатывать деталь. Часто используется перед штампованием или ковкой.

Закалка

Это аналогичная процедура, но она включает еще один этап – повышенные градусы держат достаточно долго для того, чтобы структура стабилизировалась. А охлаждение происходит не медленно, а быстро – в минеральном масле или просто в воде. Это нужно для того, чтобы снять внутреннее напряжение, образованное после литья, а также для таких элементов, которые испытывают постоянное механическое воздействие в период эксплуатации.

Отпуск

Это повторный нагрев после закалки, который позволяет закрепить все проявившиеся качества, но при этом снизить повышенную хрупкость. Повторное нагревание значительно менее интенсивное.

Старение

Редко используется искусственная стимуляция процессов, которые происходят при стандартном изменении в течение времени.

Нормализация

Это изменение структуры – если сперва после литья химическая решетка с крупным зернами, то после операции она становится мелкозернистой. Это сильно повышает ковкость, но прочность не страдает. В статье мы рассказали про разные технологии механической обработке металла и показали фото. В качестве завершения темы посмотрим короткий ролик.

Какие технологии применяются при обработке металла

Человек издавна работает с разными видами металлов. Чаще всего, это прочные материалы, которые требуют специального подхода при изменении формы и размера. Обработка металла проводится на разных станках и с применением различных методик.

Обработка металла

Основные способы обработки

Основы металлообработки необходимо знать любому начинающему мастеру и литейщику. Зная, как себя ведут те или иные металлы при разных способах обработки, можно избежать ошибок при проведении технологического процесса.

Современная металлообработка включает в себя несколько основных направлений обработки:

1. Электрическая. С помощью этого способа можно сделать отверстия в металлических листах для заточки инструмента и работы с твердыми видами стали.
2. Механическая. Обширная группа методов обработки металлических заготовок. Их обрабатывают с помощью специального оборудования.
3. Химическая. Создание искусственной химической реакции с помощью кислот, щелочей и других компонентов.
4. Работа с давлением. Чтобы не нарушать целостность заготовки и изменить её форму, используется оборудование создающее мощное давление. Для изменения формы заготовки из твердых видов стали материал изначально разогревают.
5. Термическая. Чтобы улучшить технические характеристики материала, используются различные способы обработки заготовок температурой.

Технология металлообработки развивается и улучшается с каждым годом. Появляется новое оборудование и варианты работы с металлами.

От чего зависит тип обработки

Виды металлообработки подразумевают под собой разные способы работы с металлами. Каждый из методов выбирается в зависимости от твердости материала и других его характеристик. Также на это влияет то, что нужно сделать с заготовкой. Например, для изменения технических характеристик материала используется термическая обработка. Чтобы изменить форму заготовки, может применяться механический способ или оборудование нагнетающее давление.

Электрическая обработка

Технология металлообработки с использованием электрических зарядов подразумевает под собой обработку материала с помощью специального оборудования. Они частично разрушают металлические заготовки.

1. На электрод, изготовленный из графита или латуни, подаётся высокое напряжение.
2. Он соприкасается с обрабатываемой поверхностью.
3. Появляется искра и металл начинает расплавляться.

Чтобы частицы металла не разлетались, в пространство, остающееся между электродом и обрабатываемой поверхностью, заливают специальное масло. Оно улавливает металлические частицы.

Механическая обработка

Существуют различные виды механической обработки металлов. Это самая большая группа способов обработки материала, в которых используются специальные инструменты и оборудование. Механическое усилие позволяет снимать с заготовки слой металла.

Механическая обработка

Сверление и точение

Сверление — это обработка металлов с помощью специального оборудования. Технология сверления делится на несколько этапов:

1. Заготовка закрепляется на рабочем столе с помощью струбцин или тисков.
2. В патроне рабочего инструмента закрепляется оснастка — сверло или мечик для нарезания резьбы.
3. После включения электродвигателя, шпиндель раскручивает патрон. Оснастка проделывает в металлической заготовке отверстие нужного диаметра.

При выборе оснастки требуется учитывать характеристики обрабатываемого материала. Сверла выдерживают разные нагрузки.

Ещё одни распространённым видом механической обработки металла является точение. С помощью этого технологического процесса создаются детали цилиндрической и конусовидной формы. Метод сверления:

1. Заготовка закрепляется в подвижном шпинделе.
2. После включения двигателя она раскручивает заготовку.
3. Мастер подносит резцы для снятия слоя металла.

Классический принцип работы с методом сверления используется при работе с токарными станками. С помощью такого оборудования можно делать внутреннюю и наружную резьбу, а также изменять форму заготовки. Для этого используются различные резцы. Чтобы не навредить своему здоровью, требуется использовать защитные очки.

Шлифование и фрезерование

Ещё одним популярным способом обработки металла является фрезерование. Он похож на сверление. С помощью фрезы можно изготавливать различные углубления в металлических поверхностях, создавать резьбу, обрабатывать торцы заготовок. При вращении шпинделя оснастка снимает слой металла.

Также в процессе обработки металла и дерева используются абразивные материалы. Круг с напылением фиксируется на подвижном валу, которые раскручивается с помощью электродвигателя. От выбора фракции абразива зависит тип обработки. Чтобы очистить поверхность от толстого слоя ржавчины или металла, требуется использовать абразивные круги с крупными частицами. Для финишной работы подходит мелкая фракция.

Шлифовальная обработка

Обработка давлением

Если механические виды обработки металлов не подходят и требуется сохранить целостность заготовки, мастера могут применять оборудование, работающее с давлением. Технологические процессы в этом случае разделяются на две группы:

1. Штамповка. Для этого метода используются два ключевых элемента — пуансон и матрица. Между этими деталями помещается обрабатываемая заготовка. Далее с помощью усилия она сдвигается. Заготовка принимает форму матрицы. Существует горячая и холодная штамповка. В первом варианте деталь изначально подвергается нагреванию.
2. Ковка. В давние времена кузнецы ковали оружие и доспехи. Для этого заготовка разогревалась в горне, а после этого по ней наносились удары с помощью молота. Так изменяется структура материала и улучшаются его характеристики.

Сейчас при ковке используются пневматические молоты и промышленные печи.

Химическая обработка

Чтобы понимать, как влияют химические вещества на заготовку, требуется знать, чем обработать металл. С помощью химикатов очищаются металлические поверхности от ржавчины и грязи. Также применяя гальванический процесс, позволяющий нанести защитное покрытие на заготовку. Химические вещества улучшает показатели устойчивости к коррозийным процессам. Существует несколько методов обработки материала химическими веществами:

1. Цементация — металл насыщается углеродом.
2. Борирование — при насыщении материала бором, увеличивается его показатель износоустойчивости.
3. Хромирование — хромом насыщаются только верхние слои металла. Устойчивость к коррозийным процессам увеличивается, но прочность не изменяется.
4. Азотирование — применяется для увеличения устойчивости металла к воздействию влаги и механическим повреждениям.

Также материалы могут покрываться защитным слоем алюминия.

Термообработка

Технология обработки металлов с помощью увеличения температуры используется для улучшения характеристик материала. Помимо правильного нагрева, деталь требуется охладить с определённой скоростью. Термическая обработка разделяется на несколько операций.

Термообработка металла

Отжиг

Чтобы повысить показатели пластичности и ковкости, к заготовке применяется процесс отжига. Его суть заключается в том, чтобы разогреть материал до определённой температуры, а затем оставить его остужать в печи. Проводится этот процесс, чаще всего, после литья. Таким образом снимается внутреннее напряжение.

Закалка

В первую очередь материал разогревается до температуры плавления. Далее он выдерживается в таком состояние определённый промежуток времени. За это время изменяется структура материала. Она становится прочнее. После нагревания заготовку опускают в воду или масла для быстрого охлаждения. Обработка металла с помощью закалки осуществляется для того, чтобы повысить твердость материала. Однако при этом снижается его вязкость и увеличивается хрупкость.

Отпуск

Этот технологический процесс выполняется после закалки. При отпуске материал разогревается до определенной температуры, а затем медленно охлаждается. Хрупкость детали уменьшается.

Старение

Считается одним из способов декоративного оформления материала. Заготовка медленно разогревается до определённой температуры. После проведения этого технологического процесса, металл изменяется до такого визуального состояния, как будто он длительное время старел в естественных условиях.

Нормализация

Чтобы повысить ковкость материала без ущерба показателю твердости, выполняется нормализация заготовки. Во время этого процесса металл принимает мелкозернистую структуру.

Особенности художественной обработки

Основы металлообработки включают в себя не только изменение формы и размеров заготовки, но и их декоративную обработку. Мастер может создавать отдельные изделия, или украшать уже готовые металлические конструкции. Существует 4 процесса металлообработки, позволяющих изменить внешний вид детали:

• литье;
• ковка;
• чеканка;
• сварка.

Все виды декоративной работы с металлом подразумевают под собой изначальное разогревание заготовки. Чем выше пластичность, тем проще работать с деталями.

Сварочная технология считается новой в сравнении с остальными. Её активное развитие начинается со второй половины 20 века. С помощью сварочного аппарата можно разрезать металлические листы и соединять детали между собой.

Металл является твердым материалом, работая с которым нужно использовать специальное оборудования и разогревать заготовку. Обработка позволяет изменить размер и форму детали, а также улучшить её технические характеристики. С помощью методов декоративной работы с материалом можно украшать изделия, улучшая их внешний вид.

Технологии обработки металлов: виды механической металлообработки – основные способы

Сталь является одним из самых крепких материалов, поэтому ее используют практически во всех сферах машиностроения и производства. В статье мы расскажем про основные виды механической обработки металла и металлических изделий, нюансы каждого способа.

Особенности металлообработки

Каждый специалист, работающий в этой сфере, обязан знать не только методы резания, шлифования и проката, но и то, как каждый материал себя ведет в определенных условиях. Перечислим ключевые разновидности:

• Электрическая. Обычно она применяется в случаях, когда необходимо сделать небольшое отверстие, а также для определенного типа закалки.
• Механическая. Наиболее распространенная группа, в ней содержится большое количество разных способов.
• Химическая. Посредством управляемой реакции и химикатов (солей, щелочей) меняются свойства металлов, они становятся крепче или изменяют свой верхний слой.

Обратите внимание! Перечисленные виды могут быть комбинированы, например, электрохимическая обработка.

• Давление. Еще один распространенный подвид, согласно которому на заготовку оказывается внушительная сила, к примеру, прессом. Тоже часто приходится соединять этот метод с нагревом.
• Термическая. Это не только закалка и прочие методы увеличения температуры, но и ее понижение – криогенная технология.

От чего зависит вид металлообработки

Основная причина выбора – это технические характеристики металла, а именно:

• его плотность;
• химическая активность;
• максимально и минимально допустимые границы нагрева;
• хрупкость и пр.

Второй решающий фактор – это задача. Исходя из нее можно выбрать способы, которые помогают разрезать изделие, улучшить его физико-химические свойства и пр.

Таблица по видам

Придание заготовке требуемой формы без нарушения целостности

Изменение конфигурации вместе с деформацией физических качеств детали под воздействием температуры

Выдавливание из стального листа или иной плоскости нужного элемента с двухсторонним рисунком

Создание профиля поперечного сечения

Получение изделия необходимой формы

Придание поверхности нужного уровня шероховатости и достижение точности

Распиловка заготовки на две и более части

Достижение идеального цилиндра и создание насечек на нем

Электрический метод обработки металлов

Разрушение структуры материала под воздействием электричества давно изучено и активно применяется. Суть процедуры в следующем: на определенный маленький участок подается искра с высоким напряжением. При образовании заряда и при его контакте с металлической поверхностью выделяется очень большое количество тепла. Под воздействием температуры сталь начинает плавиться и испаряться – на месте образуется отверстие.

Преимуществом такого способа является чистота среза и фактически полное отсутствие остатков и обрезков. А чтобы даже те небольшие частички, которые образуются, не разлетались, в зону контакта заливают небольшим слоем маслянистую жидкость. Такая пленка буквально улавливает элементы.

Сварка

Это основной используемый метод соединения двух и более металлических элементов. Сварной шов получается благодаря расплавлению металла в образуемой электродугой ванне. При застывании он становится очень прочным, почти монолитным с остальной поверхностью. Есть разные методы сваривания, самые распространенные:

• ручной электродуговой с электродами;
• полуавтоматический с помощью присадочной проволоки.

Разновидности аппаратов и технологию проведения дуги, режим выбирают в зависимости от материала и необходимой цели. В ряде случаев перед сваркой проводятся предварительные процедуры – зачистка, обрезка кромок, разделка.

Механическая обработка деталей из металла

При взаимодействии инструмента с заготовкой можно снять верхний слой – это самый распространенный результат в данной группе способов металлообработки.

Сверление и точение

Просверлить можно сквозное и глухое отверстие. Оно может быть самобытным или предназначенным для последующего нанесения резьбы. Сверлят следующим образом:

• Сперва закрепляют деталь на столе, обычно с помощью тисков или посредством специального зажима на станке.
• Устанавливают оснастку. Это может быть сверло разного диаметра и заточки.
• Производится запуск двигателя с последующим закономерным движением инструмента одновременно в двух направлениях – вокруг своей оси и вперед, врезаясь в толщу металла.

Выбор сверла должен зависеть не только от диаметра необходимого отверстия, но и от плотности материала. Кончик может просто сломаться при неправильном подборе.

Точение – это металлообработка цилиндрических и конусных заготовок на токарном станке. Шаблон надежно фиксируется в шпинделях с электрическим приводом и вращается вокруг своей оси. Токарь с помощью специальных инструментов, которые зажимаются в тисках, направляет режущую кромку на необходимую часть. В результате срезается верхний слой. Подобным образом также наносится внутренняя и внешняя резьба.

Шлифование и фрезерование

Фрезерный станок работает уже не только с цилиндрами и с конусами, но и с другими формами. Принцип работы аналогичный, но заготовка уже не вращается, движется только фреза. Типоразмер резцов самый разный, часто они представлены сверлами, развертками и прочими инструментами.

Шлифовка предназначена для того, чтобы добиться максимальной точности размеров и необходимой шероховатости. Когда нужна максимальная гладкость, применяются абразивные круги с минимальным размером абразива. Также дополнительно можно отполировать поверхность с помощью специальной полировальной машины. Шлифование делят по степени обработки на грубое или черновое, чистовое и тонкое.

Способ обработки металла давлением

В случае, когда нельзя нарушать целостность экземпляра, но требуется изменить его форму, то применяется более мягкая металлообработка с помощью прессов и штампов. Оборудование работает по принципу оказания большого давления на рабочую область.

Прокат

Все изделия из металлопроката созданы по данной технологии, а именно:

• листы;
• трубы;
• фасонная продукция.

Принцип работы следующий: заготовка проходит через сжимающиеся вальцы, приобретая необходимую форму.Обычно поперечное сечение уменьшается, а разрез приобретает нужные параметры. Есть три подвида прокатки:

• продольная, она же самая распространенная – в ходе операции лист или труба подаются вдоль, сжимаются ее края со всех сторон;
• поперечная – поступательное движение отсутствует, таким образом обрабатываются шары, втулки, цилиндры;
• поперечно-винтовая – усредненный вариант, в основном применяется для деталей с полостями внутри.

Волочение

Задача данной процедуры – уменьшить величину сечения детали. В ходе операции более крупная заготовка протягивается через волоки. Примером может служить изготовление проволоки (откуда и название распространенного материала). Сперва более крупный металлический канат проходит сквозь ряд фильер. Метод также имеет разновидности, волочение бывает:

• сухое – для смазывания применяется порошок;
• влажное – используется мыльная жидкость;
• черновое и чистовое;
• однократное и многократное;
• холодное и горячее.

Прессование

С помощью этой технологии обработки металлов получают изделия из чугуна, алюминия и других хрупких материалов, которые под воздействием высокой температуры или без нагрева приобретают нужную форму. Заготовку зажимают в матрице с отверстиями. Сверху начинает действовать пресс. Под его воздействием вещество просто выдавливается в заранее подготовленные емкости. Так получаются запчасти для автомобилестроения, самолетостроения и прочих сфер производства.

Матрица обычно подготавливается из жаропрочной стали, поскольку часто необходим нагрев. Прессование бывает:

• холодным для алюминия, олова, меди;
• горячим для чугуна, сплавов с содержанием никеля, титана.

Ковка

У каждого типа металла есть своя температура, когда он поддается процедуре. Она относится к одним из самых древних, поскольку еще кузницы средневековья работали по этому принципу – нагрев и механическое воздействие. Сейчас все доведено до автоматизма. Есть три способа:

• машинная с молотами (пневматическими и другими);
• штамповка – мы выделяем этот вид металлообработки в отдельный класс;
• ручная – почти не применяется.

Штамповка

Она может быть объемной и листовой. В первом случае получаются трехмерные изделия, во втором – штампы с плоскими параметрами. Есть две части у станка – матрица и пуансон. Одна из них является статичной, а другая – подвижной. Обе они зеркальные (в случае работы с листом) или имеют разную конфигурацию, в соответствии с нужной деталью. Обычно между двумя элементами есть один или несколько зазоров, куда выдавливается излишек. Затем он счищается, а сама заготовка на этом месте шлифуется. Но есть и полностью закрытые штампы, в которых таких отверстий по бокам не предусмотрено, тогда требуется точно распределять количества металла.

Листовая штамповка бывает двух видов:

• формообразующая – элемент получает необходимые для детали изгибы;
• обрезная – происходит фигурная резка.

Простым примером технологической процедуры можно привести чеканку монет.

Обработка с помощью резки

Разрезать можно как металлический лист, так и любой полый или сплошной элемент, например, жгут. Резать можно напрямую или применять фигурную процедуру. В первом случае возможны даже ручные ножницы по листовой стали, а во втором не обойтись без высокотехнологичных станков с пультом чистового управления.

Оборудования с ЧПУ высокого качества и по доступным ценам можно приобрести на сайте https://stanokcnc.ru. Здесь представлен широкий ассортимент продукции для профессионального производства изделий из металла.

• Циркулярной пилой – домашний вариант с невысокой точностью и большой трудозатратностью.
• Болгаркой – тоже применяется в основном для использования дома.
• Гильотиной – представляет собой станок, где лезвие с большой скоростью и под давлением опускается на рабочую зону.
• Ленточнопильным аппаратом – оптимальный вариант, поскольку имеет множество технологических возможностей и дает ровные кромки.
• Кислородная металлообработка – подходит для сплавов с низким содержанием легирующих компонентов. На материале может остаться оксидная пленка, которую нужно убрать.
• Лазерная – лазер способствует образованию высоких температур, которые направлены на определенное место распиловки. Очень прогрессивный метод.
• Плазменная – самый хороший и точный способ, при котором излишки вещества на месте плавления просто испаряются, оставляя очень чистые кромки.

Также резка производится на токарном, фрезерном и ином оборудовании – убирается верхний слой с помощью режущей кромки инструментов.

Обработка металла: способы и особенности мехобработки

Исходя из этого, выделяют три основных метода механической обработки металла:

• резание;
• пластическая деформация;
• деформирующее резание.

Разберем резание и пластическую деформацию более подробно, т.к. третий вид будет представлять собой комбинацию этих двух методов.

Способы обработки

Механообработка подразделяется на две большие группы. В первую входят операции, которые происходят без снятия металла. К ним относят ковку, штамповку, прессование, прокат. Это так называемая механическая обработка с помощью давления или удара. Её применяют для того, чтобы придать необходимую форму заготовке. Для цветных металлов чаще всего используют ковку, а для черных – штамповку.

Вторая группа включает в себя операции, в ходе которых с заготовки снимается часть металла. Это необходимо для придания ей необходимых размеров. Такая механическая обработка металла называется резанием и выполняется при помощи металлорежущих станков. Наиболее распространенными способами обработки являются точение, сверление, зенкерование, шлифование, фрезерование, развертывание, долбление, строгание и протягивание.

Оборудование для механической обработки

В зависимости от конкретного вида механической обработки, а также от масштабов производства, используются следующие разновидности станков:

1. Вертикально-фрезерные станки.
2. Токарное оборудование с ЧПУ.

Каждая разновидность оборудования обладает нюансами использования.

Вертикально-фрезерные станки

На каждом предприятии, работающим с металлическими заготовками, в зависимости от специфики есть следующие подвиды фрезерного оборудования:

• фрезерные станки;
• зубофрезерные;
• радиально-сверлильные;
• горизонтально-сверлильные;
• вертикально-сверлильные.

На крупных предприятиях с успехом применяют карусельные станки. Фрезерное оборудование используют для обработки металлических заготовок с целью получения сложных форм.

Оборудование для обработки под давлением

Кузнечное воздействие чаще всего проводится вручную и для этого используется молот и наковальня. Принцип работы за многие столетия не поменялся: на нагретую поверхность обрабатываемой заготовки опускается пресс.

В современных производствах используют следующие разновидности молотов:

• паровой;
• паровоздушный;
• падающий;
• пружинный.

Прессовые устройства могут подразделяться и по другому принципу:

• винтовое;
• фрикционное;
• гидравлическое;
• парогидравлическое;
• кривошипный;
• пружинный.

На производствах все чаще заменяют горячее воздействие на металл, используют холодное воздействие, называемое штамповкой.

Штамповка имеет несколько видов:

• гибка;
• обжатие — уменьшает полость детали;
• вытягивание — обработка на специальном давильном станке;
• формование;
• выпучивание — дает изделию пространственную форму;
• разбортовывание.

Для этого используют специальные формовочные штампы.

От чего зависит вид обработки

Изготовление металлической детали из заготовки – трудоёмкий и достаточно сложный процесс. Он включает в себя множество различных операций. Одной из них является механическая обработка металла. Прежде чем к ней приступить, составляют технологическую карту и делают чертеж готовой детали с указанием всех необходимых размеров и классов точности. В некоторых случаях для промежуточных операций также подготавливают отдельный чертеж.

Кроме того, существует черновая, получистовая и чистовая механическая обработка металла. Для каждой из них выполняется расчет режимов резания и припусков. Вид обработки металла в целом зависит от обрабатываемой поверхности, класса точности, параметров шероховатости и размеров детали. Например, для получения отверстия по квалитету Н11 используют черновое сверление сверлом, а для получистого развертывания на 3 класс точности можно использовать развертку или же зенкер. Далее мы изучим способы механической обработки металлов более детально.

Сферы применения:

Применение сварочных столов при роботизации процессов механической обработки деталей позволяет существенно снизить инвестиции в создание самых экономичных и передовых производств. Особенное качество промышленных роботов – это их уникальная точность в выполнении операций перемещений в трехмерном пространстве, стабильность работы и легкая переналадка с одного процесса на другой.

Все требования предъявляемые к станкам с ЧПУ легко решаются за счет применения ячеек скомплектованных сварочными столами и промышленными роботами.

Напомним перечень основных преимущественных технических производственных показателей роботизированных комплексов:

• Важнейшим показателем является точность перемещения по координатам с 12 синхронных и до 32 асинхронных сопряженных осей подвижности.
• Время переналадки – перепрограммирования робота работающего в комплексе со сварочным столом занимает всего несколько часов – это при условии введения новой операции, которую робот до этого момента не выполнял. Если переход осуществляется сна операцию уже отлаженную в роботизированной ячейки – время сокращается в разы.
• С использованием специальных кассет с различным инструментами – насадками роботизированная ячейка становится поистине уникальным мини-предприятием по выполнению нескольких операций с заготовками одним роботом.
• Для улучшения производительности и гибкости мехобработки можно использовать роботов в связке с станками ЧПУ – это позволяет расширить диапазон использования роботов, например для контроля точности обработки деталей, перемещения деталей от одного станка к другому, складированию готовых деталей, обработанных заготовок на паллеты, на конвейеры.

Применение промышленных роботов вместе со сварочными столами-непревзойденными по точности позиционирования заготовок, позволяет удешевить процесс обработки любых деталей из самых различных материалов – стекла, полимеров, сталей, цветных металлов, камня. Все процессы механической обработки материалов- шлифовка, резка, гибка, сверление – решаются с помощью роботизированных ячеек.

А возможности сборно-сварочных столов по точности позиционирования детали и быстрой переналадке на другой тип изделия в сочетании с быстрым переключением между рабочими программами и функцией смены инструмента на промышленном роботе дают поистине колоссальный простор для решения задач, связанных с мехобработкой!

Точение и сверление

Точение выполняется на станках токарной группы при помощи резцов. Заготовка крепится в шпиндель, который вращается с заданной скоростью. А резец, закрепленный в суппорте, совершает продольно-поперечные движения. В новых ЧПУ-станках все данные параметры вводятся в компьютер, и устройство само выполняет необходимую операцию. В старых моделях, например, 16К20 продольно-поперечные движения выполняются вручную. На токарных станках возможно точение фасонных, конических и цилиндрических поверхностей.

Сверление – это операция, которую выполняют для получения отверстий. Главным рабочим инструментом является сверло. Как правило, сверление не обеспечивает высокий класс точности и является либо черновой, либо получистовой обработкой. Для получения отверстия с квалитетом ниже Н8 используют развертывание, рассверливание, растачивание и зенкерование. Кроме того, после сверления также могут выполнять нарезание внутренней резьбы. Такая механическая обработка металла выполняется при помощи метчиков и некоторых видов резцов.

Обработка с помощью резки

Механическая обработка разных типов металлов путем резки также требует специального оборудования. Это более сложный процесс, поэтому и виды станков здесь используются более сложные.

Для цветных металлов, устойчивых к внешнему воздействию и сложно поддающихся деформации, чаще всего для обработки используют специальный лазер, либо метод плазменный обработки, который после появления лазера стал менее актуален.

Сегодня механическая обработка металла на станках и линиях производится с помощью волоконного лазера, который состоит из резонатора, световода и специального накачивающего модуля.

Лазерный луч при этом способе воздействия попадает на поверхность металла через специальный световод, сохраняющий энергию луча, за счет чего мощность устройства оказывается достаточной для качественной резки цветных металлов.

С волоконным лазером довольно просто работать – он автоматизирован и отличается высокими качественными характеристиками: помимо резки, обеспечивает охлаждение изделия, а также способен выдерживать высокие мощности и температуры.

Этот инструмент имеет функции не только резки, но и другие виды обработки: гравировки и сварки.

Существуют следующие виды обработки металла путем резки: обточка, сверление, фрезерование, строгание и шлифование.

При обточке материала его изменения минимальны, поскольку эта процедура производится в тех случаях, когда размер заготовки практически соответствует конечному размеру детали.

Сделать обточку можно на оборудовании разного типа: для этого может подойти токарный, сверлильный, шлифовальный и другие виды станков.

Обточку детали чаще всего делают на токарном станке с помощью специального резца, который эффективно снимает лишний слой металла и приводит заготовку к нужному размеру.

ВАЖНО ЗНАТЬ: Способы оксидирования металлов

С помощью сверления можно сделать в заготовках нужные отверстия, тем самым изменив их форму.

Для этого типа обработки подойдет любое оборудование, имеющее сверло и тиски: между ними нужно установить заготовку, сверло будет находить на нее поступательно, и в результате мы получим отверстие нужного нам размера и формы.

С помощью фрезерования форма детали также изменяется. Это довольно сложный вид обработки, требующий наличия специального оборудования — горизонтально-фрезерного станка.

Обработка заготовки выполняется с помощью фрезы, которая есть на этом устройстве.

Фреза воздействует на заготовку под углом, при этом сама деталь не двигается – до начала работы ее нужно четко зафиксировать на поверхности оборудования.

Строгальный метод работы заключается в воздействии на заготовку резца. Для этого процесса требуется специальный строгальный станок, т.к. только он оснащен нужным инструментом.

Во время работы резец постепенно входит в металл, а затем выходит обратно, выполняя прерывистые движения.

Это сложный способ обработки цветных металлов, т.к. он требует расчетов холостых и рабочих ходов для правильного выполнения работы.

Последний способ работ с металлом – шлифовальный. Это довольно простой метод, который часто можно выполнить своими руками, если шлифовальный круг есть в наличии.

Для профессиональной же обработки используются специальные шлифовальные станки.

Работа с заготовками из цветных металлов происходит за счет вращательных движений с прямолинейной и круговой подачей. Видео:

Этот способ воздействия используется для получения деталей, имеющих цилиндрическую форму.

Если же обработке подвергается плоская заготовка, то направление подачи может быть только прямым.

Фрезерование и шлифование

Фрезерование – один из наиболее интересных способов обработки металлов. Данная операция выполняется при помощи самых разнообразных фрез на фрезерных станках. Различают концевую, фасонную, торцевую и периферийную обработку. Фрезерование может быть как черновым и получистовым, так и чистовым. Наименьший квалитет точности, получаемый при чистовой обработке,– 6. При помощи фрез вытачивают различные шпонки, канавки, колодцы, подсечки, фрезеруют профили.

Шлифование – механическая операция, используемая для повышения качества шероховатости, а также для снятия лишнего слоя металла вплоть до микрона. Как правило, данная обработка является завершающим этапом при изготовлении деталей, а значит, является чистовой. Для срезания используются абразивные круги, на поверхности которых расположено огромное количество зерен, имеющих разную форму режущей кромки. При такой обработке деталь очень сильно нагревается. Для того чтобы металл не деформировался и не надкололся, используют смазочно-охлаждающие жидкости (СОРЖ). Механическая обработка цветных металлов осуществляется при помощи алмазных инструментов. Это позволяет обеспечить наилучшее качество изготавливаемой детали.

Термины, встречающиеся в мехобработке металлов резанием

Слой металла, снимаемый режущим инструментом за один проход станка, называется глубиной резания. Данная величина измеряется в миллиметрах. Под подачей понимают расстояние, на которое перемещается инструмент за один оборот заготовки. Скорость резания измеряется в метрах в минуту. Более подробно с терминами, часто встречающимися при механической обработке резания, можно ознакомиться в справочнике технолога.

При любом виде мехобработки следует приложить определенные усилия (усилие резания), чтобы инструменту удалось отделить поверхностный слой от заготовки. Данный параметр обеспечивает должное сопротивление резанию. Способность материала противостоять напору инструмента называется коэффициентом резания, причем, для каждого металлического сплава этот параметр разный.

Обработка металла: способы и особенности мехобработки

Исходя из этого, выделяют три основных метода механической обработки металла:

• резание;
• пластическая деформация;
• деформирующее резание.

Разберем резание и пластическую деформацию более подробно, т.к. третий вид будет представлять собой комбинацию этих двух методов.

Способы обработки

Механообработка подразделяется на две большие группы. В первую входят операции, которые происходят без снятия металла. К ним относят ковку, штамповку, прессование, прокат. Это так называемая механическая обработка с помощью давления или удара. Её применяют для того, чтобы придать необходимую форму заготовке. Для цветных металлов чаще всего используют ковку, а для черных – штамповку.

Вторая группа включает в себя операции, в ходе которых с заготовки снимается часть металла. Это необходимо для придания ей необходимых размеров. Такая механическая обработка металла называется резанием и выполняется при помощи металлорежущих станков. Наиболее распространенными способами обработки являются точение, сверление, зенкерование, шлифование, фрезерование, развертывание, долбление, строгание и протягивание.

Оборудование для механической обработки

В зависимости от конкретного вида механической обработки, а также от масштабов производства, используются следующие разновидности станков:

1. Вертикально-фрезерные станки.
2. Токарное оборудование с ЧПУ.

Каждая разновидность оборудования обладает нюансами использования.

Вертикально-фрезерные станки

На каждом предприятии, работающим с металлическими заготовками, в зависимости от специфики есть следующие подвиды фрезерного оборудования:

• фрезерные станки;
• зубофрезерные;
• радиально-сверлильные;
• горизонтально-сверлильные;
• вертикально-сверлильные.

На крупных предприятиях с успехом применяют карусельные станки. Фрезерное оборудование используют для обработки металлических заготовок с целью получения сложных форм.

Оборудование для обработки под давлением

Кузнечное воздействие чаще всего проводится вручную и для этого используется молот и наковальня. Принцип работы за многие столетия не поменялся: на нагретую поверхность обрабатываемой заготовки опускается пресс.

В современных производствах используют следующие разновидности молотов:

• паровой;
• паровоздушный;
• падающий;
• пружинный.

Прессовые устройства могут подразделяться и по другому принципу:

• винтовое;
• фрикционное;
• гидравлическое;
• парогидравлическое;
• кривошипный;
• пружинный.

На производствах все чаще заменяют горячее воздействие на металл, используют холодное воздействие, называемое штамповкой.

Штамповка имеет несколько видов:

• гибка;
• обжатие — уменьшает полость детали;
• вытягивание — обработка на специальном давильном станке;
• формование;
• выпучивание — дает изделию пространственную форму;
• разбортовывание.

Для этого используют специальные формовочные штампы.

От чего зависит вид обработки

Изготовление металлической детали из заготовки – трудоёмкий и достаточно сложный процесс. Он включает в себя множество различных операций. Одной из них является механическая обработка металла. Прежде чем к ней приступить, составляют технологическую карту и делают чертеж готовой детали с указанием всех необходимых размеров и классов точности. В некоторых случаях для промежуточных операций также подготавливают отдельный чертеж.

Кроме того, существует черновая, получистовая и чистовая механическая обработка металла. Для каждой из них выполняется расчет режимов резания и припусков. Вид обработки металла в целом зависит от обрабатываемой поверхности, класса точности, параметров шероховатости и размеров детали. Например, для получения отверстия по квалитету Н11 используют черновое сверление сверлом, а для получистого развертывания на 3 класс точности можно использовать развертку или же зенкер. Далее мы изучим способы механической обработки металлов более детально.

Сферы применения:

Применение сварочных столов при роботизации процессов механической обработки деталей позволяет существенно снизить инвестиции в создание самых экономичных и передовых производств. Особенное качество промышленных роботов – это их уникальная точность в выполнении операций перемещений в трехмерном пространстве, стабильность работы и легкая переналадка с одного процесса на другой.

Все требования предъявляемые к станкам с ЧПУ легко решаются за счет применения ячеек скомплектованных сварочными столами и промышленными роботами.

Напомним перечень основных преимущественных технических производственных показателей роботизированных комплексов:

• Важнейшим показателем является точность перемещения по координатам с 12 синхронных и до 32 асинхронных сопряженных осей подвижности.
• Время переналадки – перепрограммирования робота работающего в комплексе со сварочным столом занимает всего несколько часов – это при условии введения новой операции, которую робот до этого момента не выполнял. Если переход осуществляется сна операцию уже отлаженную в роботизированной ячейки – время сокращается в разы.
• С использованием специальных кассет с различным инструментами – насадками роботизированная ячейка становится поистине уникальным мини-предприятием по выполнению нескольких операций с заготовками одним роботом.
• Для улучшения производительности и гибкости мехобработки можно использовать роботов в связке с станками ЧПУ – это позволяет расширить диапазон использования роботов, например для контроля точности обработки деталей, перемещения деталей от одного станка к другому, складированию готовых деталей, обработанных заготовок на паллеты, на конвейеры.

Применение промышленных роботов вместе со сварочными столами-непревзойденными по точности позиционирования заготовок, позволяет удешевить процесс обработки любых деталей из самых различных материалов – стекла, полимеров, сталей, цветных металлов, камня. Все процессы механической обработки материалов- шлифовка, резка, гибка, сверление – решаются с помощью роботизированных ячеек.

А возможности сборно-сварочных столов по точности позиционирования детали и быстрой переналадке на другой тип изделия в сочетании с быстрым переключением между рабочими программами и функцией смены инструмента на промышленном роботе дают поистине колоссальный простор для решения задач, связанных с мехобработкой!

Точение и сверление

Точение выполняется на станках токарной группы при помощи резцов. Заготовка крепится в шпиндель, который вращается с заданной скоростью. А резец, закрепленный в суппорте, совершает продольно-поперечные движения. В новых ЧПУ-станках все данные параметры вводятся в компьютер, и устройство само выполняет необходимую операцию. В старых моделях, например, 16К20 продольно-поперечные движения выполняются вручную. На токарных станках возможно точение фасонных, конических и цилиндрических поверхностей.

Сверление – это операция, которую выполняют для получения отверстий. Главным рабочим инструментом является сверло. Как правило, сверление не обеспечивает высокий класс точности и является либо черновой, либо получистовой обработкой. Для получения отверстия с квалитетом ниже Н8 используют развертывание, рассверливание, растачивание и зенкерование. Кроме того, после сверления также могут выполнять нарезание внутренней резьбы. Такая механическая обработка металла выполняется при помощи метчиков и некоторых видов резцов.

Обработка с помощью резки

Механическая обработка разных типов металлов путем резки также требует специального оборудования. Это более сложный процесс, поэтому и виды станков здесь используются более сложные.

Для цветных металлов, устойчивых к внешнему воздействию и сложно поддающихся деформации, чаще всего для обработки используют специальный лазер, либо метод плазменный обработки, который после появления лазера стал менее актуален.

Сегодня механическая обработка металла на станках и линиях производится с помощью волоконного лазера, который состоит из резонатора, световода и специального накачивающего модуля.

Лазерный луч при этом способе воздействия попадает на поверхность металла через специальный световод, сохраняющий энергию луча, за счет чего мощность устройства оказывается достаточной для качественной резки цветных металлов.

С волоконным лазером довольно просто работать – он автоматизирован и отличается высокими качественными характеристиками: помимо резки, обеспечивает охлаждение изделия, а также способен выдерживать высокие мощности и температуры.

Этот инструмент имеет функции не только резки, но и другие виды обработки: гравировки и сварки.

Существуют следующие виды обработки металла путем резки: обточка, сверление, фрезерование, строгание и шлифование.

При обточке материала его изменения минимальны, поскольку эта процедура производится в тех случаях, когда размер заготовки практически соответствует конечному размеру детали.

Сделать обточку можно на оборудовании разного типа: для этого может подойти токарный, сверлильный, шлифовальный и другие виды станков.

Обточку детали чаще всего делают на токарном станке с помощью специального резца, который эффективно снимает лишний слой металла и приводит заготовку к нужному размеру.

ВАЖНО ЗНАТЬ: Способы оксидирования металлов

С помощью сверления можно сделать в заготовках нужные отверстия, тем самым изменив их форму.

Для этого типа обработки подойдет любое оборудование, имеющее сверло и тиски: между ними нужно установить заготовку, сверло будет находить на нее поступательно, и в результате мы получим отверстие нужного нам размера и формы.

С помощью фрезерования форма детали также изменяется. Это довольно сложный вид обработки, требующий наличия специального оборудования — горизонтально-фрезерного станка.

Обработка заготовки выполняется с помощью фрезы, которая есть на этом устройстве.

Фреза воздействует на заготовку под углом, при этом сама деталь не двигается – до начала работы ее нужно четко зафиксировать на поверхности оборудования.

Строгальный метод работы заключается в воздействии на заготовку резца. Для этого процесса требуется специальный строгальный станок, т.к. только он оснащен нужным инструментом.

Во время работы резец постепенно входит в металл, а затем выходит обратно, выполняя прерывистые движения.

Это сложный способ обработки цветных металлов, т.к. он требует расчетов холостых и рабочих ходов для правильного выполнения работы.

Последний способ работ с металлом – шлифовальный. Это довольно простой метод, который часто можно выполнить своими руками, если шлифовальный круг есть в наличии.

Для профессиональной же обработки используются специальные шлифовальные станки.

Работа с заготовками из цветных металлов происходит за счет вращательных движений с прямолинейной и круговой подачей. Видео:

Этот способ воздействия используется для получения деталей, имеющих цилиндрическую форму.

Если же обработке подвергается плоская заготовка, то направление подачи может быть только прямым.

Фрезерование и шлифование

Фрезерование – один из наиболее интересных способов обработки металлов. Данная операция выполняется при помощи самых разнообразных фрез на фрезерных станках. Различают концевую, фасонную, торцевую и периферийную обработку. Фрезерование может быть как черновым и получистовым, так и чистовым. Наименьший квалитет точности, получаемый при чистовой обработке,– 6. При помощи фрез вытачивают различные шпонки, канавки, колодцы, подсечки, фрезеруют профили.

Шлифование – механическая операция, используемая для повышения качества шероховатости, а также для снятия лишнего слоя металла вплоть до микрона. Как правило, данная обработка является завершающим этапом при изготовлении деталей, а значит, является чистовой. Для срезания используются абразивные круги, на поверхности которых расположено огромное количество зерен, имеющих разную форму режущей кромки. При такой обработке деталь очень сильно нагревается. Для того чтобы металл не деформировался и не надкололся, используют смазочно-охлаждающие жидкости (СОРЖ). Механическая обработка цветных металлов осуществляется при помощи алмазных инструментов. Это позволяет обеспечить наилучшее качество изготавливаемой детали.

Термины, встречающиеся в мехобработке металлов резанием

Слой металла, снимаемый режущим инструментом за один проход станка, называется глубиной резания. Данная величина измеряется в миллиметрах. Под подачей понимают расстояние, на которое перемещается инструмент за один оборот заготовки. Скорость резания измеряется в метрах в минуту. Более подробно с терминами, часто встречающимися при механической обработке резания, можно ознакомиться в справочнике технолога.

При любом виде мехобработки следует приложить определенные усилия (усилие резания), чтобы инструменту удалось отделить поверхностный слой от заготовки. Данный параметр обеспечивает должное сопротивление резанию. Способность материала противостоять напору инструмента называется коэффициентом резания, причем, для каждого металлического сплава этот параметр разный.

Распространенные способы механической обработки металла

Металлические детали используются в разных областях промышленности. Придать нужную форму и размер металлическому изделию позволяет механическая обработка металлов. Этот технологический процесс требует применения специального оборудования. А выбор метода механообработки зависит от вида материала и типа требуемого изделия.

Общее описание технологического процесса

Механообработка заготовок может производиться двумя методами:

• давлением (без снятия стружки);
• резанием (со снятием стружки).

В первом случае материалу придается нужная форма и объем путем силового воздействия инструмента, например, кузнечная обработка. Во втором случае с него снимаются поверхностные слои (припуск), например, фрезерование, строгание, шлифование.

Механическая обработка металлов является одним из этапов получения готового изделия из заготовки и требует предварительной подготовки технологической карты с указанием требуемых размеров и классов точности. На основе технологической карты составляется чертеж готового материала, где также указываются размеры и классы точности.

Используемое оборудование

Механообработка применяется на специализированных предприятиях, обеспеченных достаточным количеством производственных площадей и необходимого оборудования.

Для снятия поверхностных слоев изделие обрабатывается на токарном станке и фрезерных установках. Наиболее востребованными среди них являются:

• токарные центры с ЧПУ;
• вертикально-фрезерные станки.

Новые модели рабочих приспособлений позволяют соблюдать высокую точность геометрии и шероховатость поверхности.

Оборудование, позволяющее обрабатывать материал механическим способом, представлено в широком разнообразии. Каждое предприятие самостоятельно принимает решение о необходимости приобретения того или иного устройства. Например, на некоторых производствах установлены карусельные станки, способные обрабатывать изделия до 9 метров в диаметре.

К числу стандартного оборудования, которым укомплектовывается любое предприятие, обрабатывающие металлические изделия механическим способом, относятся следующие устройства:

• фрезерные;
• зубофрезерные;
• радиально-сверлильные;
• горизонтально-сверлильные;
• вертикально-сверлильные.

Оборудование для обработки давлением

Кузнечная обработка может производиться вручную с помощью молота и наковальни. Механический способ заключается в использовании пресса, опускаемого на нагретую поверхность металла.

Оба приспособления являются механическими. Но молотом наносятся удары, за счет которых обрабатываемая поверхность обретает нужную форму, а пресс оказывает давление.

Молот может быть следующих типов:

• паровым;
• паровоздушным;
• падающим;
• пружинным.

Также существует несколько типов прессового устройства:

• гидравлический;
• парогидравлический;
• винтовой;
• фрикционный;
• эксцентриковый;
• кривошипный;
• пружинный.

Прежде чем приступать к обработке давлением, поверхность металла нагревается. Однако в последние годы вместо горячего воздействия чаще используется холодное, называемое штамповкой. Штамповка подходит для работы с любыми типами металлов. Она позволяет придать изделию нужную форму, не оказывая влияния на физические характеристики материала.

К наиболее популярным видам штамповки относятся:

• гибка;
• вытягивание;
• обжатие;
• формование;
• выпучивание;
• разбортовывание.

Гибка применяется для изменения осевой формы металлического элемента и производится с помощью тисков, устанавливаемых на гибочные штампы и прессы. Вытягивание производится на давильном станке и применяется для создания сложных изделий. Путем обжатия уменьшается поперечное сечение детали, имеющей полость. Формование применяется для создания элементов пространственных форм. Для выполнения этих работ используются специальные формовочные штампы.

Путем выпучивания заготовки обретают пространственную форму. А разбортовывание применяется для создания бортиков и других дополнительных элементов.

Метод резки

Резка металла является одним из методов, позволяющим обрабатывать элементы механическим способом на разных типах устройств. Сложнее всего работать с цветными сортами материала, которые тяжело поддаются деформации. Раньше для их резки применялся метод плазменной обработки. Но с появлением лазера этот метод потерял свою актуальность.

В настоящее время применяется волоконный лазер, позволяющий обрабатывать материал и другими способами, например, сверлить или гравировать. Существует несколько видов резки металла:

• обточка;
• сверление;
• строгание;
• фрезерование;
• шлифование.

Принципы обточки и сверления. Когда производят обточку детали, ее размер практически не изменяется. Обточка подразумевает обработку на токарном станке или других видах устройств, в том числе сверлильном и шлифовальном.

Сверление применяется для получения отверстия, которое изменяет внешний вид детали. Этот механический способ может производиться на любом устройстве. Основным условием является наличие сверла и тисков, в которые устанавливается обрабатываемая заготовка.

Строгание детали. Строгание осуществляется на специальном строгальном устройстве, снабженном резцом. Сложность данного вида механообработки заключается в необходимости проведения точных расчетов холостых и рабочих ходов, которые позволяют резцу входить и выходить из обрабатываемого элемента.

Методы фрезерования и шлифования. Фрезерование – сложный механический метод, который проводится на горизонтально-фрезерном станке. Заготовка фиксируется на рабочей поверхности, а затем обрабатывается с помощью фрезы, воздействующей на заготовку под углом.

Шлифование металла – это завершающий этап, позволяющий придать поверхности детали необходимую гладкость и снять лишний слой. Для выполнения шлифования не требуется специальных устройств. Окончательный вид детали можно придать самостоятельно с помощью шлифовального круга. В производственных условиях для этих целей используются шлифовальные станки. Цилиндрические детали обрабатываются вращательными движениями с прямой и круговой подачей. В случае с плоской заготовкой шлифование металла производится только в прямом направлении.

Видео по теме: Точная обработка металла