В процессе изготовления машин (экскаваторов, станков, автомобилей, комбайнов и пр.), состоящих из сотен и тысяч деталей, изготавливаемых в основном из металла с целью придания им нужной формы, чистоты поверхности и выполнения своего функционального назначения используются различные методы обработки металлов: ковка, штамповка, резка (механическая, газовая, водяной струей высокого давления и др.), различных видов сварка, литье и самый распространенный — механическая обработка металлов. В машиностроении большинство деталей приобретают свою окончательную форму и размеры в результате обработки заготовок резанием.
В конце ХIХ века наш соотечественник И.А.Тиме, профессор Петербургского Горного института, публикует труд «Сопротивление металлов и дерева резанию», который считается началом науки о резании металлов, а автор ее основоположником.
Согласно ГОСТ 25761-83 все виды механической обработки металлов и материалов резанием делятся на лезвийную и абразивную.
Виды обработки резанием это точение (токарная обработка), сверление, протягивание, фрезерование, нарезание резьбы, строгание, шлифование.
К лезвийной обработке относятся все виды обработки резанием, которые осуществляются лезвийным инструментом. Абразивная обработка производится абразивными инструментами.
При точении в качестве режущего инструмента применяются резцы, конструкция, размеры и форма которых соответствует выполняемой операции. Например, обработка поверхностей осуществляется проходными, расточными резцами, отрезка заготовок отрезными, нарезание резьбы резьбовыми.
Отверстия обрабатываются сверлами, зенкерами, развертками. Операции обработки носят название в соответствие с применяемым инструментом: сверление, зенкерование, развертывание. Сверла не дают отверстию высокой точности. Более точные отверстия получаются после обработки их зенкерами и развертками.
Фрезерование выполняется многолезвийными инструментами-фрезами при обработке плоских или фасонных линейчатых поверхностей. Фрезы используются цилиндрические, концевые, дисковые, торцовые. При обработке заготовки главное движение резания придается обрабатываемой детали. Фрезерование может производиться двумя вариантами: против подачи и в направлении подачи. Первое называется встречным, второе попутным. Встречное фрезерование считается основным.
Протягивание используется при окончательной обработке и обеспечивает высокую точность размеров и качество обработанной поверхности практически за один проход. Соответственно рабочим инструментом служат протяжки. Главным движение при обработке детали является движение протяжки, движение подачи при этом отсутствует.
Нарезание резьбы может быть выполнено с помощью резьбовых резцов (для внутренней или внешней резьбы), а также метчиков или плашек.
Строгание осуществляется с помощью строгального резца при возвратно-поступательном его движении. Стружка снимается в процессе рабочего хода, как при работе с плотничьим рубанком.
Шлифованием с помощью абразивного инструмента, обычно-шлифовального круга добиваются высокой чистоты обработанной поверхности и точности размеров.
На качество процесса резания влияют: геометрические параметры режущей части инструмента, подача и глубина резания (толщина снимаемой стружки за 1 проход), сила и мощность резания, качество заточки и износ инструмента; износостойкость и др., свойства обрабатываемого материала детали.
Твердость материала, из которого изготовлен инструмент, должна быть существенно выше твердости обрабатываемого материала, поэтому наибольшее распространение нашел режущий инструмент с твердосплавными пластинами. При затуплении режущей кромки пластины резец необходимо затачивать, если пластина припаяна, сменную же пластину стоит только развернуть другой гранью, закрепить на державке и за работу.
Обрабатывая заготовку важно на выходе получить качественную деталь, соответствующую чертежу или образцу. Важнейшим показателем качества машиностроительной продукции, от которого зависят многие эксплуатационные характеристики машин, является точность изделий. В гидравлических экскаваторах особой точности требуют практически все сборочные единицы: гидронасосы, гидромоторы, гидрораспределители, клапаны и пр. В сменном рабочем оборудовании, например в гидромолотах, особая точность необходима при обработке практически всех внутренних и наружных поверхностей рабочего цилиндра, поршня (бойка), гидрораспределителя и гидроаккумулятора, клапана для заправки азотом и др. В следующей статье мы рассмотрим более подробно понятие точности в машиностроении и причины вызывающие погрешности в металлообработке.