5.2. Обробка металів тиском

Всі процеси з виготовлення й обробки заготовок, засновані на застосуванні тиску – кування і пресування, концентрують у ковальсько-пресовому цеху. Для полегшення такої обробки металу (особливо при виготовлені великих деталей) надають пластичність через нагрівання.

Ковальсько-пресовий цех обладнаний механічними молотами, що діють динамічно (ударом), і пресами, що розвивають статичне зусилля (безударний тиск). Зусилля механічного молота визначається вагою падаючого бійка, що досягає 3-5 т. Значно більші зусилля розвивають сучасні преси – до 10 000 т і більше. У різних випадках застосовують або метод вільного кування (одиночні поковки), або масове кування у визначених формах. При вільному куванні потрібний бік оброблюваної заготовки підставляють під удари механічного молота. Таке кування потребує високої майстерності, і його застосовують при виготовленні невеличкої кількості поковок.

При масовому виробництві поковок застосовують більш ефективний метод штампування, тобто кування деталей у формах. Такі форми називають штампами. При штампуванні деталі набувають дуже точних розмірів і при цьому економніше витрачається метал.

Для кування метал нагрівають до температури близько 1100^ºС. Якщо ж у процесі кування метал ще і зварюють, то температуру його підвищують до 1300^ºС. Для нагрівання застосовують горни (для дрібних деталей) і спеціальні печі (для великих поковок). Використовують також і особливі печі для термічної обробки (загартування, відпуск) деталей або поковок. Обробка металу куванням і штампуванням вигідніша, ніж обробка різанням (див. нижче). Поряд із різким збільшенням продуктивності праці застосування кування і штампування покращує якість виробів і дозволяє одержати велику економію металу.

Завдяки перевагам обробки металу і виготовлення деталей машин методом тиску у машинобудівному виробництві усе ширше застосовують кування й особливо штампування . Чимало складних машин збирають переважно зі штампованих деталей. Наприклад, у сучасному автомобілі штамповані деталі складають 80% від загальної ваги, у тракторі – 70%. Максимальна заміна обробки металу різанням на метод штампування дає значну економію металу.

5.3. Обробка металів різанням

Обробка металів різанням буває механічною, здійснюваною на різних металорізальних верстатах, і ручною, яку інакше називають слюсарною.

Зняття стружки відбувається в результаті відносного переміщення відповідного різця й оброблюваної деталі. Швидкість зняття стружки залежить від твердості й форми різця, твердості оброблюваного металу, конструкції і потужності металообробного верстата.

Для закріплення оброблюваних виробів і ріжучих інструментів, а також для їхнього відносного переміщення служать робочі органи металорізальних верстатів. Робочі органи верстатів виконують як основні рухи, так і допоміжні. Основними рухами називають ті, за допомогою яких відбувається процес різання, тобто зняття стружки. Рухи з підводу і відводу різців або оброблюваних виробів називають допоміжними, тому що приїх здійсненні різання безпосередньо не виконується.

Основні рухи робочих органів верстатів у свою чергу підрозділяють на головний рух і рух подачі. Кожний з них може здійснюватися залежно від характеру ріжучого інструмента і конструкції верстата як ріжучим інструментом, так і оброблюваним виробом. Різання, тобто зняття стружки, відбувається тільки при сполученні головного руху і руху подачі.

Класифікація металорізальних верстатів. У машинобудівній промисловості застосовують сотні різноманітних видів металорізальних верстатів. Окремі види об’єднують у групи на підставі деяких найважливіших, властивих верстатам, особливостей. При цьому враховують, по-перше, характер головного руху, що може бути обертальним (наприклад, токарський верстат) або поступальним (стругальний верстат); по-друге, розподіл головного руху і руху подачі між ріжучим інструментом і оброблюваним виробом. Наприклад, на звичайному токарському верстаті головний рух здійснюється оброблюваним виробом, а рух подачі – різцем; на свердлильному верстаті обидва основних рухи чинить ріжучий інструмент (свердло), у той час як оброблюваний виріб у процесі обробки залишається нерухомим.

При угрупованні металорізальних верстатів враховують і вид застосовуваних інструментів (різець, фреза, свердло, точильний або шліфувальний круг і т.д.). Виділяють декілька груп верстатів.

Токарські верстати. У звичайних типах токарських верстатів оброблюваний виріб набуває обертального руху, а стружку знімають різцем, закріпленим у супорті, що рухається разом із супортом паралельно або перпендикулярно осі обертання виробу. Зняття стружки на токарських верстатах можливе як із зовнішньої, так і з внутрішньої поверхні оброблюваного виробу.

Свердлильні й розточні верстати. Свердлильні верстати служать для свердління отворів, розточні – для їхнього розширення. Як ріжучі інструменти застосовують свердла і фрези, що виконують як головний рух, так і рух подачі.

Фрезерні верстати. На цих верстатах різноманітні операції з обробки виробів виконують спеціальними ріжучими інструментами – фрезами. Фреза – складний ріжучий інструмент, що має цілий ряд різців, розташованих за колом сталевого диска або циліндра. Кожний різець обертової фрези знімає з поверхні оброблюваного виробу коротку стружку. При високих швидкостях обертання фрези оброблювана поверхня стає рівною і достатньо гладкою.

Головний рух на фрезерних верстатах виконує фреза, рух подачі може здійснювати як фреза, так і оброблюваний виріб.

Стругальні верстати. Зняття стружки з оброблюваного на стругальних верстатах виробу здійснюється в результаті поступального руху різця або виробу (головний рух) і періодичної (після кожного головного руху) подачі виробу або різця.

Шліфувальні верстати. На цих верстатах виконують шліфовку поверхонь оброблюваних виробів. Як робочий інструмент на шліфувальних верстатах застосовують обертове коло з наждакового каменю, із шерсті й інших матеріалів. Головний рух виконують шліфувальні круги, а рух подачі може здійснюватися або шліфувальним кругом, або оброблюваним виробом.

Крім зазначених основних груп є багато інших, більш спеціалізованих.

Автоматизація процесів у дрібносерійному й індивідуальному машинобудівному виробництві здійснюється на основі впровадження верстатів із програмним управлінням. Такі верстати автоматично виконують необхідні операції за програмою, записаною на магнітній або перфорованій стрічці; за допомогою лічильно-вирішувальних пристроїв вони контролюють і регулюють процес. Продуктивність і точність роботи верстатів із програмним управлінням дуже високі.

Поточний метод виробництва. У машинобудуванні, особливо на підприємствах, що випускають масову продукцію, широко застосовують поточний метод виробництва. Головною особливістю поточного методу є безперервність процесу виготовлення деталей, вузлів, готових машин. Оброблювані деталі рівномірно переміщають від верстата до верстата, від одного робочого місця до іншого. При цьому верстати і робочі місця розташовані в порядку послідовності виконуваних операцій. Виробничих потоків на підприємстві може бути багато. Кожний із них діє як злагоджений механізм і потребує чіткості виконання кожної операції. Вінцем поточного методу виробництва є автоматичні лінії, автоматично діючі цехи й цілі підприємства, на яких весь виробничий процес здійснюється як єдиний потік.