Традиционная механическая обработка: основы, технологии и вызовы

Что такое традиционная механическая обработка?

Механическая обработка — процесс удаления металла, уменьшающий массу заготовки (вычитающий процесс). Традиционная (конвенциональная) обработка — базовый метод удаления металла. Из-за абразивного усиления и неоднородной структуры традиционные методы дают более низкое качество, поэтому лазерная обработка имеет преимущества.

Статья охватывает: определение, применение, схему, примеры, типы, принцип работы, преимущества и недостатки традиционной обработки.

Суть традиционной обработки

Традиционная обработка — классический метод без сложных технологий. Острые режущие инструменты (например, конусообразные резьбы на токарных станках). Материал режущего инструмента тверже заготовки, есть прямой контакт → усиленный износ. Инструмент работает против вращающейся или неподвижной заготовки.

Из-за абразивного усиления и неоднородности структура традиционные методы дают более низкое качество. Лазерная обработка превосходит их во многих аспектах. Примеры: токарные, фрезерные, вертикально-сверлильные, шлифовальные станки.

Формовка деталей с конформными каналами охлаждения традиционными методами сложна. Канавки делаются фрезерованием и сверлением, максимально приближенно к конформной системе для быстрого охлаждения, короткого цикла и качества пластиковой детали. Но прямые каналы не повторяют форму поверхности равномерно, их число ограничено геометрией, ожидается снижение охлаждения. Это первый шаг к «идеальной» системе охлаждения, возможной только аддитивными технологиями.

Применение

Разные типы традиционной обработки имеют разное применение. Наиболее частые:

• Токарные операции: кнурирование, точение, обработка торцов, нарезка резьбы, конические поверхности
• Фрезерование: выравнивание поверхностей
• Сверление: отверстия в заготовках
• Строгание: обработка поверхностей, внутренних и внешних пазов под шпонку

Компоненты традиционного процесса обработки

Конструкции традиционных станков различаются, но базовые элементы общие:

• Устройство закрепления заготовки
• Устройство закрепления инструмента
• Механизм движения заготовки
• Механизм движения инструмента
• Несущая конструкция ( станина)

Устройство закрепления заготовки

Обеспечивает позиционирование, опору и фиксацию заготовки при обработке, сварке, сборке. Патроны, коллеты, тиски, приспособления, оправки. Критично для эффективного, безопасного, качественного производства. Грамотное применение ускоряет производство, улучшает допуски и чистоту поверхности.

Устройство закрепления инструмента

Удерживает режущий инструмент максимально точно и надежно. Даже малый биение может испортить деталь или сломать резец. Разные типы держав отличаются биением, балансировкой, долговечностью.

Механизм движения заготовки

Система передачи энергии на механизм управления заготовкой. Обычно электрическое вращательное движение преобразуется в нужное движение.

Механизм движения инструмента

Система управления движением режущего инструмента в процессе работы.

Несущая конструкция

Элемент станка, воспринимающий все нагрузки.

Типы традиционных процессов обработки и их операции

Токарные станки

Токарная обработка: заготовка вращается, резец движется по двум осям для точной глубины и ширины реза. Два типа: ручные токарные станки и станки с ЧПУ.

Шлифовальные станки

Удаление малых слоев с плоских и цилиндрических поверхностей. Плоскошлифовальные: заготовка на столе движется возвратно-поступательно под кругом. Глубина резания 0,00025–0,001 дюйма. Круглошлифовальные: заготовка вращается, работает периферия круга. Бессентровое шлифование: серийное производство мелких деталей, опорная поверхность — сама деталь.

Фрезерные станки

В отличие от токарной, фреза вращается. Классические фрезерные: заготовка на подвижном столе, фреза неподвижна. Другие типы: и стол, и фреза подвижны.

Строго-планерные станки

Планеровка — для крупных плоских поверхностей (направляющие станков), подлежащих скоблению. Экономично для мелких деталей, сгруппированных в приспособлении.

Сверлильные станки

Сверление спиральными сверлами — создание цилиндрических отверстий. Одно из важнейших операций (отверстия для сборки). Сверлильные станки, но можно на токарных. Сверление — подготовительный этап: отверстия делают меньшими, затем растачивают/зенкуют/нарезают резьбу для точных размеров. Сверла часто дают отверстия больше номинала и неидеально прямые из-за гибкости.

Принцип работы

Все традиционные методы работают по одному принципу: заготовка и резец закреплены в приспособлениях на мощном станке, обеспечивающем постепенное удаление слоев материала для получения заданных размеров и чистоты. Обычно используют охлаждающую-смазочную жидкость (СОЖ).

Основные функции станков

Станки с помощью режущих инструментов формируют геометрические поверхности (плоские, цилиндрические, контурные) на заготовках.

• Надежное закрепление заготовки и инструмента, передача движений
• Управление режимами резания: скорость, подача, глубина
• Передача мощности паре инструмент-заготовка

Преимущества и недостатки традиционной обработки

Преимущества

• Обработка разнообразных материалов
• Простая наладка оборудования
• Низкие капитальные затраты
• Базовый метод обработки

Недостатки

• Низкое качество поверхности
• Невозможность обработки сложных форм
• Частый износ инструмента
• Низкая размерная точность
• Шумные операции (шумовое загрязнение)
• Необходима смазка/охлаждение

Заключение

Традиционная обработка — конвенциональный процесс без сложных методов. Металлоудаляющий, вычитающий процесс. Рассмотрены: определение, применение, схема, примеры, типы, принцип работы, преимущества и недостатки.

Надеемся, вы узнали много полезного — делитесь с коллегами и студентами!