Механическая обработка металла включает операции, при которых заготовке придают требуемую форму, размеры и качество поверхности преимущественно за счет снятия материала режущим или абразивным инструментом. К основным видам относятся токарная и фрезерная обработка, сверление, растачивание, зенкерование, развертывание, шлифование и обработка резьбы. Конкретный набор операций определяется геометрией детали, материалом заготовки, допусками, требованиями к поверхности и технической документацией.
Содержание
- Что относится к механической обработке металла
- Основные виды механической обработк
- Токарная обработка
- Фрезерная обработка
- Сверление и обработка отверстий
- Обработка резьбы
- Шлифование
- Дополнительные виды мехобработки
- Чем мехобработка отличается от других способов обработки металла
- Как выбрать способ механической обработки
- ЧПУ или универсальный станок
- От чего зависит последовательность операций
- Что указать при заказе механической обработки
- Частые ошибки при заказе
- Часто задаваемые вопросы
Коротко
- Основные виды механической обработки металла - точение, фрезерование, сверление, растачивание, развертывание, обработка резьбы и шлифование.
- Для изготовления одной детали часто требуется несколько последовательных операций.
- ЧПУ - не отдельный вид мехобработки, а способ управления оборудованием.
- Лазерная и плазменная резка, гибка, сварка и термообработка относятся к другим технологическим процессам, хотя могут входить в общий маршрут изготовления детали.
- Способ обработки выбирают по чертежу, материалу, размерам, допускам, требованиям к поверхности и количеству изделий.
Что относится к механической обработке металла
Механической обработкой называют комплекс технологических операций, в результате которых заготовка получает требуемую геометрию, размеры и состояние поверхностей. При обработке резанием новые поверхности формируются путем удаления части материала с образованием стружки.
В производственный маршрут могут входить:
- точение;
- растачивание;
- фрезерование;
- сверление;
- рассверливание;
- зенкерование;
- развертывание;
- обработка наружной и внутренней резьбы;
- шлифование;
- протягивание;
- строгание;
- долбление;
- специализированная обработка пазов, шлицев и профильных элементов.
Для конкретной детали технолог выбирает не одну услугу из списка, а последовательность операций, которая позволит получить параметры, указанные в чертеже.
Основные виды механической обработки металла
Предварительно определить подходящий способ можно по тому, какую поверхность или конструктивный элемент необходимо получить.
| Задача | Основная операция | Что получают в результате |
| Обработать вал, ось или втулку | Точение | Наружные и внутренние поверхности вращения |
| Получить плоскость | Фрезерование или шлифование | Плоскую поверхность с заданными параметрами |
| Сформировать паз, уступ или карман | Фрезерование | Элемент заданной геометрии |
| Получить отверстие | Сверление | Исходное отверстие |
| Дополнительно обработать существующее отверстие | Растачивание, зенкерование или развертывание | Отверстие с требуемыми параметрами |
| Получить наружную или внутреннюю резьбу | Резьбообработка | Резьбовой элемент по технической документации |
| Выполнить финишную обработку поверхности | Шлифование | Поверхность с требуемой геометрией и качеством |
| Получить сложный пространственный контур | Фрезерование | Фасонную поверхность |
Такой подход точнее простого выбора услуги по названию детали. Одна и та же деталь может содержать цилиндрические поверхности, плоскости, отверстия, резьбы и пазы, поэтому для ее изготовления потребуется несколько методов.
Токарная обработка
Токарную обработку преимущественно применяют для деталей, имеющих поверхности вращения. В классической схеме заготовка вращается, а режущий инструмент перемещается относительно нее и снимает заданный слой материала.
На токарном оборудовании могут выполнять:
- обтачивание наружных цилиндрических поверхностей;
- подрезку торцов;
- обработку ступеней;
- растачивание внутренних поверхностей;
- формирование канавок;
- обработку конусов;
- снятие фасок;
- обработку отдельных видов наружной и внутренней резьбы.
Точение применяется при изготовлении валов, осей, втулок, колец, пальцев, фланцев и других изделий с поверхностями вращения.
При этом токарная обработка может быть только первым этапом. После нее деталь можно передать на фрезерование, сверление, шлифование или другую операцию.
Фрезерная обработка
Фрезерование используют для формирования плоскостей, уступов, пазов, карманов, контуров и фасонных поверхностей. Материал снимается вращающимся многолезвийным инструментом - фрезой.
Фрезерной обработкой можно выполнять:
- обработку наружных плоскостей;
- формирование уступов;
- выборку карманов;
- обработку пазов;
- контурную обработку;
- обработку корпусных деталей;
- получение сложных фасонных поверхностей;
- часть операций с отверстиями и другими конструктивными элементами.
Фрезерование особенно востребовано при изготовлении деталей, геометрия которых не ограничивается поверхностями вращения. Для сложных изделий дополнительно учитывают количество установов и возможность обработать взаимосвязанные поверхности без лишнего перебазирования заготовки.
Сверление и последующая обработка отверстий
Сверление позволяет сформировать отверстие, однако оно не всегда является последней операцией. Если чертеж предъявляет дополнительные требования к диаметру, геометрии или поверхности отверстия, применяют последующую обработку.
Сверление
Сверление используется для получения отверстия в сплошном материале. Режим обработки, инструмент и последовательность операций выбирают с учетом материала, диаметра, глубины и требований к готовой детали.
Рассверливание
Рассверливание применяют для увеличения диаметра уже существующего отверстия при помощи сверла.
Зенкерование
Зенкерование представляет собой обработку предварительно полученного отверстия многолезвийным инструментом - зенкером. Операция назначается в зависимости от требований технологического процесса.
Развертывание
Развертывание является чистовой обработкой предварительно сформированного отверстия. Операцию применяют, когда после сверления или другой предварительной обработки требуется дополнительно обработать внутреннюю цилиндрическую поверхность.
Растачивание
При растачивании режущим инструментом обрабатывают уже существующую внутреннюю поверхность. Метод применяется, когда необходимо изменить или уточнить геометрию отверстия в соответствии с чертежом.
Практический вывод: наличие отверстия на чертеже не означает, что технологический маршрут ограничится сверлением. Тип последующей обработки определяется требованиями к готовому элементу.
Нарезание и обработка резьбы
Наружную и внутреннюю резьбу можно получать несколькими методами. Выбор зависит от расположения резьбового элемента, его геометрии, материала детали, количества изделий и применяемого оборудования.
В производстве используются:
- обработка резьбы резцом;
- нарезание внутренней резьбы метчиком;
- обработка наружной резьбы плашкой;
- резьбофрезерование;
- другие методы, предусмотренные технологическим процессом.
Поэтому для расчета изготовления недостаточно указать только требование "сделать резьбу". Исполнителю необходимо обозначение резьбы и остальные параметры, предусмотренные чертежом.
Шлифование и финишная обработка
Шлифование относится к абразивной обработке и может выполняться после предварительного точения, фрезерования или других операций. Его применяют там, где требования к готовой поверхности предполагают соответствующую финишную обработку.
Распространены:
- плоское шлифование;
- наружное круглое шлифование;
- внутреннее шлифование;
- обработка отдельных профильных поверхностей.
Назначать шлифование для каждой точной детали автоматически неправильно. Необходимость операции зависит от конкретных требований конструкторской и технологической документации.
Дополнительные виды механической обработки
Помимо точения, фрезерования и сверления используются специализированные методы для отдельных типов поверхностей и элементов.
Строгание
Строгание применяют для обработки поверхностей при возвратно-поступательном рабочем движении инструмента или заготовки в зависимости от конструкции оборудования.
Долбление
Долбление используется при формировании некоторых внутренних и наружных поверхностей, пазов и профильных элементов.
Протягивание
При протягивании обработка выполняется многолезвийным инструментом - протяжкой. Метод подходит для определенных типов внутренних и наружных поверхностей, пазов и профилей.
Обработка зубьев и шлицев
Зубчатые и шлицевые элементы требуют специализированного оборудования и технологических операций. Способ обработки выбирают по конструкции профиля и требованиям чертежа.
Чем механическая обработка отличается от резки, гибки и сварки
Понятие "металлообработка" шире механической обработки резанием. В единый производственный маршрут могут входить разные процессы, которые решают разные задачи.
| Процесс | Что происходит с заготовкой | Типичная задача |
| Механическая обработка резанием | Часть материала удаляется режущим инструментом | Получить заданные размеры, поверхности, отверстия, пазы и другие элементы |
| Лазерная или плазменная резка | Материал разделяется с использованием локального термического воздействия | Получить заготовку или раскроить лист по контуру |
| Гильотинная резка | Лист разделяется механическим воздействием ножей | Прямолинейный раскрой листовой заготовки |
| Гибка | Заготовка пластически деформируется | Получить угол, профиль или объемную форму |
| Сварка | Соединяются отдельные элементы конструкции | Собрать изделие из нескольких деталей |
| Термическая обработка | Материал проходит заданный температурный цикл | Изменить требуемые свойства материала |
Например, производственный маршрут корпусной детали может выглядеть так: получение заготовки - фрезерование - сверление - обработка резьбовых отверстий - шлифование отдельных поверхностей - нанесение покрытия.
Для получения исходной заготовки перед мехобработкой могут использоваться разные способы резки металла. Если изделию требуется пространственная форма, в маршрут дополнительно включают гибку листового металла.
Как выбрать технологию механической обработки под деталь
Способ механической обработки выбирают по совокупности требований к готовой детали. Названия изделия или фотографии для этого недостаточно.
1. Определить исходную заготовку
Исходным материалом может быть круг, лист, плита, труба, поковка, отливка или заготовка другого типа. Ее форма и размеры влияют на объем снимаемого материала, способы закрепления и последовательность обработки.
2. Разобрать геометрию детали
Поверхности вращения обычно предполагают использование токарной обработки. Плоскости, уступы, пазы и карманы часто получают фрезерованием. Для сложной детали оба способа могут использоваться последовательно.
3. Выделить отверстия и резьбовые элементы
Для каждого элемента необходимо определить его размеры, глубину, расположение, требования к поверхности и наличие резьбы. После этого выбирают сверление и, если требуется, последующую обработку.
4. Определить критические поверхности
Не все поверхности детали имеют одинаковые требования. Особого внимания требуют элементы, для которых в чертеже заданы более строгие размерные или геометрические параметры.
5. Определить последовательность операций
Сначала обычно формируют основные поверхности и удаляют необходимый припуск, после чего выполняют последующие операции согласно разработанному технологическому маршруту.
6. Учесть другие производственные процессы
Сварка, гибка, термообработка или нанесение покрытия могут влиять на порядок изготовления. Поэтому технологию лучше определять для детали целиком, а не рассматривать каждую операцию изолированно.
Матрица выбора вида механической обработки
Для предварительной оценки можно ориентироваться на конкретные элементы чертежа.
| Элемент детали | Базовый способ обработки | Что может потребоваться дополнительно |
| Наружная цилиндрическая поверхность | Точение | Шлифование при соответствующих требованиях |
| Внутренняя цилиндрическая поверхность | Растачивание | Развертывание или шлифование в зависимости от задачи |
| Торец детали вращения | Точение | Финишная обработка при необходимости |
| Плоскость | Фрезерование | Плоское шлифование |
| Паз | Фрезерование | Специализированная обработка по требованиям чертежа |
| Карман | Фрезерование | Чистовая контурная обработка |
| Отверстие | Сверление | Зенкерование, развертывание или растачивание |
| Резьбовое отверстие | Подготовка отверстия и резьбообработка | Дополнительная обработка входной части по чертежу |
| Наружная резьба | Токарная или другая резьбообработка | Зависит от принятого технологического процесса |
| Сложная пространственная поверхность | Фрезерование | Несколько установов или многоосевая обработка |
Матрица подходит только для предварительного определения метода. Окончательный маршрут формируется после анализа всей технической документации.
ЧПУ или универсальный станок - в чем разница
ЧПУ не является отдельным видом механической обработки. Это способ программного управления оборудованием.
На станках с числовым программным управлением могут выполняться:
- точение;
- фрезерование;
- сверление;
- растачивание;
- обработка резьбы;
- комбинированные операции, если конструкция оборудования это позволяет.
Поэтому технически правильнее говорить "токарная обработка на станке с ЧПУ" или "фрезерная обработка на станке с ЧПУ".
Программное управление позволяет выполнять заданную последовательность перемещений инструмента и рабочих органов оборудования. Однако выбор между универсальным станком и оборудованием с ЧПУ определяется конкретной задачей, геометрией детали, размером партии и технологическим процессом.
От чего зависит последовательность операций
Даже внешне похожие детали могут иметь разные технологические маршруты. Последовательность мехобработки зависит от:
- материала заготовки;
- исходной формы и размеров;
- припусков на обработку;
- геометрии детали;
- расположения обрабатываемых поверхностей;
- требований чертежа;
- количества изделий;
- способа базирования и закрепления;
- необходимости термической обработки;
- наличия сварных операций;
- требований к покрытию;
- возможностей выбранного оборудования.
Поэтому полноценный технологический процесс нельзя достоверно определить только по фотографии или общему описанию изделия.
Что определяет способ обработки поверхности
При анализе чертежа технологу необходимо разделять несколько параметров.
| Параметр | На что влияет |
| Форма поверхности | Помогает определить базовый способ формообразования |
| Размер | Определяет требуемую геометрию и объем обработки |
| Геометрические требования | Влияют на базирование, последовательность и возможную чистовую обработку |
| Требования к поверхности | Могут потребовать отдельной финишной операции |
| Расположение элементов | Влияет на количество установов и доступ инструмента |
Поэтому две детали с одинаковыми габаритами могут иметь совершенно разную трудоемкость изготовления.
Что указать при заказе механической обработки
Чтобы исполнитель мог определить технологический маршрут и оценить возможность изготовления, желательно предоставить максимально полную техническую информацию.
- Чертеж детали с читаемыми размерами и обозначениями.
- Материал и марку, если они установлены документацией.
- Количество изделий.
- Информацию об исходной заготовке, если она уже имеется.
- Размеры и допуски.
- Требования к шероховатости поверхностей там, где они заданы.
- Обозначения резьб, пазов, посадочных и других функциональных элементов.
- Требования к взаимному расположению поверхностей.
- Необходимость дальнейшей сварки, термообработки или нанесения покрытия.
- Дополнительные требования к контролю и документации.
Если требуется изготовление детали по чертежу с использованием токарных, фрезерных и других операций, параметры изделия можно направить на расчет услуги механической обработки металла.
Другие доступные способы обработки и подготовки заготовок представлены в разделе услуг по металлообработке.
Частые ошибки при заказе механической обработки
Передавать только фотографию детали
Фотография не содержит полной информации о размерах, допусках, резьбах, посадочных местах и требованиях к поверхностям. Для корректного изготовления требуется техническая документация.
Указывать только габаритные размеры
Габариты описывают только общий размер изделия и не позволяют определить параметры отдельных функциональных поверхностей.
Считать сверление достаточным для любого отверстия
Отверстия различаются по назначению и требованиям. В зависимости от чертежа после сверления могут потребоваться растачивание, зенкерование, развертывание или другая операция.
Требовать ЧПУ без привязки к результату
ЧПУ определяет способ управления станком, а не требования к готовой детали. В техническом задании в первую очередь должны быть указаны параметры изделия.
Заказывать каждую операцию отдельно без учета общего маршрута
Механические, сварочные, термические и отделочные операции могут влиять друг на друга. Их последовательность должна определяться для всего процесса изготовления.
Не указывать количество деталей
Единичное изготовление, партия одинаковых деталей и регулярное производство требуют разной организации технологического процесса и подготовки оборудования.
Главное
Механическая обработка металла - это комплекс операций, позволяющих сформировать заданную геометрию и поверхности детали. К основным методам относятся точение, фрезерование, сверление, обработка отверстий и резьб, а также шлифование. Для одной детали нередко применяется несколько операций, поэтому способ изготовления следует определять по чертежу и требованиям к готовому изделию, а не только по его названию.
Часто задаваемые вопросы
Входит ли сверление в механическую обработку металла?
Да. Сверление относится к обработке резанием и применяется для получения отверстий. В зависимости от требований чертежа после сверления могут выполняться дополнительные операции - растачивание, зенкерование или развертывание.
Токарная и механическая обработка - это одно и то же?
Нет. Токарная обработка является одним из видов механической обработки. Помимо точения применяются фрезерование, сверление, растачивание, шлифование и другие технологические операции.
Фрезерование относится к механической обработке?
Да. Фрезерование относится к основным методам обработки металла резанием и используется для получения плоскостей, пазов, уступов, карманов, контуров и сложных фасонных поверхностей.
Входит ли лазерная резка в механическую обработку?
Лазерная резка относится к термическим способам разделения материала и обычно рассматривается отдельно от механической обработки резанием. При этом лазерный раскрой может быть первым этапом изготовления заготовки, которая затем передается на токарную или фрезерную обработку.
Чем растачивание отличается от сверления?
Сверление преимущественно используется для формирования отверстия в материале, тогда как растачивание выполняется по уже существующей внутренней поверхности. Эти операции могут последовательно применяться при изготовлении одной детали.
Обязательно ли использовать станок с ЧПУ?
Нет. Тип оборудования выбирают с учетом геометрии детали, количества изделий, требований чертежа и разработанного технологического процесса. ЧПУ является способом управления станком, а не обязательным условием любой механической обработки.
Можно ли выполнить несколько видов механической обработки одной детали?
Да. Это стандартная производственная ситуация. Одна деталь может последовательно проходить точение, фрезерование, сверление, обработку резьбы и шлифование в зависимости от ее конструкции и требований технической документации.
