Обработка - Machining - Wikipedia

Новая Гвинея в 1943 году. Мобильный механический цех грузовик армии США с машинистами, работающими над автомобильными деталями

Обработка представляет собой любой из различных процессов, в которых кусок сырья разрезается до желаемой окончательной формы и размера с помощью контролируемого процесса удаления материала. Процессы, имеющие общую тему - контролируемое удаление материала, сегодня все вместе известны как субтрактивное производство,[1] в отличие от процессов контролируемого добавления материала, которые известны как производство добавок. То, что подразумевает «контролируемая» часть определения, может варьироваться, но почти всегда подразумевается использование Станки (в дополнение к просто электроинструменты и ручные инструменты ).

Обработка является частью производство из многих металл продукты, но его также можно использовать на таких материалах, как дерево, пластик, керамика, и композиты.[2] Человек, специализирующийся на механической обработке, называется машинист. Помещение, здание или компания, где выполняется обработка, называется механический цех. Большая часть современной механической обработки выполняется компьютерное числовое программное управление (ЧПУ), в котором компьютеры используются для управления движением и работой фрезерных, токарных и других режущих станков. Это увеличивает эффективность, поскольку станок с ЧПУ работает без обслуживающего персонала, что снижает затраты на рабочую силу для механических цехов.

История и терминология

Точное значение термина механическая обработка эволюционировала за последние полтора столетия по мере развития технологий. В 18 веке слово машинист просто означало человека, который построил или отремонтировал машины. Работа этого человека в основном выполнялась вручную с использованием таких процессов, как резьба по дереву и рука-ковка и рука-подача металла. В то время, слесари и строители новых видов двигатели (имеется в виду, более или менее, машины любого типа), такие как Джеймс Ватт или же Джон Уилкинсон, подходит под определение. Существительное станок и глагол машина (механическая обработка, механическая обработка) еще не существовало.

Примерно в середине XIX века последние слова были придуманы, поскольку описываемые ими концепции получили широкое распространение. Поэтому во время Возраст машин, механическая обработка ссылались на (то, что мы сегодня могли бы назвать) "традиционные" процессы обработки, такие как превращение, скучный, бурение, фрезерование, протяжка, распиловка, формирование, строгание, расширение, и постукивание.[3] В этих "традиционных" или "традиционных" процессах обработки Станки, Такие как токарные станки, фрезерные станки, сверлильные станки, или другие, используются с острым режущий инструмент удалить материал для достижения желаемой геометрии.[4]

С появлением новых технологий в эпоху после Второй мировой войны, таких как электроэрозионная обработка, электрохимическая обработка, электронно-лучевая обработка, фотохимическая обработка, и ультразвуковая обработка, то ретроним «Обычная обработка» может использоваться для того, чтобы отличить эти классические технологии от более новых. В настоящее время термин «механическая обработка» без квалификации обычно подразумевает традиционные процессы механической обработки.

В десятилетия 2000-х и 2010-х гг. производство добавок (AM) вышла за рамки своих прежних лабораторных условий и контекстов быстрого прототипирования и стала распространяться на всех этапах производства, термин субтрактивное производство стало обычным задним числом в логическом контрасте с AM, охватывающий практически любые процессы удаления, также ранее охваченные термином механическая обработка. Эти два термина эффективно синоним, хотя давно устоявшееся употребление термина механическая обработка продолжается. Это сравнимо с идеей, что смысл глагола контакт развились из-за увеличения количества способов связи с кем-либо (телефон, электронная почта, мгновенные сообщения, SMS и т. д.), но не полностью заменили более ранние термины, такие как вызов, говорить с, или же написать в.

Операции обработки

Изготовление корабля крышка люка в механический цех из авианосец USS Джон С. Стеннис.

Три основных процесса обработки классифицируются как превращение, бурение и фрезерование. Другие операции, попадающие в разные категории, включают формовку, строгание, растачивание и др. протяжка и распиловка.[5]

  • Токарные операции - это операции, при которых вращение заготовки является основным методом перемещения металла относительно режущего инструмента. Токарные станки являются основным станком, используемым при токарной обработке.
  • Фрезерные операции - это операции, при которых режущий инструмент вращается, чтобы режущие кромки упирались в заготовку. Фрезерные станки - это основной инструмент, используемый при фрезеровании.
  • Операции сверления - это операции, при которых отверстия производятся или уточняются путем приведения вращающегося фрезы с режущими кромками на нижнем конце в контакт с заготовкой. Сверление в основном выполняется на сверлильных станках, но иногда и на токарных или фрезерных станках.
  • Разные операции - это операции, которые, строго говоря, не могут быть операциями механической обработки в том смысле, что они не могут быть стружка производственные операции, но эти операции выполняются на обычном станке. Полировка это пример другой операции. При обточке не образуется стружка, но ее можно выполнять на токарном станке, фрезере или сверлильном станке.

Незавершенная заготовка, требующая механической обработки, должна иметь обрезанный материал для создания готового продукта. Готовый продукт - это заготовка, которая соответствует спецификациям, установленным для этой заготовки инженерные чертежи или же чертежи. Например, может потребоваться заготовка определенного наружного диаметра. Токарный станок - это станок, который можно использовать для создания такого диаметра путем вращения металлической заготовки, чтобы режущий инструмент мог отрезать металл, создавая гладкую круглую поверхность, соответствующую требуемому диаметру и чистоте поверхности. Сверло можно использовать для удаления металла в форме цилиндрического отверстия. Другими инструментами, которые могут использоваться для различных типов удаления металла, являются фрезерные станки, пилы и шлифовальные станки. Многие из этих техник используются в деревообработка.

Более современные передовые методы обработки включают прецизионную обработку с ЧПУ, электроэрозионная обработка (EDM), электрохимическая эрозия, лазерная резка, или же гидроабразивная резка формировать металлические заготовки.[6]

Как коммерческое предприятие, механическая обработка обычно выполняется в механический цех, который состоит из одного или нескольких рабочих помещений с основными станками. Хотя механический цех может быть автономным, многие предприятия имеют внутренние механические цеха, которые поддерживают специализированные потребности бизнеса.

Обработка требует внимания ко многим деталям, чтобы деталь соответствовала спецификациям, изложенным в технических чертежах или чертежах. Помимо очевидных проблем, связанных с правильными размерами, существует проблема получения правильной отделки или гладкости поверхности заготовки. Плохое качество обработанной поверхности детали может быть вызвано неправильным зажим, тупой инструмент или несоответствующее представление инструмента. Часто эта плохая обработка поверхности, известная как вибрация, проявляется в волнистой или неровной поверхности, а также в появлении волн на обработанных поверхностях детали.

Базовый процесс обработки.

Обзор технологии обработки

Обработка - это любой процесс, в котором режущий инструмент используется для удаления мелких стружек материала с заготовки (заготовку часто называют «работой»). Для выполнения операции требуется относительное движение между инструментом и изделием. Это относительное движение достигается в большинстве операций механической обработки посредством первичного движения, называемого «скорость резания», и вторичного движения, называемого «подачей».[7] Форма инструмента и его проникновение в рабочую поверхность в сочетании с этими движениями создают желаемую форму результирующей рабочей поверхности.

Операции обработки

Существует множество видов операций обработки, каждая из которых позволяет создать определенную геометрию детали и текстуру поверхности.

В превращение режущий инструмент с одной режущей кромкой используется для удаления материала с вращающейся заготовки для создания цилиндрической формы. Первичное движение обеспечивается вращением заготовки, а движение подачи достигается за счет медленного перемещения режущего инструмента в направлении, параллельном оси вращения заготовки.

Бурение используется для создания круглого отверстия. Это достигается с помощью вращающегося инструмента, который обычно имеет две или четыре винтовых режущих кромки. Инструмент подается в заготовку в направлении, параллельном его оси вращения, образуя круглое отверстие.

В скучный инструмент с одним изогнутым заостренным наконечником продвигается в примерно проделанное отверстие в вращающейся заготовке, чтобы немного увеличить отверстие и повысить его точность. Это тонкая отделочная операция, используемая на заключительных этапах производства продукта.

Расширение это одна из операций калибровки, при которой удаляется небольшое количество металла из уже просверленного отверстия.

В фрезерование вращающийся инструмент с несколькими режущими кромками медленно перемещается относительно материала для создания плоской или прямой поверхности. Направление движения подачи перпендикулярно оси вращения инструмента. Скорость движения обеспечивается вращающейся фрезой. Двумя основными формами фрезерования являются:

  • Периферийное фрезерование
  • Торцевое фрезерование.

Другие стандартные операции механической обработки включают формование, строгание, протяжку и пиление. Кроме того, шлифовальные и подобные абразивные операции часто включаются в категорию механической обработки.

Режущий инструмент

Основная статья: Режущий инструмент (механическая обработка)
«Машинист обрабатывающей ячейки с числовым программным управлением» контролирует B-1B часть самолета изготавливается.

Режущий инструмент имеет одну или несколько острых режущих кромок и изготовлен из материала, более твердого, чем рабочий материал. Режущая кромка служит для отделения стружки от основного рабочего материала. К режущей кромке присоединены две поверхности инструмента:

  • Грабли; и
  • Фланг.

Передняя поверхность, которая направляет поток вновь образовавшейся стружки, ориентирована под определенным углом, называется передним углом «α». Его измеряют относительно плоскости, перпендикулярной рабочей поверхности. Передний угол может быть положительным или отрицательным. Боковая часть инструмента обеспечивает зазор между инструментом и вновь сформированной рабочей поверхностью, таким образом защищая поверхность от истирания, которое может ухудшить качество отделки. Этот угол между рабочей поверхностью и боковой поверхностью называется рельефным углом. Есть два основных типа режущих инструментов:

  • Одноточечный инструмент; и
  • Многофункциональный инструмент

Инструмент с одним острием имеет одну режущую кромку и используется для точения, растачивания и строгания. Во время обработки острие инструмента проникает под исходную рабочую поверхность детали. Иногда острие округляется до определенного радиуса, называемого радиусом при вершине.

Инструменты с несколькими режущими кромками имеют более одной режущей кромки и обычно перемещаются относительно обрабатываемой детали путем вращения. Для сверления и фрезерования используются вращающиеся многоцелевые инструменты. Хотя формы этих инструментов отличаются от одноточечного инструмента, многие элементы геометрии инструмента похожи.

Условия резки

Для выполнения операции обработки требуется относительное движение между инструментом и заготовкой. Первичное движение совершается при определенном скорость резания. Кроме того, инструмент необходимо перемещать поперек работы. Это гораздо более медленное движение, называемое подачей. Оставшийся размер реза - это проникновение режущего инструмента ниже исходной рабочей поверхности, называемое глубиной резания. В совокупности скорость, подача и глубина резания называются условиями резания.[8] Они образуют три измерения процесса обработки, и для определенных операций их продукт может использоваться для получения скорость съема материала для процесса:

куда

  • - скорость съема материала в мм3/ с, (в3/ с),
  • - скорость резания в мм / с, (дюйм / мин),
  • - подача в мм, (в),
  • - глубина врезания мм, (в).
Примечание. Все единицы должны быть преобразованы в соответствующие десятичные числа (или USCU ) единицы.

Этапы резки металла

Операции обработки обычно делятся на две категории, различающиеся по назначению и условия резания:

  • Черновая обработка
  • Окончательные разрезы

Черновые пропилы используются для максимально быстрого удаления большого количества материала с исходной заготовки, то есть с большой скоростью удаления материала (MRR), чтобы получить форму, близкую к желаемой, но оставляя некоторое количество материала на детали для последующая чистовая операция. Чистовые пропилы используются для завершения детали и достижения окончательного размера, допуски, и чистота поверхности. При производственной обработке детали обычно выполняются один или несколько черновых проходов, за которыми следуют один или два чистовых прохода. Черновая обработка выполняется при больших подачах и глубинах - подача 0,4–1,25 мм / об (0,015–0,050 дюйма / об) и глубина 2,5–20 мм (0,100–0,750 дюйма) являются типичными, но фактические значения зависят от материалов заготовки. . Чистовые операции выполняются при малых подачах и глубинах - обычно подача 0,0125–0,04 мм / об (0,0005–0,0015 дюйма / об) и глубина 0,75–2,0 мм (0,030–0,075 дюйма).[нужна цитата ] Скорость резания при черновой обработке ниже, чем при чистовой.

А смазочно-охлаждающая жидкость часто применяется при механической обработке для охлаждения и смазки режущего инструмента. Определение того, следует ли использовать смазочно-охлаждающую жидкость, и, если да, выбор подходящей смазочно-охлаждающей жидкости обычно входит в объем условий резания.

Сегодня все большую популярность приобретают другие виды резки металла. Примером этого является гидроабразивная резка. При гидроабразивной резке используется вода под давлением, превышающая 620 МПа (90 000 фунтов на квадратный дюйм), и она позволяет резать металл и получать готовый продукт. Этот процесс называется холодной резкой, которая устраняет повреждения, вызванные зоной термического влияния, в отличие от лазерной и плазменная резка.

Взаимосвязь субтрактивных и аддитивных методов

С недавним распространением производство добавок технологий, традиционная обработка была задним числом классифицируется в мысли и языке как субтрактивное производство метод. В узком контексте аддитивные и вычитающие методы могут конкурировать друг с другом. В широком контексте целых отраслей их отношения дополняют друг друга. Каждый метод имеет свои преимущества перед другим. Хотя аддитивные методы производства позволяют создавать очень сложные прототипы, которые невозможно воспроизвести механической обработкой, прочность и выбор материала могут быть ограничены.[9]

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ "MAS.863 / 4.140J-P7". fab.cba.mit.edu. Массачусетский Институт Технологий. Получено 2016-08-22.
  2. ^ "Страница обработки". Архивировано из оригинал на 2018-09-08. Получено 2011-10-05.
  3. ^ Обработка: введение
  4. ^ Еще один шаг вперед в аддитивном производстве
  5. ^ Калпакчян и Шмид (2008). Процессы производства технических материалов, 5-е изд.. Университет Нотр-Дам. п. 33 - через https://web.archive.org/web/20160304045041/https://www3.nd.edu/~manufact/MPEM_pdf.html.
  6. ^ «Прецизионная обработка с ЧПУ». BMG. Получено 2016-08-22.
  7. ^ «Обработка». www.public.iastate.edu. Получено 2016-08-22.
  8. ^ "Скорости и подачи". Staff.mica.edu. Получено 2016-08-22.
  9. ^ ИССЛЕДОВАНИЯ В ОБЛАСТИ ДОБАВКИ / СУБТРАКТИВНОГО ПРОИЗВОДСТВА

Библиография

дальнейшее чтение

  • Грувер, Микелл П. (2007), "Теория обработки металлов", Основы современного производства (3-е изд.), John Wiley & Sons, Inc., стр. 491–504, ISBN  0-471-74485-9
  • Оберг, Эрик; Джонс, Франклин Д .; Макколи, Кристофер Дж .; Хилд, Рикардо М. (2004), Справочник по машинам (27-е изд.), Промышленная пресса, ISBN  978-0-8311-2700-8.
  • «Методы станкостроения», 6-е издание, Р.Р .; Kibbe, J.E .; Neely, R.O .; Meyer & W.T .; Белый, ISBN  0-13-270232-0, 2-е издание, авторское право 1999, 1995, 1991, 1987, 1982 и 1979 годов издано Prentice Hall.

внешняя ссылка