Оборудование для металлообработки: виды, производство

Сегодня промышленные предприятия активно эксплуатируют разные виды станков для металлообработки. Прежде всего, высокопроизводительная техника требуется заводам машиностроения, которые непрерывно работают с металлическими листами. Для обработки подобных изделий приобретают дорогостоящее оборудование с высокой точностью, оснащенное программным управлением.

Виды металлообрабатывающих станков

Чтобы знать, какой вид устройства необходим для работы, следует внимательно изучить общую классификацию. Станки для металлообработки одного вида нередко различаются кинематикой, параметрами, конструктивными особенностями, способом управления и так далее.

В зависимости от универсальности:

• универсальные – применяют для создания изделий разного размера, наименования и формы (индивидуальные заказы);
• специализированные – подходят для изготовления продукции схожей маркировки, но различных габаритов (серии);
• специальные – рассчитаны на производство одинаковых по названию и параметрам деталей (массовый выпуск).

В зависимости от показателей точности:

В зависимости от уровня автоматизации:

• полуавтоматы – цикл работ автоматизирован, но загружает/выгружает детали сотрудник самостоятельно;
• автоматы – все процессы обработки совершаются в автоматическом режиме.

Для выпуска мелкосерийных деталей в автоматическом режиме разработаны устройства, имеющие специальное программное управление:

• цикловое (Ц) – настраивается цикл обработки, параметры помещения выставляются упрощенно;
• числовое (Ч) – постоянный контроль за процессом обработки с помощью уникальной управляющей программы (все данные записаны в цифровом формате).

Система управления для оборудования с ЧПУ бывает: цифровая индикация/координаты (ф1), позиционная (ф2), контурная (ф3) и универсальная (ф4).

В зависимости от массы:

• до 1 тонны – легкие;
• до 10 тонн – средние;
• от 16 до 30 тонн – крупные;
• от 30 до 100 тонн – тяжелые;
• от 100 тонн и выше – особенно тяжелые.

По роду осуществляемых работ и разновидностям режущих механизмов металлообрабатывающие станки делят на группы:

Название

Характеристика («О» – обработка, «РИ» – режущий инструмент)

Необходимы для «О» определенных поверхностей кручения. Резание (точение) происходит благодаря вращению заготовки

В эту группу входят расточные устройства. Главная задача – изготовление и «О» отверстий, имеющих круглую форму. Вращение инструмента/поступление подачи

«РИ» – круг для шлифования (абразивный)

Полировальные и доводочные

«РИ» – шлифующие ленты и бруски

Главная задача – «О» зубьев колес

«РИ» – приспособление с крутящимися резцами (фреза)

Резание происходит за счет движения резца или изделия вперед/назад

Главная задача – распиливание/разрезание прокатных профилей. «РИ» – дисковая пила или ножовочное полотно

«РИ» – специальная протяжка (приспособление для резки металла с лезвиями)

В эту группу не входят токарные устройства. Применяют для изготовления резьбы

Остальные устройства, не вошедшие в предыдущие категории

Изготовление оборудования для металлообработки осуществляется в соответствии с разработанными требованиями и нормами. Каждый этап тщательно контролируется, любые допущенные ошибки в процессе производства сделают дальнейшую эксплуатацию техники невозможной. Правильность и точность работы устройства определяют качественные характеристики обрабатываемой детали.

Передовые методы металлообработки

В промышленных условиях для обработки металла используют как новейшие, так и давно известные методы. Современные типы оборудования для металлообработки отвечают следующим требованиям:

• продуктивность – промышленные объемы требуют высокой скорости выполнения операций;
• точность – нужно выдерживать размеры при изготовлении даже мельчайших деталей;
• надежность и устойчивость к износу.

Промышленное оборудование для металлообработки подразделяется по типу воздействия на материал. Наиболее частой операцией на металлообрабатывающих предприятиях по праву можно считать резку.

Газовая резка металла

Такой способ известен давно, но выпускаемые на нынешний момент станки полностью автоматизированы. Это позволяет исключить неточности при раскрое листа, которые может спровоцировать человеческий фактор. Минусы метода – малая точность и термоусадка металла. Плюсы – низкая стоимость оборудования и большая скорость выполнения.

Плазменные станки для резки

Раскрой происходит с помощью узкой струи плазмы, что позволяет добиться высокой точности и произвольных форм заготовки. Высокое качество поверхности в месте среза, продуктивность и возможность вырезать почти любую деталь нивелируются одним недостатком – плазменные станки недешевы.

Лазерная обработка

Станки для лазерной резки точны и предупреждают потери материала в месте среза за счет малой его ширины. Применяется этот тип оборудования для обработки мягких цветных металлов: алюминия, латуни, бронзы (включая ценные). Нередко станки для лазерной резки применяют для изготовления заготовок под электронные платы, деталей для современной бытовой техники.

Гидроабразивные и электроэрозионные станки

Эти виды оборудования используются для точной резки любого металла произвольной толщины. Сравнительно невысокая скорость обработки компенсируется качеством. Оба способа гарантируют высокую точность и очень малый расход на припуск при резке. Станки гидроабразивного и электроэрозионного действия применяют в космической, электронной и других видах промышленности.

Портальные машины газовой резки металла

При обработке промышленных объемов металла на современных предприятиях используют портальные машины газовой резки. Устройство станка позволяет разместить в рабочей зоне лист размером от 1,5х3 м до 3х12 м.

Такой способ резки экономичен, но есть и небольшой недостаток. При обработке листового металла небольшой толщины возможна термоусадка и снижение точности реза. Оператору в работе с портальной машиной газовой резки потребуется максимальная внимательность и опыт.

Выставка оборудования металлообработки

Выставка металлообработки представляет собой серьезное событие узкоспециализированной направленности, которое собирает вместе профессионалов этой области. Прогрессивное оборудование, новые методики обработки поверхностей, современное ПО, комплектующие – все это представлено на организованной выставке. Здесь вас ждет: информация о последних научных достижениях, содержательное общение с экспертами и продуманная деловая программа.

Участники и посетители

Участниками события выступают компании с мировым именем, и малоизвестные производители/поставщики, которые стремятся к увеличению спроса и результативному товаропродвижению. Главная задача – демонстрация высокопроизводительной станочной продукции, инструментов, материалов и последних разработок в данной отрасли.

Среди посетителей выставки:

• генеральные директора и заместители;
• ведущие технологи;
• главные инженеры.

Здесь собираются профессионалы в таких промышленных отраслях, как судо- и машиностроение, металлургия, энергетика, строительство и так далее. Руководители производственных компаний и заводов выбирают высокопроизводительные станочные системы для эффективного выполнения поставленных задач.

Преимущества выставок

Каждая сторона получает выгодные положительные моменты, о которых поговорим подробнее.

Участники события могут в кратчайшие сроки:

• найти потенциальных покупателей, желающих приобрести специализированное оборудование и инструменты для металлообработки;
• увеличить число продаж;
• расширить территориальные границы продаж;
• устроить демонстрацию современных технологических решений и инновационных разработок компании;
• узнать непредвзятый анализ технических характеристик и эксплуатационных показателей выставленной техники;
• наладить общение с организациями-посредниками и руководителями компаний, применяющими предлагаемые станочные системы.

Для посетителей преимуществами станут:

• широкий ассортимент высокопроизводительных устройств;
• непосредственный анализ технических показателей;
• изучение последних разработок;
• проверка современных технологий в рабочем режиме;
• оформление сделок на выгодных условиях;
• рекомендации экспертов по правильному выбору металлообрабатывающей продукции.

Условия узкоспециализированных выставок позволяют участникам и посетителям начать деловые отношения, которые в дальнейшем приведут к долгому взаимовыгодному сотрудничеству.

Обработка металла

Металлы и их сплавы издавна используются человеком для изготовления инструментов и оружия, украшений и ритуальных предметов, домашней утвари и деталей механизмов.

Чтобы превратить металлические слитки в деталь или изделие, их требуется обработать, или изменить их форму, размеры и физико-химические свойства. За несколько тысячелетий было разработано и отлажено множество способов обработки металлов.

Особенности обработки металла

Многочисленные виды металлообработки можно отнести к одной из больших групп:

• механическая (обработка резанием);
• литье;
• термическая;
• давлением;
• сварка;
• электрическая;
• химическая.

Литье — один из самых древних способов. Он заключается в расплавлении металла и розливе его в подготовленную форму, повторяющую конфигурацию будущего изделия. Этим способом получают прочные отливки самых разных размеров и форм.

Про другие виды обработки будет рассказано ниже.

Сварка

Сварка также известна человеку издревле, но большинство методов были разработаны в последнее столетие. Сущность сварки заключается в соединении нагретых до температуры пластичности или до температуры плавления кромок двух деталей в единое неразъемное целое.

В зависимости от способа нагрева металла различают несколько групп сварочных технологий:

• Химическая. Металл нагревают выделяемым в ходе химической реакции теплом. Термитную сварку широко применяют в труднодоступных местах, где невозможно подвести электричество или подтащить газовые баллоны, в том числе под водой.
• Газовая. Металл в зоне сварки нагревается пламенем газовой горелки. Меняя форму факела, можно осуществлять не только сварку, но и резку металлов.
• Электросварка. Самый распространенный способ:
  • Дуговая сварка использует для нагрева и расплавления рабочей зоны тепло электрической дуги. Для розжига и поддержание дуги применяют специальные сварочные аппараты. Сварка ведется обсыпными электродами или специальной сварочной проволокой в атмосфере инертных газов.
  • При контактной сварке нагрев осуществляется проходящим через точку соприкосновения соединяемых заготовок сильным электротоком. Различают точечную сварку, при которой детали соединяются в отдельных точках, и роликовую, при которой проводящий ролик катится по поверхности деталей и соединяет их непрерывным швом.

С помощью сварки соединяют детали механизмов, строительные конструкции, трубопроводы, корпуса судов и автомобилей и многое другое. Сварка хорошо сочетается с другими видами обработки металлов.

Электрическая обработка

Метод основан на частичном разрушении металлических деталей под воздействием электрических разрядов высокой интенсивности.

Его применяют для прожигания отверстий в тонколистовом металле, при заточке инструмента и обработке заготовок из твердых сплавов. Он также помогает достать из отверстия обломившийся и застрявший кончик сверла или резьбового метчика.

Графитовый или латунный электрод, на который подано высокое напряжение, подводят к месту обработки. Проскакивает искра, металл частично оплавляется и разбрызгивается. Для улавливания частиц металла промежуток между электродом и деталью заполняют специальным маслом.

Ультразвуковая обработка металла

К электрическим способам обработки металлов относят и ультразвуковой. В детали возбуждаются колебания высокой интенсивности с частотой свыше 20 кгц. Они вызывают локальный резонанс и точечные разрушения поверхностного слоя, метод применяют для обработки прочных сплавов, нержавейки и драгоценностей.

Особенности художественной обработки металлов

К художественным видам обработки металлов относят литье, ковку и чеканку. В средине XX века к ним добавилась сварка. Каждый способ требует своих инструментов и приспособлений. С их помощью мастер либо создает отдельное художественное произведение, либо дополнительно украшает утилитарное изделие, придавая ему эстетическое наполнение.

Чеканка — это создание рельефного изображения на поверхности металлического листа или самого готового изделия, например, кувшина. Чеканку выполняют и по нагретому металлу.

Способы механической обработки металлов

Большую группу способов механической обработки металлов объединяет одно: в каждом из них применяется острый и твердый по отношению к заготовке инструмент, к которому прикладывают механическое усилие. В результате взаимодействия от детали отделяется слой металла, и форма ее изменяется. Заготовка превышает размерами конечное изделие на величину, называемую «припуск»

Разделяют такие виды механической обработки металлов, как:

• Точение. Заготовка закрепляется во вращающейся оснастке, и к ней подводится резец, снимающий слой металла до тех пор, пока не будут достигнуты заданные конструктором размеры. Применяется для производства деталей, имеющих форму тела вращения.
• Сверление. В неподвижную деталь погружают сверло, которое быстро вращается вокруг своей оси и медленно подается к заготовке в продольном направлении. Применяется для проделывания отверстий круглой формы.
• Фрезерование. В отличие от сверления, где обработка проводится только передним концом сверла, у фрезы рабочей является и боковая поверхность, и кроме вертикального направления, вращающаяся фреза перемещается и вправо-влево и вперед-назад. Это позволяет создавать детали практически любой требуемой формы.
• Строгание. Резец движется относительно неподвижно закрепленной детали взад- вперед, каждый раз снимая продольную полоску металла. В некоторых моделях станков закреплен резец, а двигается деталью. Применяется для создания продольных пазов.
• Шлифование. Обработка производится вращающимся или совершающим продольные возвратно- поступательные движения абразивным материалом, который снимает тонкие слои с поверхности металла. Применяется для обработки поверхностей и подготовки их к нанесению покрытий.

Каждая операция требует своего специального оборудования. В технологическом процессе изготовления детали эти операции группируются, чередуются и комбинируются для достижения оптимальной производительности и сокращения внутрицеховых расходов.

Обработка давлением

Обработка металла давлением применяется для изменения формы детали без нарушения ее целостности. Существуют следующие виды:

Перед ковкой заготовку нагревают, опирают на твердую поверхность и наносят серию ударов тяжелым молотом так, чтобы заготовка приняла нужную форму.

Исторически ковка была ручной, кузнец разогревал деталь в пламени горна, выхватывал ее клещами и клал на наковальню, а потом стучал по ней кузнечным молотом, пока не получался меч или подкова. Современный кузнец воздействует на заготовку молотом кузнечного пресса с усилием до нескольких тысяч тонн. Заготовки длиной до десятков метров разогреваются в газовых или индукционных печах и подаются на ковочную плиту транспортными системами. Вместо ручного молота применяются кузнечные штампы из высокопрочной стали.

Для штамповки требуется две зеркальные по отношению друг к другу формы — матрица и пуансон. Тонкий лист металла помещают между ними, а потом с большим усилием сдвигают. Металл, изгибаясь, принимает форму матрицы. При больших толщинах листа металл нагревают до точки пластичности. Такой процесс называют горячая штамповка.

Во время штамповки могут выполняться такие операции, как:

С помощью штамповки выпускают широчайший ассортимент изделий — от корпусов бытовой техники до колесных дисков и бензобаков.

Обработка с помощью резки

Металл поступает на предприятие в виде проката — листов или профилей стандартных размеров и толщин. Чтобы разъединить лист или профиль на изделия или заготовки нужных размеров, применяют обработку резкой.

Для профиля чаще всего используют резку абразивным кругом или дисковой пилой.

Для раскроя листов металла применяют несколько видов резки:

• Ручная. Газосварщик с газовой горелкой вырезает куски металла нужного размера и формы. Применяется в небольших мастерских и на опытных производствах.
• Газовая. Установка газовой резки режет пламенем автоматизированной газовой горелки и позволяет не только быстро произвести раскрой листа, но и разложить вырезанные заготовки по контейнерам для доставки их на сборочные участки
• Лазерная. Режет металл лазерным лучом. Отличается высокой точностью и малым коэффициентом отходов. Кроме резки, может выполнять операции сварки и гравировки — нанесения на металл не удаляемых надписей.
• Плазменная. Режет металл факелом высокоионизированного газа — плазмы. Применяется для раскроя листов из твердых и специальных сплавов.

В условиях промышленного производства и средних или крупных серий на первый план выходит такое понятие, как коэффициент использования металла. Он повышается как за счет более плотной раскладки деталей по площади, так и за счет прогрессивных технологий резки, дающих меньше отходов

Химическая обработка металлов для повышения защитных свойств материала

Химическая обработка металла — это воздействие на него специальными веществами с целью вызвать управляемую химическую реакцию.

Выполняются как подготовительные операции для очистки поверхности перед сваркой или покраской, так и как финишные отделочные операции для улучшения внешнего вида изделия и защиты его от коррозии.

С помощью электрохимической обработки гальваническим методом наносят защитные покрытия.

Термические виды обработки металлов

Термическая обработка металлов применяется для улучшения их физико-механических свойств. К ней относя такие операции, как:

Термическая обработка стали

Термическая обработка заключается в нагревании детали до определенной температуры и ее последующем охлаждении по специальной программе.

Отжиг

Заготовку нагревают до температуры пластичности и медленно охлаждают прямо в печи.

Отжиг снижает твердость стали, но существенно повышает пластичность и ковкость.

Применяется перед штамповкой или раскаткой. Во время отжига снимаются внутренние напряжения, возникшие при отливке или механической обработке.

Закалка

При закалке заготовку прогревают до температуры пластичности и держат в таком состоянии в течение определенного времени, за которое стабилизируются внутренние структуры металла. Далее изделие быстро охлаждают в большом количестве воды или масла. Закалка существенно повышает твердость материала и снижает его ударную вязкость, повышая, таким образом, и хрупкость. Применяют для элементов конструкций, подверженных большим статическим и малым динамическим нагрузкам.

Отпуск

Проводится после закалки. Образец нагревают до температуры, несколько меньшей температуры закалки, и охлаждают медленно. Это позволяет компенсировать излишнюю хрупкость, появившуюся после закалки. Применяется в инструментальном производстве

Старение

Искусственное старение заключается в стимуляции фазовых превращений в массе металла. Его проводят при умеренном нагреве для придания материалу свойств, возникающих при естественном старении за долгое время.

Нормализация

Нормализация проводится для повышения ковкости без заметного снижения твердости за счет приобретения сталью мелкозернистой структуры.

Ее применяют перед закалкой и для повышения обрабатываемости резанием. Проводят так же, как и отжиг, но остывает заготовка на открытом воздухе.