Отчет по конструкторско-технологической практике в цехе

     Отрезание (отрезка) — процесс полного отделения одной части материала от целого (прутка, бруска, уголка и т. д.) с помощью режущего инструмента на металлорежущих станках.

     Разрезание (разрезка) — процесс полного разделения целого (прутка, бруска, уголка и т. д.) на равные или неравные части с помощью режущего инструмента на металлорежущих станках.

     Прорезание (прорезка) — процесс образования одного или нескольких мерных узких пазов (прорезей, шлицев) в заготовке с помощью режущего инструмента на металлорежущих станках.

     Фрезы отрезные и прорезные (шлицевые). Отрезка заготовок на фрезерных станках производится отрезными фрезами, прорезка пазов и шлицев — прорезными (шлицевыми) фрезами. Отрезные и прорезные фрезы имеют режущие кромки, расположенные по периферии и не имеют режущих кромок по торцам. По ГОСТ 2679 — 61 прорезные и отрезные фрезы  изготовляют трех типов: тип I — с мелким зубом, тип II — со средним' (нормальным) зубом, тип III — с крупным зубом. Прорезные фрезы типов I и II диаметром от 32 до 80 мм служат в основном для прорезки пазов и шлицев и изготовляются двух классов точности: АА и А (точное исполнение). Отрезные фрезы всех типов и диаметров шириной от 1 мм и выше изготовляются по классу точности В (нормальное исполнение). Отрезные фрезы предназначаются для разрезания целого на части (например, разрезать заготовку на несколько равных или неравных частей) и отрезания от целой части, например отрезать от бруска одну заготовку. Отрезные фрезы с мелким и средним зубом предназначаются для обработки стали и чугуна, фрезы с крупным зубом — для обработки алюминиевых, магниевых и других легких сплавов.

     Для уменьшения трения при обработке отрезные и прорезные фрезы имеют угол поднутрения φ1 (ширина фрезы уменьшается от периферии к центру). Для прорезных фрез φ1= = 5 —30', и для отрезных φ1 = 15'—1°. С целью улучшения условий работы фрез и повышения их стойкости на зубьях делают переходные режущие кромки.

Рис.1. Прорезная  фреза

 

     Переходные режущие кромки могут иметь три разновидности. Для фрез, выпускаемых в централизованном порядке, переходные режущие кромки выполняются по форме 1 и служат для разделения стружки по ширине.

     Оптимальный диаметр отрезных фрез выбирается исходя из тех же условий, что и для дисковых фрез.

     Цельные твердосплавные прорезные фрезы предназначаются для прорезания пазов в заготовках из нержавеющих, хромистых, кислотоупорных, жаропрочных и других труднообрабатываемых материалов. Их изготовляют по отраслевым нормалям диаметром от 7 до 60 мм и толщиной от 0,5 до 3,5 мм из твердых сплавов различных марок. Применение твердосплавных фрез из быстрорежущей стали позволяет значительно поднять производительность труда за счет повышения скорости резания и повышения стойкости в 10 — 20 раз. Качество обработанной поверхности повышается на два класса чистоты.

Оборудование для резки  металла входит в общую группу металлообрабатывающего оборудования и предназначено для прямолинейной  и фигурной резки листового металла  и металлических заготовок. По виду операций его можно условно разделить  на оборудование, которое предназначено  для простейшего разрезания, и  на то, которое используется для  раскроя металла (листового). А в  целом, благодаря разнообразию вида и материала заготовок, а также  разнице конечных целей и производительности, видов инструментов для резки  металла достаточно много, поэтому  его выбор производится, исходя из функциональной составляющей.

     Ленточнопильные станки – широко используемое оборудование, которое характеризуется своей универсальностью: такие станки режут все виды металлов, листовой металл, трубы, профиль, поковку и т.д., причем делают это с большой производительностью. Принцип действия ленточнопильных станков достаточно прост. Резание производится режущим инструментом, в качестве которого выступает ленточная биметаллическая пила; усилие, необходимое для прорезания, обеспечивается либо весом самой пильной рамы, либо дополнительно – приводом. В зону резания заготовка подается посредством рабочего подающего стола. Конкретная ленточная пила подбирается в зависимости от материала и конструкционных показателей заготовки. Ленточнопильные станки бывают ручными, автоматами и полуавтоматами. Ручные станки, используемые для мелкосерийного производства, наиболее трудоемки; автоматы являются частью оснащения серийных производств; полуавтоматы занимают промежуточное положение – процесс резания производится автоматически, но такой станок нуждается в ручной подаче заготовки на рабочий стол.

     Ленточнопильные станки выпускаются различных размеров и характеристик, начиная от небольших ручных станков и заканчивая крупными станками для промышленной резки заготовок диаметром до 1-2 метров. Разным станкам соответствует разный размер инструмента.

     Режущий инструмент для ленточнопильного станка – ленточная пила (синоним: ленточное полотно). Это металлическая полоса с зубьями, сваренная в кольцо. Она надевается на два шкива станка, вращаемых электромотором, крутится на станке и режет металл зубьями.

     Существуют полотна из углеродистой стали (применяются в основном для резки древесины), биметаллические полотна и полотна с твердосплавными зубьями (напайками на зубья из твердого сплава).

     Наиболее распространены биметаллические полотна. Для резки металлов кромки зубьев полотен должны быть твёрдыми, а полотно – гибким, поэтому полотна - биметаллические (из двух металлов). Основа – полоса металла из жёсткой пружинной стали (за счёт этого полотно гибкое), к ней электронно-лучевой сваркой приваривается проволока из быстрорежущей инструментальной стали (за счёт этого режется заготовка), затем фрезеруются зубья.

     Гильотинные ножницы отличаются простотой и эффективностью решения односоставных задач по резке металла. По сути, разрезание производится специальным наклонным ножом, разрез получается прямолинейным – но может быть с косым срезом, при условии наклона рабочего стола на определенный угол. В зависимости от происхождения потраченной на рабочий процесс энергии, гильотины делятся на механические (ручные), пневматические и электромеханические (часто с ЧПУ). Гильотины и гильотинные ножницы широко используются в мелкосерийном производстве и подходят для мелких компаний, в то время как для крупных предприятий они не подойдут по показателям производительности.

Рис.2. Гильотинные ножницы

1-стойка правая; 2-стойка левая; 3-стол; 4-балка ножевая; 5-балка прижимная; 6-пульт; 9-цилиндрический редуктор с муфтой включения; 10-электродвигатель.

 

     Плазменная резка также относится к высокотехнологичным видам резки, так как в ее основе лежит способность плазмы (ионизированного газа) разогреваться до огромных температур, после чего рабочий инструмент плазменной линии способен разрезать абсолютно любые металлы – вплоть до титана, углеродистой и высоколегированной стали. Плазменное оборудование чаще всего используют для фигурного раскроя листовой стали – и намного реже – для заготовок большой толщины, так как при обработке металла плазмой края реза оплавляются. Это не влияет на качество и точность реза при резке листового металла, но не очень подходит для объемных заготовок. С особым вниманием при работе с плазменной резкой нужно отнестись к выбору и интеграции в производство специального программного обеспечения.

     Плазменная резка металла - один из наиболее эффективных способов заготовки металла на современном заводе металлоконструкций, который имеет определенные достоинства и недостатки. Плазменная резка позволяет выполнять различные операции с металлом при изготовлении металлоконструкций.

     Применение, помимо газоплазменной кислородной резки, струи плазмы рабочего газа, температура которой достигает десятков тысяч градусов, позволяет обрабатывать не только конструкционные стали, но и практически любые металлы. При этом достигаются лучшее качество вырезаемых заготовок и более высокая производительность по сравнению с другими способами резки.

Плазменную резку применяют  для металлов, которые нельзя разрезать  другими способами, а также в  случаях повышенных требований к  экономичности и скорости разрезания металла, например, при непрерывном  цикле обработки металла.

     Так, плазменную резку целесообразно применять для коррозионностойких сталей толщиной до 60-80 мм, для низкоуглеродистых и низколегированных сталей толщиной до 30-50 мм либо в случае, когда многорезаковая кислородная резка нецелесообразна (например, при единичном производстве) или когда необходимо уменьшить тепловые деформации вырезаемых заготовок. Для изготовления крупногабаритных деталей требуется мощное оборудование, например, машины термической резки металла.

Рис.3. Принципиальная схема плазменной резки:

а — независимая дуга; б — зависимая дуга

1 — вольфрамовый электрод; 2 — балластное сопротивление  рабочей дуги; 3 — катушка токового  реле; 4 — источник питания дуги; 5 — контакты токового реле; 6 —  балластное сопротивление дежурной  дуги; 7 — заготовка; 8 — наконечник; 9 — плазменный факел; 10 — факел  дежурной дуги

 

Преимущества плазменной резки металла:

1. Универсальность - резка  любых металлов с использованием  одного и того же оборудования. Тогда как кислородная резка  наиболее подходит для обработки  низкоуглеродистых и низколегированных  конструкционных сталей и титана.

2. Большая скорость при  небольших трещинах металла и,  следовательно, высокая производительность. Металл небольшой толщины удается  резать с очень большими скоростями, в 3-4 и более раз быстрее,  чем установками газопламенной кислородной резки. При обработке стали толщиной 30-35 мм скорости кислородной и плазменной резки установками средней мощности становятся равными. Скорость кислородной резки стали толщиной больше 50-60 мм выше скорости плазменной резки.

3. Возможность автоматизации  процесса резки. 

4. Минимальное тепловое  воздействие на металл кромки  и небольшие тепловые деформации  вырезанных деталей. 

5. Нет необходимости применения  жидких и газообразных горючих.

Недостатки плазменной резки  металла:

1. Максимальная толщина  разрезаемого металла меньше, чем  у металлов при кислородной  и кислородно-флюсовой резке.  Кислородная резка обеспечивает  разделение металла толщиной  до 1,0 - 1,5 м, кислородно-флюсовая - стали  и чугуна толщиной до 500 мм, плазменная - металла толщиной не более  200-300 мм.

2. Более сложное и дорогостоящее  оборудование, содержащее источник  тока и электронную систему  управления резаком. 

3. Более сложное обслуживание.

4. Случайное прикосновение  к металлу в процессе резки  может вывести из строя режущий  плазмотрон .

5. Сложность плазменного  оборудования и его обслуживания  затрудняет одновременную резку  одинаковых деталей несколькими  резаками, установленными на одной  машине. Последнее с успехом применяют  при кислородной резке.

Операции, выполняемые плазменной резкой при изготовлении металлоконструкций:

- изготовление плоских  элементов или деталей с криволинейными  контурами из листового металла; 

- изготовление из листового  металла плоских элементов или  деталей с прямолинейными свариваемыми  свободными кромками, механическая  обработка которых экономически  нецелесообразна; 

- создание проемов и  отверстий различной конфигурации  в элементах и деталях металлоконструкций;

- разделение полос, прутков,  труб, профильного проката на  отрезки мерной длины, вырезку  в них проемов или придание  их торцовым частям заданной  формы; 

- обработку кромок штампованных  элементов, вальцованных или кованых  заготовок, включающую различные  виды их подготовки под сварку;

- подготовку металлических  заготовок и элементов для  последующей сварки и обработки  давлением; 

- подгонку размеров сборочных  элементов при монтаже металлоконструкций;

- демонтаж различных металлоконструкций  и т.д.

     Процесс газокислородной резки основан на свойстве металлов и их сплавов гореть в струе технически чистого кислорода. Металл вдоль линии разреза нагревается до температуры воспламенения его в кислороде, сжижается в струе кислорода, а образующиеся окислы выдуваются этой струей из места разреза.

Различают два вида газокислородной  резки: разделительную и поверхностную.

Разделительная резка  применяется для вырезки заготовок, раскроя металла, разделки кромок шва  под сварку и выполнения других операций по разрезанию металла на части.

     Давление режущего кислорода принимают в зависимости от толщины разрезаемого металла и чистоты кислорода. Чем чище кислород, тем меньше его давление и расход.

     При резке низкоуглеродистой стали структура ее изменяется незначительно. При резке стали с повышенным содержанием углерода   сильно повышаются ее твердость и хрупкость, ухудшается обрабатываемость кромок разреза. Стали с повышенным содержанием углерода, марганца, хрома и молибдена закаливаются, становятся более твердыми и дают трещины в зоне резания.

     Для резки хромистых и хромоникелевых сталей, чугуна, цветных металлов и их сплавов используют плазменно-дуговую или кислородно- флюсовую резку

Поверхностную резку применяют  для снятия поверхностного металла, разделки канавок удаления поверхностных  дефектов и др. Эту резку выполняют  специальными резаками для ручной и  машинной резки. Используют два вида поверхностной резки: строжку и  обточку когда резак совершает  не возвратно-поступательное движение, как при строжке, а работает как  токарный резец .Перед резкой поверхность металла тщательно очищают от грязи, масла, краски и окалины.