Виды обработки металлов. Новые технологии обработки металла

Химические и электрические способы обработки материалов

При обработке металлов резанием получение деталей необходимых размеров достигается снятием стружки с поверхности обрабатываемой заготовки. Стружка, таким образом, является одним из наиболее распространенных отходов в металлообработке, объем которого составляет примерно 8 млн. т. в год. При этом, по меньшей мере 2 млн. т. - это отходы переработки высоколегированных и других особо ценных сталей. При обработке на современных металлорежущих станках в стружку зачастую идет до 30 - 40 % металла от общей массы заготовки.

К новым методам обработки металлов относятся химические, электрические, плазменные, лазерные, ультразвуковые, а также гидропластическая обработка металлов.

При химической обработке используется химическая энергия. Снятие определенного слоя металла осуществляется в химически активной среде (химическое фрезерование). Оно заключается в регулируемом по времени и месту растворении металла в ваннах. Поверхности, не подлежащие обработке, защищают химически стойкими покрытиями (лаки, краски, светочувствительные эмульсии и др.). Постоянство скорости травления поддерживается за счет неизменной концентрации раствора. Химическими методами обработки получают местные утончения и щели; «вафельные» поверхности; обрабатывают труднодоступные поверхности.

При электрическом методе электрическая энергия преобразуется в тепловую, химическую и другие виды энергии, участвующие непосредственно в процессе удаления заданного слоя. В соответствии с этим электрические методы обработки разделяют на электрохимические, электроэрозионные, электротермические и электромеханические.

Электрохимическая обработка основана на законах анодного растворения металла при электролизе. При прохождении постоянного электрического тока через электролит на поверхности заготовки, включенной в электрическую цепь и являющейся анодом, происходят химические реакции и образуются соединения, которые переходят в раствор или легко удаляются механическим способом. Электрохимическую обработку применяют при полировании, размерной обработке, хонинговании, шлифовании, очистке металлов от оксидов, ржавчины и т.д.

Анодно-механическая обработка сочетает электротермические и электромеханические процессы и занимает промежуточное место между электрохимическим и электроэрозионным методами. Обрабатываемую заготовку подключают к аноду, а инструмент - к катоду. В качестве инструмента используют металлические диски, цилиндры, ленты, проволоку. Обработку ведут в среде электролита. Заготовке и инструменту задают такие же движения, как при обычных методах механической обработки. Электролит подают в зону обработки через сопло.

При пропускании через раствор электролита постоянного электрического тока происходит процесс анодного растворения металла, как при электрохимической обработке. При соприкосновении инструмента-катода с микронеровностями обрабатываемой поверхности заготовки-анода происходит процесс электроэрозии, присущий электроискровой обработке.

Продукты электроэрозии и анодного растворения удаляются из зоны обработки при движении инструмента и заготовки.

Электроэрозионная обработка основана на законах эрозии (разрушения) электродов из токопроводящих материалов при пропускании между ними импульсного электрического тока. Она применяется для прошивания полостей и отверстий любой формы, разрезания, шлифования, гравирования, затачивания и упрочнения инструмента. В зависимости от параметров и вида импульсов, применяемых для их получения генераторов, электроэрозионная обработка разделяется на электроискровую, электроимпульсную и электроконтактную.

При определенном значении разности потенциалов на электродах, одним из которых является обрабатываемая заготовка (анод), а другим - инструмент (катод), между электродами образуется канал проводимости, по которому проходит импульсный искровой (электроискровая обработка) или дуговой (электроимпульсная обработка) разряд. В результате температура на поверхности обрабатываемой заготовки возрастает. При этой температуре мгновенно оплавляется и испаряется элементарный объем металла и на обрабатываемой поверхности заготовки образуется лунка. Удаленный металл застывает в виде мелких гранул. Следующий импульс тока пробивает межэлектродный промежуток там, где расстояние между электродами наименьшее. При непрерывном подведении к электродам импульсного тока процесс их эрозии продолжается до тех пор, пока не будет удален весь металл, находящийся между электродами на расстоянии, на котором возможен электрический пробой (0,01 - 0,05 мм) при заданном напряжении. Для продолжения процесса необходимо сблизить электроды до указанного расстояния. Электроды сближаются автоматически с помощью следящего устройства того или иного типа.

Электроискровую обработку применяют для изготовления штампов, пресс-форм, фильер, режущего инструмента, деталей двигателей внутреннего сгорания, сеток и для упрочнения поверхностного слоя деталей.

Электроконтактная обработка основана на локальном нагреве заготовки в месте контакта с электродом-инструментом и удалении размягченного или расплавленного металла из зоны обработки механическим способом (при относительном перемещении заготовки и инструмента).

Электромеханическая обработка связана преимущественно с механическим действием электрического тока. На этом основана, например, электрогидравлическая обработка, использующая действие ударных волн, возникающих в результате импульсного пробоя жидкой среды.

Ультразвуковая обработка металлов - разновидность механической обработки - основана на разрушении обрабатываемого материала абразивными зернами под ударами инструмента, колеблющегося с ультразвуковой частотой. Источником энергии служат электрозвуковые генераторы тока с частотой 16 - 30 кГц. Рабочий инструмент - пуансон - закрепляют на волноводе генератора тока. Под пуансоном устанавливают заготовку, и в зону обработки поступает суспензия, состоящая из воды и абразивного материала. Процесс обработки заключается в том, что инструмент, колеблющийся с ультразвуковой частотой, ударяет по зернам абразива, лежащим на обрабатываемой поверхности, которые скалывают частицы материала заготовки.

Транскрипт

1 МИНИСТЕРСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ И НАУКЕ РФ Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования «ТЮМЕНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НЕФТЕГАЗОВЫЙ УНИВЕРСИТЕТ» НОЯБРЬСКИЙ ИНСТИТУТ НЕФТИ И ГАЗА (филиал) РАБОЧАЯ ПРОГРАММА дисциплины ТЕХНОЛОГИЯ ОБРАБОТКИ МАТЕРИАЛОВ для специальности Монтаж и техническая эксплуатация промышленного оборудования (по отраслям) г. Ноябрьск, 2010 г.

2 2 ОДОБРЕНА Предметной (цикловой) комиссией нефтепромысловых дисциплин Протокол 9 от «13» мая 2010г. Председатель А.Ю.Туголукова Председатель ПЦК ОПД и СД С.Н. Фаренюк СОСТАВЛЕНА в соответствии с Государственными требованиями к минимуму содержания и уровню подготовки выпускника по специальности и на основе примерной программы учебной дисциплины «Технология обработки материалов», ИПР СПО Минобразования России, «УТВЕРЖДАЮ» Заместитель директора УМР Э.В. Бакиева «14» мая 2010г. Разработал: Новичкова Г.В. - преподаватель общепрофессиональных дисциплин Рецензенты: Пискарёва И.А. - преподаватель общепрофессиональных и специальных дисциплин Демьянов А.А. Генеральный директор ООО «ЯмалСпецЦентр»

3 3 ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА Рабочая программа учебной дисциплины «Технология обработки материалов» предназначена для реализации государственных требований к минимуму содержания и уровню подготовки выпускников по специальности «Монтаж и техническая эксплуатация промышленного оборудования» (по отраслям), и является единой для всех форм обучения в системе СПО. Учебная дисциплина «Технология обработки материалов» является общепрофессиональной. В результате изучения учебной дисциплины студент должен: иметь представление: о взаимосвязи дисциплины «Технология обработки материалов» с другими общепрофессиональными и специальными дисциплинами; о прикладном характере дисциплины в рамках специальности; о перспективах развития и о роли общепрофессиональных знаний в профессиональной деятельности; о современных тенденциях развития обработки материалов; о литейном производстве; об обработке давлением; о сварочном производстве; о заготовительной обработке заготовок; о физических процессах и явлениях, сопровождающих стружкообразование; об электрохимических способах обработки деталей; назначение, классификацию, принцип работы и область применения металлорежущих станков; конструкцию основных металлорежущих инструментов; правила безопасности при работе на металлорежущих станках; оснащение приспособлениями металлообрабатывающих станков; основные положения технологической документации; методику расчѐта режимов резания; основные технологические методы формирования заготовок; устройство и принцип действия металлообрабатывающих станков; уметь: выбирать рациональный способ обработки деталей; оформлять технологическую и другую документацию в соответствии с действующей нормативной базой; производить расчѐты; заполнять технологическую карту механической обработки заготовки;

4 выбирать конструкцию и геометрические параметры резца для заданных условий обработки; выбирать средства и контролировать геометрические параметры инструмента; определять оптимальную скорость резания для заданных условий обработки; определять тип станка по его модели; определять главные и вспомогательные движения в станке; читать кинематическую схему станка; определять типовые механизмы станка; составлять перечень операций обработки, выбирать режущий инструмент и оборудование для обработки вала, отверстия, паза, резьбы и зубчатого колеса. Формируемые у студентов в процессе изучения дисциплины представления, знания, умения по разделам (темам) приведены в разделе «содержание учебной дисциплины» данной программы. Преподавание учебной дисциплины должно имеет практическую направленность и проводиться в тесной взаимосвязи с общепрофессиональными и специальными дисциплинами. Использование междисциплинарных связей обеспечивает преемственность в изучении материала и исключает дублирование, что позволяет рационально распределять время. В процессе изучения учебной дисциплины постоянно обращается внимание студентов на вопросы техники безопасности, охраны труда, промышленной санитарии, пожарной безопасности, экологической безопасности производства и охраны окружающей среды. При изложении материала соблюдается единство терминологии, обозначений, единиц измерения в соответствии с действующими стандартами. Для лучшего усвоения студентами учебного материала занятия предусмотрено проводить с применением современных технических средств обучения. Всего на изучение данной дисциплины отведено 104 часа, из низ 80 часов аудиторных занятий, которые включают в себя: 50 часов лекционных и комбинированных занятий; для закрепления теоретического материала и приобретения навыков в выборе элементной базы предусматривается выполнение лабораторно-практических занятий в количестве - 30 часов и 24 часа отведено на самостоятельную внеаудиторную работу. Формы и виды контроля: -текущий контроль является одним из основных видов проверки знаний, умений и навыков студентов. При организации текущего контроля необходимо добиваться сознательного усвоения студентами учебного материала, не допуская больших интервалов в контроле каждого студента, в этом случае студенты перестают регулярно готовиться к занятиям, а 4

5 следовательно, и систематически закреплять пройденный материал. Рубежный контроль позволяет определить качество изучения студентами учебного материала по разделам, темам предмета. Такой контроль проводиться несколько раз в семестр: в форме 1обязательной контрольной работы, контрольно-зачетных и зачетно-обобщающих уроков, зачетов по лабораторным работам и практическим занятиям. Итоговый контроль по дисциплине «Технология обработки материалов» проводится в соответствии с рабочим учебным планом в конце изучения курса (4 семестр) в форме дифференцированного зачета. 5

6 6 ТЕМАТИЧЕСКИЙ ПЛАН УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ Наименование разделов и тем Максим. учебная нагрузка студента Количество аудиторных часов Всего в том числе ЛПЗ Введение 2 2 Раздел 1 Технологические методы производства заготовок 1.1 Технологические процессы в машиностроении 1.2 Основы литейного производства 1.3 Технология обработки давлением 1.4 Технология производства заготовок сваркой 1.5 Технология производства неразъемных соединений Раздел 2 Методы механической обработки поверхностей деталей машин 2.1 Предварительная обработка заготовок Самост. работа студента Обработка металлов резанием Раздел 3 Виды обработки металлов резанием. Металлорежущие инструменты и станки Металлорежущие станки Токарная обработка, применяемые станки и инструменты 3.3 Строгание и долбление, применяемый инструмент и станки

7 7 3.4 Сверление, зенкерование и развертывание, применяемый инструмент и станки 3.5 Фрезерование, применяемый инструмент и станки 3.6 Зубонарезание, резьбонарезание, применяемые инструменты и станки 3.7 Протягивание, применяемый инструмент и станки 3.8 Шлифование, применяемый инструмент и станки 3.9 Основы автоматизации металлорежущих станков 3.10 Методы электрохимической обработки металлов, методы лучевой обработки Раздел 4 Изготовление деталей на станках типовых 4.1 Обработка наружных поверхностей вращения 4.2 Обработка внутренних поверхностей вращения 4.3 Обработка плоскостей, пазов, фасонных поверхностей 4.4 Обработка резьбовых и зубчатых поверхностей Контрольная работа 2 2 Зачёт Всего по дисциплине: Перечень практических занятий: 1. Структура технологического процесса 2. Правила оформления технологических документов. 3. Технология паяния. 4. Технология склеивания.

8 5. Определение времени, затрачиваемого на рубку, правку заготовок, разрезание прутков, центрование. 6. Измерение геометрических параметров сверл, зенкеров и разверток. 7. Изучение процесса фрезерования. 8. Изучение инструментов для нарезания зубчатых колѐс. 9. Изучение инструмента для резьбонарезания. 10. Изучение процесса шлифования. 11. Электрохимическая обработка металлов. 12. Типовой технологический процесс обработки ступенчатого и гладкого вала. 13. Типовой технологический процесс изготовления втулок. 14. Типовой технологический процесс изготовления корпусных деталей. 15. Типовой технологический процесс изготовления зубчатых колес. 8

9 9 СОДЕРЖАНИЕ УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ ВВЕДЕНИЕ связь дисциплины «Технология обработки материалов» с другими дисциплинами; историю возникновения и развития науки о резании металлов; задачи дисциплины «Технология обработки материалов»; достижения новаторов производства. Содержание дисциплины «Технология обработки материалов», ее связь с другими учебными дисциплинами. Перспективы развития машиностроения, станкостроения и инструментальной промышленности. Содружество науки и производства, достижения новаторов производства. Раздел 1 ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ ПРОИЗВОДСТВА ЗАГОТОВОК Тема 1.1 Технологические процессы в машиностроении определение производственного и технологического процесса и его структуру; виды технологических документов и правила их оформления. Производственный и технологический процесс. Структура технологического процесса. Виды технологических процессов. Виды технологической документации. Правила оформления технологических документов. Практическая работа 1 Структура технологического процесса Практическая работа 2 Правила оформления технологических документов. Самостоятельная работа студентов Приготовить презентацию, найти видеоролики

10 10 Тема 1.2 Основы литейного производства технологию литья методом формовки в опоках; технологию и способы литья специальным способом; достоинства каждого вида специального литья и его область применения. Классификация способов изготовления отливок. Изготовление отливок в песчаных формах. Понятие об изготовлении отливок специальными способами литья в оболочковых формах, по выплавляемым моделям, в металлических формах (кокилях), центробежным литьем, литьем под давлением. Тема 1.3. Технология обработки давлением сущность процессов, происходящих при холодной и горячей обработке давлением; разновидности обработки давлением; температурный режим холодной и горячей обработки давлением; операции ковки и инструменты, применяемые при ковке; процесс прокатки, волочения, ковки, прессования, штамповки. Холодная и горячая деформация. Пластичность металлов и сопротивление деформированию. Назначение нагрева перед обработкой давлением. Понятие о температурном интервале обработки давлением. Классификация видов обработки давлением. Прокатка. Понятие о технологическом процессе прокатки. Продукция прокатного производства. Волочение, исходные заготовки и готовая продукция. Сущность ковки. Основные операции, инструмент. Понятие о технологическом процессе ковки. Горячая объѐмная штамповка, понятие о технологическом процессе горячей объѐмной штамповки. Тема 1.4. Технология производства заготовок сваркой применение сварки в машиностроении; особенности сварки плавлением и давлением;

11 11 различные виды сварки; виды сварных соединений в зависимости от свариваемых деталей; способы сварки в зависимости от свариваемых материалов. Основы сварочного производства. Применение сварки в машиностроении. Сварка плавлением: ручная дуговая сварка, полуавтоматическая дуговая сварка под флюсом, электрошлаковая сварка, в среде защитных газов. Сварка давлением: контактная электрическая сварка, стыковая контактная сварка, точечная, шовная, конденсаторная сварка. Сварка трением, холодная сварка. Тема 1.5. Технология производства неразъемных соединений технологию паяния и склеивания; основные технологические методы формообразования заготовок; уметь: выбирать рациональный способ получения заготовки; определять параметры качества получаемых поверхностей; характеризовать способ получения заготовки; выполнять пайку и склеивание изделий. Пайка и склеивание деталей. Применение паяния и склеивания в машиностроении. Виды припоев, флюсов. Разновидности клея. Технология паяния и склеивания. Практическая работа 3 Технология паяния. Практическая работа 4 Технология склеивания. Самостоятельная работа студентов Приготовить презентацию, найти видеоролики Тема 2.1. Предварительная обработка заготовок разновидности предварительной обработки заготовок; технологию рубки, правки, обдирки прутков, разрезания прутков, центрования; уметь:

12 определять время, затрачиваемое на выполнение заготовительных операций. Рубка, правка заготовок, обдирка прутков, разрезание прутков, центрование. Практическая работа 5 Определение времени, затрачиваемого на рубку, правку заготовок, разрезание прутков, центрование. Самостоятельная работа студентов Приготовить презентацию, найти видеоролики Тема 2.2. Обработка металлов резанием физические явления, сопровождающие процесс резания металлов, их влияние на качество обработки заготовки; влияние различных факторов на скорость резания; силы, возникающие при резании металлов. Физические основы процесса резания. Деформация металла в процессе резания, процесс образования стружки, типы стружки. Явления наростообразования, причины возникновения нароста на резце. Наклеп и усадка стружки. Силы резания, тепловыделение при резании. Работа, совершаемая при резании. Источники образования тепла. Мощность, затрачиваемая при резании.ьскорость и факторы, влияющие на скорость резания. Определение оптимальной скорости при помощи формул и таблиц. Нормирование станочных работ. Определение времени, затрачиваемого на обработку детали. Раздел 3 ВИДЫ ОБРАБОТКИ МЕТАЛЛОВ РЕЗАНИЕМ. МЕТАЛЛОРЕЖУЩИЕ ИНСТРУМЕНТЫ И СТАНКИ Тема 3.1. Металлорежущие станки классификацию металлорежущих станков; значение букв и цифр в марках станка; передачи в станках; паспортные данные станков. 12

13 13 Классификация станков по степени универсальности. Группы и типы станков по системе ЭНИИМС. Значение букв и цифр в марках станков. Движения в станках: главные, вспомогательные. Передачи в станках. Кинематические схемы станков, кинематические цепи. Настройка кинематической цепи. Паспортные данные станков. Самостоятельная работа студентов Приготовить презентацию, найти видеоролики Тема 3.2. Токарная обработка, применяемые станки и инструменты виды и конструкции резцов в зависимости от обработки; углы резца; поверхности заготовки; основные показатели резания; разновидности токарных станков, область их применения; уметь: определять группу, тип, параметры металлорежущего станка по марке; определять мощность станка, корректировать показатели резания по паспортным данным станка; определять главные движения и вспомогательные движения в станке; выбирать конструкцию и геометрические параметры резца для заданных условий обработки; назначать оптимальные режимы резания при токарной обработке; работать с кинематикой токарных станков. Процесс токарной обработки. Виды и конструкция резцов для токарной обработки. Основные элементы резца. Поверхности обрабатываемой резцом заготовки. Исходные плоскости для определения углов. Углы резца. Конструкции резцов в зависимости от их назначения и видов обработки. Расширение номенклатуры резцов за счет оснащения отдельными пластинами. Способы крепления пластин к державкам резца. Основные показатели резания: глубина резания, подача, скорость резания. Износ резцов, стойкость резца, критерии износа резца. Токарные станки: винторезные, револьверные, лобовые и карусельные, токарные автоматы и полуавтоматы, принцип их работы. Общие сведения о станках, назначение и область их применения, рассмотрение кинематики данных станков.

14 14 Тема 3.3. Строгание и долбление, применяемый инструмент и станки особенности процесса строгания и долбления; классификацию и назначение строгальных и долбежных станков; разновидности строгальных и долбежных станков, их кинематику, основные узлы. Процесс строгания и долбления. Геометрия строгальных и долбежных резцов.режимы резания при строгании и долблении, их особенности. Определение силы и мощности резания при строгании и долблении. Нормирование строгальных работ. Техника безопасности. Разновидности строгальных и долбежных станков, их кинематика. Основные узлы и кинематическая схема. Тема 3.4. Сверление, зенкерование и развертывание, применяемые инструмент и станки особенности процесса сверления, зенкерования и развертывания; движения при сверлении, зенкеровании и развертывании; разновидности сверл, зенкеров и разверток; элементы конструкции сверл, зенкеров и разверток; расчет режимов резания при сверлении, зенкеровании и развертывании; разновидности сверлильных и расточных станков, принцип их работы; уметь: выбирать режущий инструмент и определять оптимальный режим резания при строгании для заданных условий обработки; определять основное технологическое время при строгании; выбирать режущий инструмент для производства отверстия; определять глубину, подачу, частоту вращения сверла, зенкера и развертки; определять основное технологическое время при сверлении, зенкеровании, развертывании; составлять уравнение кинематического баланса для различных кинематических цепей строгальных, сверлильных, расточных станков; определять геометрические параметры сверл, зенкеров, разверток. Процесс сверления, зенкерования и развертывания. Основные движения,

15 особенности процессов. Элементы конструкций сверл, зенкеров и разверток, геометрические параметры. Особенности элементов конструкции инструментов. Силы, действующие на сверло, крутящий момент. Последовательность расчета режимов резания при сверлении, зенкеровании и развертывании. Разновидности сверлильных и расточных станков. Назначение, характеристика, основные узлы, кинематическая схема, выполняемые работы. Практическая работа 6 Измерение геометрических параметров сверл, зенкеров и разверток. Самостоятельная работа студентов Приготовить презентацию, найти видеоролики Тема 3.5. Фрезерование, применяемый инструмент и станки особенности процесса фрезерования; назначение фрезерования; разновидности, конструкции фрез и их геометрию; виды фрезерования; виды фрезерных станков и их обозначение; назначение делительных головок; уметь: выбирать фрезу и определять оптимальный режим резания при фрезеровании для заданных условий обработки; определять основное технологическое время при цилиндрическом и торцовом фрезеровании; выполнять настройку кинематической цепи фрезерного станка; выбирать тип фрезерного станка для заданных условий обработки; производить настройку кинематической цепи делительной головки фрезерного станка для заданных условий работы. Процесс фрезерования. Назначение, разновидности, конструкция и геометрические параметры фрез. Особенности процесса фрезерования. Схемы резания при фрезеровании. Силы, действующие на фрезу. Особенности торцового фрезерования. Нормирование фрезерных работ. Фрезерные станки. Их назначение и область применения. Горизонтальнофрезерные, вертикально-фрезерные, продольно-фрезерные, карусельнофрезерные, копировально-фрезерные станки. Движения в станках. Основные узлы и кинематические схемы. Делительные головки, их виды и устройство. Настройка делительной головки на различные виды работ. Практическая работа 7 15

16 16 Изучение процесса фрезерования. Тема 3.6. Зубонарезание, резьбонарезание, применяемые инструменты и станки особенности методов копирования, обкатки и накатки зубчатой поверхности; конструктивные элементы метчика и плашки; конструктивные элементы дисковой модульной, червячной фрез; принцип работы зубообрабатывающих и резьбофрезерного станков; уметь: выбирать режущий инструмент и определять оптимальный режим резания для конкретного вида обработки зубчатой и резьбовой поверхности; составлять уравнение кинематического баланса для различных кинематических цепей зубо- и резьбообрабатывающих станков. Методы нарезания зубчатых поверхностей. Зубонарезные инструменты, работающие по методу копирования: дисковые и концевые модульные фрезы, головки для контурного долбления, область их применения. Зубонарезные инструменты, работающие по методу обкатки. Инструменты для нарезания цилиндрических колес: зуборезные гребенки, червячные модульные фрезы, зуборезные долбяки, шеверы. Инструменты для нарезания конических колес: парные строгальные резцы, парные фрезы, резцовые головки. Инструменты для обработки червячных колес: червячные фрезы, червячные шеверы. Основные сведения о зубонакатывании. Процесс резьбонарезания. Способы образования резьбы и резьбонарезные инструменты: метчики и плашки, машинно-ручные метчики, ручные метчики, гаечные метчики, резьбонарезные резцы и гребенки, гребенчатые фрезы, шлифовальные круги. Элементы режима резания при зубонарезании и резьбонарезании. Общие сведения о резьбонакатывании. Зубообрабатывающие и резьбообрабатывающие станки. Их классификация. Зубофрезерный станок, зубошевинговальный станок. Резьбофрезерный станок. Практическая работа 8 Изучение инструментов для нарезания зубчатых колѐс. Практическая работа 9 Изучение инструмента для резьбонарезания. Самостоятельная работа студентов

17 17 Приготовить презентацию, найти видеоролики Тема 3.7. Протягивание, применяемый инструмент и станки режущий инструмент и оптимальный режим резания при протягивании для заданных условий обработки; технологические возможности протяжного станка. Процесс протягивания, его особенности и область применения. Классификация протяжек, элементы конструкции и геометрические параметры протяжек. Схемы протягивания. Прошивка, ее отличие от протяжки. Нормирование работ при протягивании. Назначение и типы протяжных станков, их применение. Кинематика, гидропривод и принцип действия протяжного горизонтального станка. Тема 3.8. Шлифование, применяемый инструмент и станки особенности процесса шлифования; различные виды шлифования, их применение; классификацию шлифовальных станков, принцип их работы; разновидности шлифовальных станков, принцип их работы, устройство; разновидности доводочных станков, их назначение и принцип их работы. Процесс шлифования, его особенности и область применения. Характеристика абразивного инструмента, классификация абразивных материалов. Основные виды шлифования, режим резания при плоском шлифовании. Процесс хонингования. Шлифовальные станки, их классификация. Плоскошлифовальные, круглошлифовальные, бесцентровошлифовальные, внутришлифовальные станки, их основные узлы, назначение, гидрокинематическая схема станков. Основные узлы, принцип работы. Доводочные станки. Движения в станках. Устройство хонинговальных головок. Притирочные станки, работа на них. Сущность суперфиниширования. Практическая работа 10 Изучение процесса шлифования.

18 18 Тема 3.9. Основы автоматизации металлорежущих станков иметь представление: об автоматических линиях и станках ЧПУ. Основные направления автоматизации металлорежущих станков. Автоматические поточные линии, обрабатывающие центры. Самостоятельная работа студентов Приготовить презентацию, найти видеоролики Тема Методы электрохимической обработки металлов, методы лучевой обработки иметь представление: об электрохимических методах обработки материалов; сущность электрической обработки материалов. Сущность методов. Электрохимическое полирование Метод обработки электронным и световым лучом. Практическая работа 11 Электрохимическая обработка металлов. и шлифование. Раздел 4 ИЗГОТОВЛЕНИЕ ТИПОВЫХ ДЕТАЛЕЙ НА СТАНКАХ Тема 4.1 Обработка наружных поверхностей вращения технические требования, предъявляемые к валам; заготовки, применяемые для изготовления валов; типовой технологический процесс изготовления валов. Конструктивные формы валов. Технические требования, предъявляемые к валам. Подготовка заготовок валов к механической обработке. Типовой технологический процесс обработки ступенчатого и гладкого вала.

19 Практическая работа 12 Типовой технологический процесс обработки ступенчатого и гладкого вала. Тема 4.2. Обработка внутренних поверхностей вращения технические требования, предъявляемые к втулкам; заготовки, применяемые для изготовления втулок; типовой технологический процесс изготовления втулок. Характеристика отверстий по способу их обработки. Требования, предъявляемые к отверстиям. Типовой технологический процесс изготовления втулок. Практическая работа 13 Типовой технологический процесс изготовления втулок. Тема 4.3. Обработка плоскостей, пазов, фасонных поверхностей технические требования, предъявляемые к корпусным деталям; заготовки, применяемые для изготовления корпусных деталей; типовой технологический процесс изготовления корпусных деталей; уметь: выбирать заготовку для корпусных деталей; составлять перечень операций, выбирать режущий инструмент и оборудование для обработки корпусных деталей. Основные требования, предъявляемые к плоскостным деталям. Выбор метода обработки плоских поверхностей. Типовой технологический процесс изготовления корпусных деталей. Практическая работа 14 Типовой технологический процесс изготовления корпусных деталей. Тема 4.4. Обработка резьбовых и зубчатых поверхностей технические требования, предъявляемые к зубчатым колесам и резьбовым деталям; 19

20 заготовки, применяемые для изготовления зубчатых колес и резьбовых деталей; типовой технологический процесс изготовления зубчатых колес и резьбовых деталей. Требования, предъявляемые к зубчатым колесам и резьбовым поверхностям. Выбор метода обработки зубчатой поверхности. Выбор метода обработки резьбовой поверхности. Типовой технологический процесс изготовления зубчатых колес. Практическая работа 15 Типовой технологический процесс изготовления зубчатых колес Самостоятельная работа студентов Приготовить презентацию, найти видеоролики Контрольная работа. Зачёт. 20

21 21 СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ Основная: 1 Никитенко В.М. Технологические процессы в машиностроении. Ульяновск: УлГТУ, с 2 Материаловедение и технология металлов: Учебник для ВУЗОВ / Под ред. Сильмана Г.П. и др. -2-е изд., перераб. и доп. -М.: Высшая школа, Черпаков Б.И. Металлорежущие станки. М.: Издательский центр «Академия», с. Дополнительная: 1. Чернов Н.Н. Технологическое оборудование (металлорежущие станки). Учебное пособие М.: Машиностроение, с.

УПРАВЛЕНИЕ ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ ЛИПЕЦКОЙ ОБЛАСТИ ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБЛАСТНОЕ АВТОНОМНОЕ ПРОФЕССИОНАЛЬНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ «ЛИПЕЦКИЙ МЕТАЛЛУРГИЧЕСКИЙ КОЛЛЕДЖ» УТВЕРЖДАЮ Директор ГОАПОУ «Липецкий

Процессы формообразования и инструменты 1. Цель и задачи дисциплины Целью освоения дисциплины «Процессы формообразования и инструменты» является ознакомление с основными закономерностями, имеющими место

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ ЧЕЛЯБИНСКОЙ ОБЛАСТИ ГБОУ СПО (ССУЗ) «ЧЕЛЯБИНСКИЙ МЕХАНИКО ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ ТЕХНИКУМ» Рекомендована цикловой методической комиссией технического профиля Протокол заседания

Управление образования и науки Тамбовской области. Тамбовское областное государственное бюджетное образовательное учреждение среднего профессионального образования «Котовский индустриальный техникум» Рабочая

Министерство образования Республики Беларусь Учреждение образования «Минский государственный машиностроительный колледж» 2015 г. 2016 г. 2017 г. ПЕРЕЧЕНЬ теоретических вопросов к экзамену по учебной дисциплине

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ РЕСПУБЛИКАНСКИЙ ИНСТИТУТ ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ УТВЕРЖДЕНО Министерством образования Республики Беларусь..00 г. ОБРАБОТКА РЕЗАНИЕМ. МЕТАЛЛОРЕЖУЩИЕ СТАНКИ

Аннотация дисциплины «Технология конструкционных материалов» Направление подготовки 150700.62 Общая трудоемкость изучаемой дисциплины составляет 4 ЗЕТ(144 час.). Цели и задачи дисциплины: Целью дисциплины

СОДЕРЖАНИЕ 1. ПАСПОРТ РАБОЧЕЙ ПРОГРАММЫ УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ стр. 2. СТРУКТУРА И СОДЕРЖАНИЕ УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ 5. УСЛОВИЯ РЕАЛИЗАЦИИ УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ 9. КОНТРОЛЬ И ОЦЕНКА РЕЗУЛЬТАТОВ ОСВОЕНИЯ УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ

Аннотация к рабочей программе дисциплины «Технология конструкционных материалов» Цель преподавания дисциплины Целью дисциплины является получение студентами общеинженерной технологической подготовки, которая

СОДЕРЖАНИЕ РАБОЧЕЙ ПРОГРАММЫ УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ. ОП.05 «Общие основы технологии металлообработки и работ на металлорежущих станках» Наименование разделов и тем Тема 1. Физические основы процесса резания

Приложение 1 к протоколу 2 от 28.03.2017 ПРОГРАММА вступительных испытаний по предмету «ОСНОВЫ ОБРАБОТКИ КОНСТРУКЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ» для экзамена при поступлении на специальность «Машины и аппараты легкой,

Локтев Д.А. Металлорежущие станки инструментального производства Автор: Локтев Д.А. Издательство: Машиностроение Год: 1968 Страниц: 304 Формат: DJVU Размер: 11,5 Мб Качество: хорошее Язык: русский 1 /

СОДЕРЖАНИЕ стр. 1 ПАСПОРТ РАБОЧЕЙ ПРОГРАММЫ УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ 4 1.1 Область применения программы 4 1. Место учебной дисциплины в структуре образовательной программы 4 1.3 Цели и задачи учебной дисциплины

ПРОИЗВОДСТВЕННОЕ ОБОРУДОВАНИЕ И ИНСТРУМЕНТЫ Методические указания и контрольные задания по дисциплине «Производственное оборудование и инструменты» V V V V S пр Министерство образования и науки РФ ФГБОУ

ДЛЯ ВУЗОВ Ä.Â. Êîæåâíèêîâ, Â.À. Ãðå èøíèêîâ, Ñ.Â. Êèðñàíîâ, Ñ.Í. Ãðèãîðüåâ, À.Ã. Ñõèðòëàäçå ÐÅÆÓÙÈÉ ÈÍÑÒÐÓÌÅÍÒ Ïîä îáùåé ðåäàêöèåé ïðîôåññîðà äîêòîðà òåõíè åñêèõ íàóê Ñ.Â. Êèðñàíîâà Èçäàíèå 4-å, ïåðåðàáîòàííîå

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ ТУЛЬСКОЙ ОБЛАСТИ Государственная профессиональная образовательная организация Тульской области «Тульский государственный машиностроительный колледж имени Никиты Демидова» (ГПОО

Министерство образования республики Беларусь Учреждение образования Брестский государственный технический университет «УТВЕРЖДАЮ» Ректор УО «БрГТУ» П.С.Пойта 2016 г. ПРОГРАММА вступительного испытания

МИНИСТЕРСТВО СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ Московский государственный агроинженерный университет им. В.П. Горячкина Ф а к у л ь т е т з а о ч н о г о о б р а з о в а н и я К а ф е д р а т е

МЕТАЛЛОРЕЖУЩИЕ СТАНКИ И ИНСТРУМЕНТ Методические указания и контрольные задания по дисциплине «Станки и инструмент» V V V V S пр Министерство образования РФ Сибирская государственная автомобильно-дорожная

1. Цели освоения дисциплины Цель освоения дисциплины «Режимы процессов формообразования» являются формирование у студентов комплекса знаний о назначении режимов резания для различных операций механической

Министерство образования Республики Беларусь Филиал учреждения образования «Брестский государственный технический университет» Политехнический колледж УТВЕРЖДАЮ Зам. директора по учебной работе С.В. Маркина

СОДЕРЖАНИЕ РАБОЧЕЙ ПРОГРАММЫ ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО МОДУЛЯ ПМ.04 Выполнение работ на сверлильных, токарных, фрезерных, копировальных, шпоночных и шлифовальных станках ПМ.04 Выполнение работ на сверлильных,

Оглавление Предисловие...9 Введение...11 Глава 1. Инструментальные материалы...13 1.1. Основные свойства инструментальных материалов...13 1.2. Углеродистые и легированные инструментальные стали...14 1.3.

1. Цели освоения дисциплины Целью освоения дисциплины «Оборудование машиностроительных производств» является овладение знаниями по устройству, наладке и эксплуатации технологического оборудования различного

МИНИСТЕРСТВО СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ «РОССИЙСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АГРАРНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ МСХА имени К.А.

ПРОГРАММА ВСТУПИТЕЛЬНЫХ ИСПЫТАНИЙ Письменное испытание проводится по программе, базирующейся на основной образовательной программе бакалавриата по направлению 15.04.01 «Машиностроение» код и наименование

Министерство образования Республики Беларусь Учреждение образования Мозырский государственный педагогический университет имени И.П. Шамякина. УТВЕРЖДАЮ: Проректор по учебной работе И.М. Масло 2010г. Регистрационный

М ИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ Ф едеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высш его профессионального образования «Томский государственны й педагогический

МИНИСТЕРСТВО СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ ТЕРСКИЙ ФИЛИАЛ ФЕДЕРАЛЬНОГО ГОСУДАРСТВЕННОГО БЮДЖЕТНОГО ОБРАЗОВАТЕЛЬНОГО УЧРЕЖДЕНИЯ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ «КАБАРДИНО-БАЛКАРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ

ТЕХНОЛОГИЯ МАШИНОСТРОЕНИЯ Понятие о производственном и технологическом процессах. Структура технологического процесса (ГОСТ 3.1109-83). Виды и типы производства. Технологические характеристики типов производства

ДЕПАРТАМЕНТ ОБРАЗОВАНИЯ ГОРОДА МОСКВЫ Государственное бюджетное профессиональное образовательное учреждение города Москвы Пищевой колледж 33 РАБОЧАЯ ПРОГРАММА УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ ОП.02«Материаловедение»

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ УДМУРТСКОЙ РЕСПУБЛИКИ Бюджетное образовательное учреждение среднего профессионального образования Удмуртской Республики «ИЖЕВСКИЙ ИНДУСТРИАЛЬНЫЙ ТЕХНИКУМ» РАБОЧАЯ ПРОГРАММА

Каспийский государственный университет технологий и инжиниринга имени Ш. Есенова Кафедра «Нефтегазовое машиностроение» Государственный экзамен по профилирующей дисциплине специальности 5В071200 Машиностроение

Программа вступительного испытания по направлению подготовки для поступающих на 1 курс по программе магистратуры МГТУ «СТАНКИН» в 2017 г. направление подготовки 15.04.05 «Конструкторско-технологическое

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ «МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ МАШИНОСТРОИТЕЛЬНЫЙ

Место дисциплины в структуре образовательной программы Дисциплина «Методы деталей, станки и инструмент» является дисциплиной вариативной части. Рабочая программа составлена в соответствии с требованиями

Цели и задачи дисциплины. Дать студентам основы знаний о современном машиностроительном производстве и технологических процессах изготовления изделий в машиностроении.. Дать базовые знания по специальным

1 Цели и задачи дисциплины 1.1 Дать студентам основы знаний о современном машиностроительном производстве и технологических процессах изготовления изделий в машиностроении. 1.2 Дать базовые знания по специальным

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Казанский национальный исследовательский технический университет им. А.Н. Туполева КАИ» (КНИТУ КАИ) Зеленодольский

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ «ТЮМЕНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НЕФТЕГАЗОВЫЙ УНИВЕРСИТЕТ» ИНСТИТУТ ПРОМЫШЛЕННЫХ ТЕХНОЛОГИЙ

Аннотация рабочей программы дисциплины «Б1.В.14 МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ И ТЕХНОЛОГИЯ КОНСТРУКЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ» 1 Цель и задачи освоения дисциплины Целью освоения дисциплины Б1.В.14 «Материаловедение и технология

МИНОБРНАУКИ РОССИИ государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Кузбасская государственная педагогическая академия» (КузГПА) Технолого-экономический факультет Кафедра

Ид занятия Форма проведения Количеств о часов Количеств о часов ид Форма Структура и содержание программы «Токарь» п/п Тема занятия, содержание Аудиторная работа Самост оятель ная работа Контроль знаний

Оглавление Предисловие...... 3 Р а зд е л I, М а т ер и а л о в ед ен и е 1. Основные сведения о свойствах и методах испытания металлов и сплавов... 6 1.1. Классификация металлических материалов...6 1.2.

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Тюменский государственный нефтегазовый университет» Институт промышленных

Байкалова В.Н. Приходько И.Л. Колокатов А.М. Основы технического нормирования труда в машиностроении: Учебное пособие. М.: ФГОУ ВПО МГАУ 2005. 105 с. ПРИЛОЖЕНИЯ 2 Формулы основного времени ПРИЛОЖЕНИЕ 1

УДК 621.9 ББК 34.5 Ч-77 Металлообрабатывающие станки, режущий и мерительный инструменты: рабочая программа по учебной практике / Чихранов А.В. Димитровград: Технологический институт филиал ФГОУ ВПО «Ульяновская

1 Цели и задачи дисциплины 1.1 Изучение основ технологической науки и практики. 1. Приобретение навыков разработки технологических процессов механическоой обработки деталей и сборки узлов автомобилей.

Министерство образования и науки Российской Федерации Федеральное агентство по образованию Южно-Уральский государственный университет Кафедра «Технология машиностроения» 621(07) Ф157 С.А. Фадюшин, Д.Ю.

МИНОБРНАУКИ РОССИИ ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ «ВОРОНЕЖСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ» БОРИСОГЛЕБСКИЙ ФИЛИАЛ (БФ ФГБОУ ВО «ВГУ») УТВЕРЖДАЮ Декан

Министерство образования Иркутской области ГБПОУИО «Иркутский авиационный техникум» Утверждаю Зам. директора по УР Коробкова Е.А. «3» августа 205 г. КАЛЕНДАРНО-ТЕМАТИЧЕСКИЙ ПЛАН на 205-206 учебный год

«Утверждаю» Ректор университета А. В. Лагерев «19» 09 2007 г. ТЕХНОЛОГИЯ КОНСТРУКЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ РЕЖУЩИЙ ИНСТРУМЕНТ И ЕГО ОСНОВНЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ И ГЕОМЕТРИЯ Методические указания к выполнению лабораторной

Комитет образования ЕАО Областное государственное профессиональное образовательное бюджетное учреждение «Политехнический техникум» Рассмотрено на заседании ПЦК Утверждено зам. директора по ООД (протокол

ПУБЛИЧНОЕ АКЦИОНЕРНОЕ ОБЩЕСТВО «КАМАЗ» Ремонтно-инструментальный завод Изготовление инструмента 2017 Сверла спиральные Сверла шнековые Сверла с утолщенной сердцевиной Сверла центровочные Сверла спиральные

Министерство образования и науки Российской Федерации Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Кубанский государственный университет» Филиал

ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ МЕХАНИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ ТИПОВЫХ ДЕТАЛЕЙ...8 Изготовление осей и валов...8 Заготовки и способы закрепления...8 Основные варианты изготовления осей и валов...9 Выбор оборудования

Металлообрабатывающее оборудование на сегодняшний день нашло широкое применение в различных промышленных отраслях: железнодорожной отрасли, энергетике, авиа и судостроении, строительстве, машиностроении и так далее.

Выбор станков напрямую зависит от объемов производства (механические, ручные, с ЧПУ, автоматические и так далее), необходимого качества детали и вида обработки.

Токарно-фрезерная обработка

Механическая обработка используется для того, чтобы производить новые поверхности. Работа состоит в разрушении слоя определенной области: при этом режущий инструмент осуществляет контроль степени деформации. Основным оборудованием для механической обработки металлов являются токарные и фрезерные станки, а также универсальные токарно-фрезерные обрабатывающие центры.

Токарная обработка - это процесс резания металла, осуществляемый при линейной подаче режущего инструментом при одновременном вращении заготовки.

Точение осуществляется срезанием с поверхности заготовки определенного слоя металла с помощью резцов, сверл или других режущих инструментов.

Главным движением при точении является вращение заготовки.

Движением подачи при точении является поступательное перемещение резца, которое может совершаться вдоль или поперек изделия, а также под постоянным или изменяющимся углом к оси вращения изделия.

Фрезерная обработка - это процесс резания металла, осуществляемый вращающимся режущим инструментом при одновременной линейной подаче заготовки.

Материал с заготовки снимают на определенную глубину фрезой, работающей либо торцовой стороной, либо периферией.

Главным движением при фрезеровании является вращение фрезы.

Движением подачи при фрезеровании является поступательное перемещение обрабатываемой детали.

Токарно-фрезерная обработка металлов выполняется с помощью универсальных обрабатывающих центров с числовым программным управлением (ЧПУ), позволяющих выполнять сложнейшую высокоточную обработку без учета человеческого фактора. ЧПУ предполагает, что каждым этапом выполняемых работ управляет компьютер, которому задается определенная программа. Обработка детали на станке с ЧПУ обеспечивает максимально точные размеры готового изделия, т.к. все операции выполняются с одной установки обрабатываемой заготовки.

Электроэрозионная обработка

Суть метода электроэрозионной обработки (резки) заключается в полезном использовании электрического пробоя при обработке поверхности.

При сближении электродов, находящихся под током, происходит разряд, разрушительное воздействие которого проявляется на аноде, которым служит обрабатываемый материал.

Межэлектродное пространство заполняется диэлектриком (керосином, дистиллированной водой или специальной рабочей жидкостью), в котором разрушающее воздействие на анод значительно более действенно, чем в воздухе. Диэлектрик также играет роль катализатора процесса распада материала, т. к. он - при разряде в зоне эрозии - превращается в пар. При этом происходит «микровзрыв» пара, который также разрушает материал.

Важнейшим преимуществом проволочно-вырезных станков является малый радиус эффективного сечения инструмента (проволоки), а также возможность точного пространственного ориентирования режущего инструмента. В силу этого возникают уникальные возможности для изготовления точных деталей в широком диапазоне размеров с достаточно сложной геометрией.

Для некоторых изготавливаемых деталей применение электроэрозионной обработки является предпочтительным, в сравнении с другими видами обработки.

Электроэрозионные проволочно-вырезные станки позволяет рационально осуществить операции по:

изготовлению деталей со сложной пространственной формой и повышенными требованиями к точности и чистоте обработки, в том числе деталей из металла с повышенной твердостью и хрупкостью;

изготовлению фасонных резцов, матриц, пуансонов, вырубных штампов, лекал, копиров и сложных пресс-форм в инструментальном производстве.

Гидроабразивная обработка

Гидроабразивная обработка металла – это один из наиболее высокотехнологических процессов, обладающий высокими показателями точности и экологичности производства. Процесс гидроабразивной резки заключается в обработке заготовки тонкой струей воды под большим давлением с добавлением абразивного материала (например, мельчайший кварцевый песок). Технологический процесс гидроабразивной резки является очень точным и качественным способом обработки металла.

В процессе гидроабразивной обработки вода смешивается в специальной камере с абразивом и проходит через очень узкое сопло режущей головки под высоким давлением (до 4000 бар). Гидроабразивная смесь выходит из режущей головки со скоростью, превышающей скорость звука (часто более чем в 3 раза).

Наиболее производительное и универсальное оборудование – это системы консольного и портального типа. Такое оборудование идеально подходит, например, для аэрокосмической и автомобильной промышленности; оно может широко использоваться в любых других отраслях.

Гидроабразивный раскрой является безопасным способом обработки. Резка водой не производит вредных выделений и (за счет возможности получения узкого реза) экономично расходует обрабатываемый материал. Hет зон термического воздействия, закаливания. Небольшая механическая нагрузка на материал облегчает обработку сложных деталей, особенно с тонкими стенками.

Одним из важнейших преимуществ водоструйной технологии является возможность обработки практически любых материалов. Данное свойство делает технологию гидроабразивной резки незаменимой в ряде технологических производств и делает ее применимой практически в каждом производстве.

Лазерная обработка

Лазерная обработка материалов включает в себя резку и раскрой листа, сварку, закалку, наплавку, гравировку, маркировку и другие технологические операции.

Использование лазерной технологии обработки материалов обеспечивает высокую производительность и точность, экономит энергию и материалы, позволяет реализовать принципиально новые технологические решения и использовать труднообрабатываемые материалы, повышает экологическую безопасность предприятия.

Лазерная резка осуществляется путём сквозного прожига листовых металлов лучом лазера. В процессе резки, под воздействием лазерного луча материал разрезаемого участка плавится, возгорается, испаряется или выдувается струей газа. При этом можно получить узкие резы с минимальной зоной термического влияния.

Такая технология имеет ряд очевидных преимуществ перед многими другими способами раскроя:

отсутствие механического контакта позволяет обрабатывать хрупкие и деформирующиеся материалы;

обработке поддаются материалы из твердых сплавов;

возможна высокоскоростная резка тонколистовой стали;

Для резки металлов применяют технологические установки на основе твердотельных, волоконных лазеров и газовых CO 2 -лазеров, работающих как в непрерывном, так и в импульсно-периодическом режимах излучения. Сфокусированный лазерный луч, обычно управляемый компьютером, обеспечивает высокую концентрацию энергии и позволяет разрезать практически любые материалы независимо от их теплофизических свойств.

Благодаря высокой мощности лазерного излучения обеспечивается высокая производительность процесса в сочетании с высоким качеством поверхностей реза. Легкое и сравнительно простое управление лазерным излучением позволяет осуществлять лазерную резку по сложному контуру плоских и объемных деталей и заготовок с высокой степенью автоматизации процесса.

Обработка металла берет начало в доисторический период, когда древние люди научились отливать из меди орудья труда и наконечники стрел. Так началась эпоха металла, ископаемого которое и по сей день остается актуальным. Сегодня новые технологии обработки металла позволяют создавать различные сплавы, изменять технологические свойства, получать сложные формы и конструкции.

В наши дни самым востребованным материалом является железо. На его основе отливают множество сплавов с различным содержанием углерода и легирующих добавок. Кроме стали, в промышленности широко применяют цветные металлы, которые также используются в широком разнообразии сплавов. Каждый сплав характеризуется не только эксплуатационными свойствами, но и технологическими, что и определяет способ его обработки:

• литье;
• термическая обработка;
• механическая обработка резанием;
• холодная или горячая деформация;
• сваривание.

Литье – это самый первый способ, который стал применять человек. Первой была медь, а выплавлять железо из руды в сыродутной печи начали в XII веке до н. э. Современные технологии позволяют получать различные сплавы, рафинировать и раскислять металл. Например, раскисление меди фосфором делает ее более пластичной, а переплавка в инертной среде повышает электропроводимость.

Последними достижениями в металлургии стали появление новых сплавов. Разработаны новые, более качественные марки нержавеющей высоколегированной стали аустенитного и ферритного класса. Появились более долговечные и устойчивые к коррозии жаростойкие, жаропрочные, кислотостойкие и пищевые стали AISI 300-ой и 400-ой серии. Некоторые сплавы были усовершенствованны и в их состав в качестве стабилизатора введен титан.

В цветной металлургии также были получены сплавы с оптимальными характеристиками для той или иной отрасли. Вторичный алюминий общего назначения 1105, алюминий высокой чистоты А0 для пищевой промышленности, авиалиний, среди которого наиболее востребованы в авиационной промышленности марки АВ, АД31 и АД 35, устойчивый к морской воде корабельный алюминий 1561 и АМг5, свариваемые алюминиевые сплавы легированные магнием или марганцем, жаропрочные алюминии, такие как АК4. Широкий спектр сплавов на основе меди – бронза и латунь также отличаются характерными особенностями и удовлетворяют все потребности народного хозяйства.

Формирование технологических характеристик сплава

На современном рынке металлопроката представлены различные полуфабрикатные изделия из различных сплавов стали и цветмета. При этом одна и та же марка может предлагаться в различном технологическом состоянии.

Термическая обработка

Посредством термической обработки сплав может доводиться до максимально жесткого и прочного состояния или наоборот до более пластичного. Твердое состояние «Т» ‒ термически закаленный, достигается нагревом до определенной температуры и последующим резким охлаждением в воде или масле. Мягкое состояние «М» ‒ термически отожженный, когда после нагрева остывание производится медленно. Для алюминия также существуют термические методы естественного и искусственного старения.

Для каждой марки определены свои режимы термообработки, изучены влияния напряжения на коррозионные свойства, что также позволяет формировать технологические процессы.

Упрочнение давлением

Этот способ был известен еще нашим предкам. Кузнецы увеличивали плотность материала, куя его на холодную. Это называлось отклепать косу или клинок. Сегодня этот процесс получил название ‒ нагартовка, которая в маркировке проката обозначается «Н». Современные технологии позволяют получать механическое упрочнение любой степени с высокой точностью. Например, «Н2» ‒ полунагартовка, «Н3» ‒ треть нагартовка и т. д.

Метод заключается в максимально возможном механическом обжатии с последующим частичным отожжением до необходимого технологического состояния.

Химическая обработка

Травление поверхности химическими реактивами. Способ применяется для изменения зернистости поверхности и придания ей матового или блестящего оттенка. Обычно методика используется как доработка поверхности проката, произведенного горячей деформацией.

Защита от коррозии

Кроме покрытия защитными лаками или композита с пластиком, в современной металлургии применяют 4 основных способа:

• анодирование – анодная поляризация в растворе электролита с целью получения оксидной пленки, защищающей от коррозии;
• пассивирование – защитный пассивный слой появляется вследствие воздействия окисляющих агентов;
• гальванический метод покрытия одного металла другим. Процесс достигается за счёт электролиза. В частности, покрытие стали никелем, оловом, цинком и другими металлами, устойчивыми к коррозии;
• плакирование – применяется для защиты алюминиевых сплавов, недостаточно устойчивых к коррозии. Методика заключается в механическом покрытии слоем чистого алюминия (прокатом, волочением).

Технология биметаллов

Метод основан на сращивании различных металлов посредством возникновения между ними диффузионной связи. Его суть состоит в необходимости получения материала, обладающего качествами двух элементов. Например, высоковольтные провода должны быть достаточно прочными и характеризоваться высокой электропроводимостью. Для этого сращивают сталь и алюминий. Стальная сердцевина провода принимает на себя механическую нагрузку, а алюминиевая оболочка становится превосходным проводником. В термометрической технике используют биметаллы с различным коэффициентом термического расширения.

В России биметаллы также используются для чеканки монет.

Механическая обработка

Это неотъемлемая часть любого металлообрабатывающего производства, которая выполняется режущим инструментом: резка, рубка, фрезеровка, сверление и др. На современном производстве применяются высокоточные и высокопроизводительные станки и комплексы с ЧПУ. При этом до недавнего времени новые технологии в обработке металлов были недоступны на строительных площадках при сборке металлоконструкций. Механизм выполнения производства работ по месту монтажа предусматривал применение ручных механических и электрических инструментов.

Сегодня разработаны специальные магнитные станки с программным управлением. Оборудование позволяет выполнять сверление на высоте под любым углом. Устройство полностью контролирует процесс, исключая неточности и ошибки, а также позволяет высверливать отверстия большого диаметра, что раннее на высоте было практически невозможно.

Обработка давлением

По способу обработка давлением различается на горячую и холодную деформацию, а по виду ‒ на штамповку, ковку, прокат, вытяжку и высадку. Здесь также внедрена механизация и компьютеризация производства. Это значительно снижает себестоимость продукта, в то же время повышает качество и производительность. Недавним достижением в области холодной деформации стала холодная ковка. Специальное оборудование позволяет с минимальными затратами производить высокохудожественные и одновременно функциональные элементы декора.

Сваривание

Среди ставших уже традиционными методами можно выделить электродуговую, аргонодуговую, точечную, роликовую и газовую сварку. Разделить сварочный процесс можно также на ручной, автоматический и полуавтоматический. При этом для высокоточных процессов сварки применяются новые методы.

Благодаря применению сфокусированного лазера появилась возможность производства сварочных работ на мелких деталях в радиоэлектронике или присоединение твердосплавных режущих элементов к различным фрезам.

В недалеком прошлом технология обходилась достаточно дорого, но с применением современного оборудования, в котором импульсный лазер заменили газовым, методика стала более доступной. Оборудование для лазерной сварки или резки также оснащается программным управлением, а при необходимости производится в вакууме или инертной среде

Плазменная резка

Если по сравнению с лазерной резкой плазменная отличается большей толщиной реза, то по экономичности в разы её превосходит. Это самый распространенный на сегодня метод серийного производства с высокой точностью повторения. Методика заключается в выдувании электрической дуги высокоскоростной струей газа. Уже существуют и ручные плазменные резаки, которые являются превосходящей альтернативой газовой резке.

Новейшие разработки в производстве сложных и малоразмерных деталей

Какая бы совершенная не была механическая обработка у нее есть свой предел по минимальным габаритам производимой детали. В современной радиоэлектронике используются многослойные платы, содержащие сотни микросхем, каждая из которых содержит тысячи микроскопических деталей. Производство таких деталей может показаться волшебством, но это возможно.

Электроэрозионный метод обработки

Технология основана на разрушении и выпаривании микроскопических слоев металла электрической искрой.

Процесс выполняется на роботизированном оборудовании и контролируется компьютером.

Ультразвуковой метод обработки

Этот способ похож на предыдущий, но в нем разрушение материала происходит под воздействием высокочастотных механических колебаний. В основном ультразвуковое оборудование применяют для разделительных процессов. При этом ультразвук используется и в других областях металлообработки ‒ в очистке металла, изготовлении ферритовых матриц и др.

Нанотехнологии

Метод фемтосекундной лазерной абляции остается актуальным способом получения в металле наноотверстий. При этом появляются новые, менее затратные и более эффективные технологии. Изготовление металлических наномембран путем пробивания отверстий методом ионного травления. Отверстия получаются диаметром 28,98 нм с плотностью 23,6х10 6 на мм 2 .

К тому же ученые из США разрабатывают новый, более прогрессивный способ получение металлического массива наноотверстий методом испарения металла по шаблону из кремния. В наши дни свойства таких мембран изучаются с перспективой применения в солнечных батареях.

Обработку металла в современной промышленности принято различать по видам и методам. Наибольшее число видов обработки имеет самый "древний", механический метод: точение, сверление, растачивание, фрезерование, шлифование, полирование и т. д. Недостаток механической обработки - большие отходы металла в стружку, опилки, угар. Более экономный метод - штамповка, применяемая в меру развития производства стального листа. По за последние десятилетия появились новые методы, расширившие возможности металлообработки,- электрофизические и электрохимические.

В предыдущих статьях вы познакомились со штамповкой и резанием металлов. А теперь мы расскажем вам об электрофизических методах (электроэрозионном, ультразвуковом, световом, электроннолучевом) и электрохимических.

Электроэрозионная обработка

Все знают, какое разрушительное действие может произвести атмосферный электрический разряд -молния. Но не каждому известно, что уменьшенные до малых размеров электрические разряды с успехом используются в промышленности. Они помогают создавать из металлических заготовок сложнейшие детали машин и аппаратов.

На многих заводах сейчас работают станки, у которых инструментом служит мягкая латунная проволочка. Эта проволочка легко проникает в толщу заготовок из самых твердых металлов и сплавов, вырезая детали любой, порой прямо-таки причудливой формы. Как же это достигается? Присмотримся к работающему станку. В том месте, где инструмент-проволочка ближе всего расположен к заготовке, мы увидим светящиеся искорки-молнии, которые ударяют в заготовку.

Температура в месте воздействия этих электрических разрядов достигает 5000-10000° С. Ни один из известных металлов и сплавов не может противостоять таким температурам: они мгновенно плавятся и испаряются. Электрические заряды как бы "разъедают" металл. Поэтому и сам способ обработки получил название электроэрозионного (от латинского слова "эрозия" - "разъедание").

Каждый из возникающих разрядов удаляет маленькую частичку металла, и инструмент постепенно погружается в заготовку, копируя в ней свою форму.

Разряды между заготовкой и инструментом в электроэрозионных станках следуют один за другим с частотой от 50 до сотен тысяч в секунду в зависимости от того, какую скорость обработки и чистоту поверхности мы хотим получить. Уменьшая мощность разрядов и увеличивая частоту их следования, металл удаляют все меньшими частицами; при этом повышается чистота обработки, но уменьшается ее скорость. Действие каждого из разрядов должно быть кратковременным, чтобы испаряющийся металл сразу же охлаждался и не мог соединиться вновь с металлом заготовки.

Схема работы электроэрозионного станка для контурного вырезания отверстий сложных профилей. Нужную работу здесь производит электрический разряд, возникающий между инструментом - латунной проволокой и деталью.

При электроэрозионной обработке заготовку детали и инструмент из тугоплавкого или хорошо проводящего тепло материала присоединяют к источнику электрического тока. Чтобы действие разрядов тока было кратковременным, их периодически прерывают либо отключением напряжения, либо быстрым перемещением инструмента относительно поверхности обрабатываемой заготовки. Необходимое охлаждение выплавляемого и испаряемого металла, а также его удаление из рабочей зоны достигаются погружением обрабатываемой заготовки в токоне-проводящую жидкость - обычно машинное масло, керосин. Отсутствие токопроводимости у жидкости способствует тому, что разряд действует между инструментом и обрабатываемой заготовкой при очень малых расстояниях (10-150 мкм), т. е. только в том месте, к которому подведен инструмент и которое мы хотим подвергнуть действию тока.

Электроэрозионный станок обычно имеет устройства для перемещения инструмента в нужном направлении и источник электрического питания, возбуждающий разряды. В станке, имеется также система автоматического слежения за размером промежутка между обрабатываемой заготовкой и инструментом; она сближает инструмент с заготовкой, если этот промежуток чрезмерно велик, или отводит его от заготовки, если он слишком мал.

Как правило, электроэрозионный способ применяют в тех случаях, когда обработка на металлорежущих станках затруднена или невозможна. из-за твердости материала или когда сложная форма обрабатываемой детали не позволяет создать достаточно прочный режущий инструмент.

В качестве инструмента может использоваться не только проволочка, но и стержень, диск и др. Так, используя инструмент в виде стержня сложной объемной формы, получают как бы оттиск его в обрабатываемой заготовке. Вращающимся диском прожигают узкие щели и режут прочные металлы.

Электроэрозионный станок.

Существует несколько разновидностей электроэрозионного метода, каждая из которых обладает своими свойствами. Одни разновидности этого метода применяются для прожигания сложнофасонных полостей и вырезания отверстий, другие - для разрезания заготовок из жаропрочных и титановых сплавов и т. д. Перечислим некоторые из них.

При электроискровой обработке электрическим способом возбуждаются кратковременные искровые и искро-дуговые разряды температурой до 8000-10 000° С. Электрод-инструмент подключается к отрицательному, а обрабатываемая заготовка - к положительному полюсу источника электрического питания.

Электроимпульсную обработку производят электрические возбуждаемые и прерываемые дуговые разряды температурой до 5000° С. Полярность электрода-инструмента и обрабатываемой детали обратная по отношению к электроискровой обработке.

При анодно-механической обработке употребляют электрод-инструмент в виде диска или бесконечной ленты, который быстро перемещается относительно заготовки. При этом методе используют специальную жидкость, из которой на поверхность заготовки выпадает токонепроводящая пленка. Электрод-инструмент процарапывает пленку, и в местах, где на заготовке обнажилась поверхность, возникают разрушающие ее дуговые разряды. Они и производят нужную работу.

Еще более быстрое перемещение электрода, охлаждающее его поверхность и прерывающее дуговые разряды, применено при электроконтактной обработке, осуществляемой обычно в воздухе или в воде.

В нашей стране выпускают целый набор электроэрозионных станков для обработки самых различных деталей, начиная с очень маленьких и кончая крупными, массой до нескольких тонн.

Электроэрозионные станки работают сейчас во всех отраслях машиностроения. Так, на автомобильных и тракторных заводах их используют при изготовлении штампов коленчатых валов, шатунов и других деталей, на авиазаводах обрабатывают на электроэрозионных станках лопатки турбореактивных двигателей и детали гидроаппаратуры, на заводах электронных приборов - детали радиоламп и транзисторов, магниты и пресс-формы, на металлургических комбинатах разрезают прутки проката и слитки из особо твердых металлов и сплавов.

Работает ультразвук

Еще сравнительно недавно никто не мог и предположить, что звуком станут измерять глубину моря, сваривать металл, сверлить стекло и дубить кожи. А сейчас звук осваивает все новые и новые профессии.

Что же такое звук и благодаря чему он стал незаменимым помощником человека в ряде важнейших производственных процессов?

Звук - это упругие волны, распространяющиеся в виде чередующихся сжатий и разрежений частичек среды (воздуха, воды, твердых тел и т. д.). Измеряется частота звука количеством сжатий и разрежений: каждое сжатие и последующее разрежение образуют одно полное колебание. За единицу частоты звука принято полное колебание, которое совершается в 1 с. Эта единица называется герцем (Гц).

Звуковая волна несет с собой энергию, которая определяется как сила звука и за единицу которой принят 1 Вт/см 2 .

Человек воспринимает колебания различной частоты как звуки разной высоты. Низким звукам (бой барабана) соответствуют низкие частоты (100-200 Гц), высоким (свисток) - большие частоты (около 5 кГц, или 5000 Гц). Звуки ниже 30 Гц называются инфразвуками, а выше 15-20 кГц - ультразвуками. Ультразвуки и инфразвуки человеческое ухо не воспринимает.

Ухо человека приспособлено к восприятию звуковых волн очень малой силы. Например, раздражающий нас громкий крик имеет интенсивность, измеряемую нановаттами на квадратный сантиметр (нВт/см 2), т. е. миллиардными долями Вт/см 2 . Если превратить в тепло энергию от громкого одновременного разговора всех жителей Москвы в течение суток, то ее окажется недостаточно даже для того, чтобы вскипятить ведро воды. Такие слабые звуковые волны нельзя использовать для выполнения каких-либо производственных процессов. Конечно, искусственным путем можно создать звуковые волны во много раз более сильные, но они разрушат орган слуха человека, приведут к глухоте.

В области инфразвуковых частот, которые не опасны для уха человека, создать мощные колебания искусственным способом очень сложно. Иное дело -ультразвук. Сравнительно просто можно получить от искусственных источников ультразвук интенсивностью в несколько сотен Вт/см 2 , т. е. в 10 12 раз больше допустимой интенсивности звука, и этот ультразвук совершенно безвреден для человека. Поэтому, если говорить точнее, не звук, а ультразвук оказался тем мастером-универсалом, который нашел такое широкое применение в промышленности (см. т. 3 ДЭ, ст. "Звук").

Здесь мы расскажем только об использовании ультразвуковых колебаний в станках для обработки хрупких и твердых материалов. Как же устроены и работают такие станки?

Ультразвуковой станок.

Схема процесса ультразвуковой обработки.

Сердцем станка является преобразователь энергии высокочастотных колебаний электрического тока. Ток поступает на обмотку преобразователя от электронного генератора и превращается в энергию механических (ультразвуковых) колебаний той же частоты. Эти превращения происходят в результате магнитострикции - явления, которое заключается в том, что ряд материалов (никель, сплав железа с кобальтом и др.) в переменном магнитном поле изменяют свои линейные размеры с той же частотой, с которой изменяется поле.

Таким образом, высокочастотный электрический ток, проходя по обмотке, создает переменное магнитное поле, под воздействием которого колеблется преобразователь. Но получаемые амплитуды колебаний малы по размеру. Чтобы их увеличить и сделать пригодными для полезной работы, во-первых, настраивают всю систему в резонанс (добиваются равенства частоты колебаний электрического тока и собственной частоты колебаний преобразователя), а во-вторых, к преобразователю крепят специальный концентратор-волновод, который малые амплитуды колебаний на большей площади превращает в большие амплитуды на меньшей площади.

К торцу волновода присоединяют инструмент такой формы, какой хотят иметь отверстие. Инструмент вместе со всей колебательной системой прижимают с небольшим усилием к материалу, в котором надо получить отверстие, а к месту обработки подводят абразивную суспензию (зерна абразива меньше 100 мкм, смешанные с водой). Эти зерна попадают между инструментом и материалом, и инструмент, как отбойный молоток, вбивает их в материал. Если материал хрупкий, то зерна абразива откалывают от него микрочастицы размером 1-10 мкм. Казалось бы, немного! Но частиц абразива под инструментом сотни, и инструмент наносит 20 000 ударов в 1 с. Поэтому процесс обработки проходит достаточно быстро, и отверстие размером 20-30 мм в стекле толщиной 10-15 мм можно сделать за 1 мин. Ультразвуковой станок позволяет делать отверстия любой формы, причем даже в хрупких материалах, которые трудно обрабатывать.

Ультразвуковые станки широко применяются для изготовления твердосплавных матриц штампов, ячеек "памяти" вычислительных машин из феррита, кристаллов кремния и германия к полупроводниковым приборам и т. д.

Сейчас речь шла только об одном из многих случаев применения ультразвука. Однако он используется также для сварки, мойки, очистки, контроля, измерений и отлично выполняет эти свои обязанности. Ультразвук очень чисто "моет" и обезжиривает сложнейшие детали приборов, производит пайку и лужение алюминия и керамики, находит дефекты в металлических деталях, измеряет толщину деталей, определяет скорость течения жидкостей в разных системах и производит еще десятки других работ, которые без него не могут быть выполнены.

Электрохимическая обработка металлов

Если в сосуд с токопроводящей жидкостью ввести твердые проводящие пластинки (электроды) и подать на них напряжение, возникает электрический ток. Такие токопроводящие жидкости называются проводниками второго рода или электролитами. К их числу относятся растворы солей, кислот или щелочей в воде (или в других жидкостях), а также расплавы солей.

Электрохимический копировально-прошивочный станок.

Схема электролиза.

Схема электрохимической обработки отверстий сложных конфигураций в деталях.

Носителями тока в электролитах служат положительные и отрицательные частицы - ионы, на которые расщепляются в растворе молекулы растворенного вещества. При этом положительно заряженные ионы движутся к отрицательному электроду - катоду, отрицательные - к положительному электроду - аноду. В зависимости от химической природы электролита и электродов эти ионы либо выделяются на электродах, либо вступают в реакцию с электродами или растворителем. Продукты реакций либо выделяются на электродах, либо переходят в раствор. Это явление получило название электролиза.

Электролиз широко применяется в промышленности для изготовления металлических слепков с рельефных моделей, для нанесения защитных и декоративных покрытий на металлические изделия, для получения из расплавленных руд металлов, для очистки металлов, для получения тяжелой воды, в производстве хлора и др.

Одна из новых областей промышленного применения электролиза - электрохимическая размерная обработка металлов. Она основана на принципе растворения металла под действием тока в водных растворах солей.

Светолучевой станок для обработки алмазных фильтр.

Схема оптического квантового генератора: 1 - импульсная лампа; 2 - конденсатор; 3 - рубин; 4 - параллельные зеркала; 5 - линза.

При электрохимической размерной обработке электроды располагают в электролите на очень близком расстоянии друг от друга (50-500 мкм). Между ними под давлением прокачивают электролит. Благодаря этому металл растворяется чрезвычайно быстро, и если поддерживать постоянным расстояние между электродами, то на заготовке (аноде) можно получить достаточно точное отображение формы электрода-инструмента (катода).

Таким образом, с помощью электролиза можно сравнительно быстро (быстрее, чем механическим методом) изготавливать детали сложной формы, разрезать заготовки, делать в деталях отверстия или пазы любой формы, затачивать инструмент и т. д.

К преимуществам электрохимического метода обработки следует отнести, во-первых, возможность обрабатывать любые металлы, независимо от их механических свойств, во-вторых, то, что электрод-инструмент (катод) в процессе обработки не изнашивается.

Электрохимическая обработка производится на электрохимических станках. Их основные группы: универсальные копировально-прошивочные - для изготовления штампов, пресс-форм и других изделий сложной формы; специальные - для обработки лопаток турбин; заточные и шлифовальные - для заточки инструмента и плоского или профильного шлифования труднообрабатываемых металлов и сплавов.

Свет работает (лазер)

Вспомните "Гиперболоид инженера Гарина" А. Н. Толстого. Идеи, еще недавно считавшиеся фантастическими, становятся реальностью. Сегодня световым лучом прожигают отверстия в таких прочных и твердых материалах, как сталь, вольфрам, алмаз, и это уже никого не удивляет.

Всем вам приходилось, конечно, ловить солнечные зайчики или фокусировать линзой солнечный свет в маленькое яркое пятно и выжигать им разные рисунки на дереве. А вот на стальном предмете вы не сможете таким образом оставить какой-либо след. Конечно, если бы удалось сконцентрировать солнечный свет в очень маленькую точку, скажем, в неокольцо микрометров, то тогда удельная мощность (т. е. отношение мощности к площади) была бы достаточной, чтобы расплавить и даже испарить в этой точке любой материал. Но солнечный свет невозможно так сфокусировать.

Чтобы с помощью линзы сфокусировать свет в очень малое пятно и получить при этом большую удельную мощность, он должен обладать минимум тремя свойствами: быть монохроматическим, т. е. одноцветным, распространяться параллельно (иметь малую расходимость светового потока) и быть достаточно ярким.

Линза фокусирует лучи различного цвета на разном расстоянии. Так, лучи синего цвета собираются в фокус дальше, чем красного. Так как солнечный свет состоит из лучей различного цвета, от ультрафиолетового до инфракрасного, то и точно сфокусировать его не удается - фокусное пятно получается размытым, относительно большим. Очевидно, что монохроматический свет дает значительно меньшее по площади фокусное пятно.

Газовый лазер, применяемый для резки стекла, тонких пленок и тканей. В ближайшем будущем такие установки будут применяться для раскроя металлических заготовок значительной толщины.

Из геометрической оптики известно, что диаметр пятна света в фокусе тем меньше, чем меньше расходимость светового луча, падающего на линзу. Поэтому-то для поставленной нами цели необходимы параллельные лучи света.

И наконец, яркость нужна для того, чтобы создать в фокусе линзы большую удельную мощность.

Ни один из обычных источников света не обладает этими тремя свойствами одновременно. Источники монохроматического света маломощны, а мощные источники света, такие, как, например, электрическая дуга, имеют большую расходимость.

Однако в 1960 г. советские ученые - физики лауреаты Ленинской и Нобелевской премий Н. Г. Басов и А. М. Прохоров одновременно с лауреатом Нобелевской премии американским физиком Ч. Таунсом создали источник света, обладающий всеми необходимыми свойствами. Его назвали лазер, сокращенно от первых букв английского определения принципа его работы: light amplification by stimulated emission of radiation, т. е. усиление света с помощью стимулированного излучения. Другое название лазера - оптический квантовый генератор (сокращенно ОКГ).

Известно, Что всякое вещество состоит из атомов, а сам атом состоит из ядра, окруженного электронами. В обычном состоянии, которое называется основным, электроны так расположены вокруг ядра, что их энергия минимальна. Чтобы вывести электроны из основного состояния, необходимо сообщить им извне энергию, например осветить. Поглощение электронами энергии происходит не непрерывно, а отдельными порциями - квантами (см. т. 3 ДЭ, ст. "Волны и кванты"). Поглотившие энергию электроны переходят в возбужденное состояние, которое является неустойчивым. Через некоторое время они вновь возвращаются в основное состояние, отдавая поглощенную энергию. Этот процесс происходит не одномоментно. При этом оказалось, что возврат одного электрона в основное состояние и выделение- им при этом кванта света ускоряет (стимулирует) возврат в основное состояние других электронов, которые также выделяют кванты, и притом точно такие же по частоте и длине волны. Таким образом, мы получаем усиленный монохроматический луч.

Принцип работы светолучевого станка рассмотрим на примере ОКГ из искусственного рубина. Этот рубин получен синтетическим путем из окиси алюминия, в которой небольшое число атомов алюминия замещено атомами хрома.

В качестве внешнего источника энергии применяется импульсная лампа 1, подобная той, что используют для вспышки при фотографировании, но значительно более мощная. Источником питания лампы служит конденсатор 2. При излучении лампы атомы хрома, находящиеся в рубине 3, поглощают кванты света с длинами волн, которые соответствуют зеленой и синей частям видимого спектра, и переходят в возбужденное состояние. Лавинообразный возврат в основное состояние достигается с помощью-параллельных зеркал 4. Выделившиеся кванты света, соответствующие красной части спектра, многократно отражаются в зеркалах и, проходя через рубин, ускоряют возврат всех возбужденных электронов в основное состояние. Одно из зеркал делается полупрозрачным, и через него луч выводится наружу. Этот луч имеет очень малый угол расхождения, так как состоит из квантов света, многократно отраженных и не испытавших существенного отклонения от оси квантового генератора (см. рис. на стр. 267).

Такой мощный монохроматический луч с малой степенью расходимости фокусируется линзой 5 на обрабатываемую поверхность и дает чрезвычайно маленькое пятно (диаметром до 5-10 мкм). Благодаря этому достигается колоссальная удельная мощность, порядка 10 12 -10 16 Вт/см 2 . Это в сотни миллионов раз превышает мощность, которую можно получить при фокусировании солнечного света.

Такой удельной мощности достаточно, чтобы в зоне фокусного пятна в тысячные доли секунды испарить даже такой тугоплавкий металл, как вольфрам, и прожечь в нем отверстие.

Сейчас светолучевые станки широко применяются в промышленности для получения отверстий в часовых камнях из рубина, алмазах и твердых сплавах, в диафрагмах из тугоплавких труднообрабатываемых металлов. Новые станки позволили в десятки раз повысить производительность, улучшить условия труда и в ряде случаев изготавливать такие детали,. которые другими методами получить невозможно.

Лазер не только производит размерную обработку микроотверстий. Уже созданы и успешно работают светолучевые установки для резания изделий из стекла, для микросварки миниатюрных деталей и полупроводниковых приборов и др.

Лазерная технология, в сущности, только появилась и на наших глазах становится самостоятельной отраслью техники. Можно не сомневаться, что с помощью человека лазер в ближайшие годы "освоит" десятки новых полезных профессий и станет трудиться в цехах заводов, лабораториях и на стройках наравне с резцом и сверлом, электрическими дугой и разрядом, ультразвуком и электронным лучом.

Электроннолучевая обработка

Задумаемся над проблемой: каким образом крохотный участок поверхности - квадратик со стороной 10 мм - из весьма твердого материала разрезать на 1500 частей? С такой задачей повседневно встречаются те, кто занят изготовлением полупроводниковых приборов - микродиодов.

Эта задача может быть решена с помощью электронного луча - ускоренных до больших энергий и сфокусированных в остронаправленный поток электронов.

Обработка материалов (сварка, резание и т. п.) пучком электронов совсем новая область техники. Она родилась в 50-х годах нашего века. Возникновение новых методов обработки, разумеется, не случайно. В современной технике приходится иметь дело с очень твердыми, труднообрабатываемыми материалами. В электронной технике, например, применяются пластинки из чистого вольфрама, в которых необходимо просверлить сотни микроскопических отверстий диаметром в несколько десятков микрометров. Искусственные волокна изготовляют с помощью фильер, которые имеют отверстия сложного профиля и столь малые, что волокна, протягиваемые через них, получаются значительно тоньше человеческого волоса. Электронной промышленности нужны керамические пластинки толщиной 0,25 мм. На них должны быть сделаны прорези шириной 0,13 мм, при расстоянии между их осями 0,25 мм.

Старой технологии обработки такие задачи не по плечу. Поэтому ученые и инженеры обратились к электронам и заставили их выполнять технологические операции резания, сверления, фрезерования, сварки, выплавки и очистки металлов. Оказалось, что электронный луч обладает заманчивыми для технологии свойствами. Попадая на обрабатываемый материал, он в месте воздействия способен нагреть его до 6000° С (температура поверхности Солнца) и почти мгновенно испарить, образовав в материале отверстие или углубление. В то же время современная техника позволяет довольно легко, просто и в широких пределах регулировать энергию электронов, а следовательно, и температуру нагрева металла. Поэтому поток электронов может быть использован для процессов, которые требуют различных мощностей и протекают при самых разных температурах, например для плавки и очистки, для сварки и резания металлов и т. п.

Электронный луч способен прорезать даже в самом твердом металле тончайшее отверстие. На рисунке: схема электронной пушки.

Чрезвычайно ценно также, что действие электронного луча не сопровождается ударными нагрузками на изделие. Особенно это важно при обработке хрупких материалов, таких, как стекло, кварц. Скорость обработки на электроннолучевых установках микроотверстий и очень узких щелей существенно выше, чем на обычных станках.

Установки для обработки электронным лучом -это сложные устройства, основанные на достижениях современной электроники, электротехники и автоматики. Основная их часть - электронная пушка, генерирующая пучок электронов. Электроны, вылетающие с подогретого катода, остро фокусируются и ускоряются специальными электростатическими и магнитными устройствами. Благодаря им электронный луч может быть сфокусирован на площадке диаметром менее 1 мкм. Точная фокусировка позволяет достигать и огромной концентрации энергии электронов, благодаря чему можно получить поверхностную плотность излучения порядка 15 МВт/мм 2 . Обработка ведется в высоком вакууме (остаточное давление примерно равно 7 МПа). Это необходимо, чтобы создать для электронов условия свободного, без помех, пробега от катода до заготовки. Поэтому установка снабжена вакуумной камерой и вакуумной системой.

Обрабатываемое изделие устанавливают на столе, который может двигаться ло-горизонтали и вертикали. Луч благодаря специальному отклоняющему устройству также может перемещаться на небольшие расстояния (3-5 мм). Когда отклоняющее устройство отключено и стол неподвижен, электронный луч может просверлить в изделии отверстие диаметром 5-10 мкм. Если включить отклоняющее устройство (оставив стол неподвижным), то луч, перемещаясь, будет действовать как фреза и сможет прожигать небольшие пазы различной конфигурации. Когда же нужно "отфрезеровать" более длинные пазы, то перемещают стол, оставляя луч неподвижным.

Интересна обработка материалов электронным лучом с помощью так называемых масок. В установке на подвижном столике располагаю* маску. Тень от нее в уменьшенном масштабе проектируется формирующей линзой на деталь, и электронный луч обрабатывает поверхность, ограниченную контурами маски.

Контролируют ход электронной обработки обычно с помощью оптического микроскопа. Он позволяет точно установить луч до начала обработки, например резания по заданному контуру и наблюдать за процессом. Электроннолучевые установки часто оснащаются программирующим устройством, которое автоматически задает темп и последовательность операций.

Обработка токами высокой частоты

Если тигель с помещенным в нем куском металла обмотать несколькими витками провода и пустить по этому проводу (индуктору) переменный ток высокой частоты, то металл в тигле начнет нагреваться и через некоторое время расплавится. Такова принципиальная схема применения токов высокой частоты (ТВЧ) для нагрева. Но что при этом происходит?

Например, разогреваемое вещество - проводник. Переменное магнитное поле, которое появляется при прохождении переменного тока по виткам индуктора, заставляет электроны свободно двигаться, т. е. порождает вихревые индукционные токи. Они и разогревают кусок металла. Диэлектрик же разогревается за счет того, что магнитное поле колеблет в нем ионы и молекулы, "раскачивает" их. А ведь вы знаете, что чем быстрее движутся частицы вещества, тем выше его температура.

Принципиальная схема действия установки для нагрева изделий токами высокой частоты.

Для высокочастотного нагрева сейчас наиболее широко применяются токи с частотой от 1500 Гц до 3 ГГц и выше. При этом нагревательные установки, использующие ТВЧ, нередко имеют мощность в сотни и тысячи киловатт. Их конструкция зависит от размеров и формы нагреваемых объектов, от их электрического сопротивления, от того, какой нагрев требуется - сплошной или частичный, глубокий или поверхностный, и от других факторов.

Чем больше размеры нагреваемого объекта и чем выше электрическая проводимость материала, тем более низкие частоты можно применять для нагрева. И наоборот, чем меньше электрическая проводимость, чем меньше габариты нагреваемых деталей, тем более высокие частоты необходимы.

Какие же технологические операции в современной промышленности осуществляются с помощью ТВЧ?

Прежде всего, как мы уже говорили, плавка. Высокочастотные плавильные печи сейчас работают на многих предприятиях. В них выплавляют высококачественные сорта стали, магнитные и жаростойкие сплавы. Часто плавка производится в разреженном пространстве - в глубоком вакууме. При вакуумной плавке получаются металлы и сплавы наивысшей чистоты.

Вторая важнейшая "профессия" ТВЧ - закаливание металла (см. ст. "Защита металла").

Многие важные детали автомобилей, тракторов, металлорежущих станков и других машин и механизмов теперь закаливаются токами высокой частоты.

Нагрев ТВЧ позволяет получить высококачественную скоростную пайку различными припоями.

ТВЧ нагревают стальные заготовки для обработки их давлением (для штамповки, ковки, накатки). При нагреве ТВЧ не образуется окалины. Это экономит металл, увеличивает срок службы штампов, улучшает качество поковок. Облегчается и оздоровляется труд рабочих.

До сих пор мы говорили о ТВЧ в связи с обработкой металлов. Но этим не ограничивается круг их " деятельности ".

Очень широко применяются ТВЧ и для обработки таких важных материалов, как пластмассы. На заводах пластмассовых изделий в установках ТВЧ нагревают заготовки перед прессованием. Хорошо помогает нагрев ТВЧ при склеивании. Многослойные небьющиеся стекла с пластмассовыми прокладками между слоями стекла изготавливают при нагреве ТВЧ в прессах. Так же, кстати, нагревают древесину при изготовлении древесностружечных плит, некоторые сорта фанеры и фасонные изделия из нее. А для сварки швов в изделиях из тонких листов пластмасс применяют специальные машины ТВЧ, напоминающие швейные. Этим способом изготавливают чехлы, футляры, коробки, трубы.

Последние годы все шире применяется нагрев ТВЧ в стекольном производстве - для сварки различных стеклянных изделий (труб, пустотелых блоков) и при варке стекла.

Нагрев ТВЧ имеет большие преимущества перед другими методами нагрева еще и потому, что в ряде случаев основанный на нем технологический процесс лучше поддается автоматизации.