Обработка листового металла

1. Физические основы процесса резания

2. Рубка листового металла

3. Рубка различных поверхностей и деталей

4. Сущность операции опиливание

5. Классификация напильников

6. Виды опиливания

3.1. Физические основы процесса резания

Режущая часть любого инструмента имеет форму клина. Благодаря клиновидной форме он может внедряться в обрабатываемый материал и производить его разделение.

Рассмотрим работу клина. Под действием силы Р на боковых поверхностях клина появятся нормальные силы

,

которые производят разделение частиц металла.

Рассмотрим, как влияет изменение угла заострения кли­на на условия резания. При = 60°, N = Р — нормальная си­ла равна действующей, при <60°, N>Р — имеется выигрыш в силе, при >60°, N<Р — для резания потребуется прило­жить большую внешнюю силу.

Следовательно, чтобы облегчить резание, нужно умень­шать угол заострения клина. Но тогда становятся меньше и размеры режущей части инструмента, а значит, и его прочность. Это ограничивает возможности уменьшения угла заточки. Выбор его величины определяется обрабатывае­мым материалом. В самом деле, чем материал тверже, тем он прочнее и тем большее усилие необходимо для резания.

Большее усилие потребует увеличения прочности инструмен­та, т. е. увеличения сечения его рабочей части. Поэтому для обработки твердых материалов необходимы большие углы заострения инструмента.

Для обработки мягких материалов потребное усилие меньше. Значит, можно снизить и требования к прочности инструментов — делать угол заострения меньше.

В процессе разделения металла на части трение возни­кает на обеих поверхностях клина. Оно будет оказывать зна­чительное сопротивление его внедрению в обрабатываемый материал. Когда обработка ведется посредством снятия стружки, инструмент наклоняется у обрабатываемой поверх­ности так, чтобы трение возникало только на одной поверхно­сти.

Поверхность инструмента, обращенная к обработанному материалу, называется задней. Она составляет с обрабо­танной поверхностью угол , называемый задним углом. Поверхность, по которой сходит стружка, называется передней. Угол между нею и перпендикуляром к обработан­ной поверхности называется передним углом. Передняя и задняя поверхности, пересекаясь, образуют режущую кромку (режущее лезвие). Угол между ними называется углом заострения.

Сумма углов рабочей части инструмента ++= 90°.

Рассмотрим влияние углов ,и на процесс резания. Задний угол придается инструменту для того, чтобы не было трения задней поверхности об обработанную поверхность. Он берется небольшим, иначе будет ослабляться режущая часть инструмента.

Поскольку задний угол для данного инструмента обычно постоянный, и сумма углов + также будет постоянной ве­личиной. Значит, с увеличением переднего угла уменьшается угол заострения и понижается усилие резания. Наоборот, при уменьшении переднего угла угол заострения увеличивается — возрастает усилие резания. Из сказанного ясно, что при реза­нии основное значение имеет угол наклона передней поверх­ности к обрабатываемой, называемый углом резания. Очевидно, что = +.

Под действием усилия резания передняя поверхность ин­струмента сжимает находящийся впереди слой металла. Ког­да возникающие при этом напряжения превысят предел проч­ности материала, происходит сдвиг (скалывание) его частиц и образуется элемент стружки.

При обработке вязких материалов (мягкая сталь, медь, алюминий, латунь) стружка имеет вид непрерывной, зави­вающейся в спираль, ленты и называется сливной. Более твердые материалы (сталь) дают стружку ска­лывания. Она со стороны режущей кромки имеет гладкую блестящую поверхность, с противоположной стороны — шероховатую с отдельными элементами. При реза­нии твердых хрупких материалов (чугун, бронза) получается стружка надлома, представляющая отдельные элементы неправильной формы.

В результате давления инструмента поверхностный слой упрочняется — получает наклеп.

В результате трения стружки и инструмента, деформации стружки и поверхностного слоя при резании образуется теп­лота, вызывающая нагрев заготовки и инструмента. При по­вышении температуры инструмент теряет твердость и перестает резать. Углеродистые инструментальные стали допу­скают температуру нагрева до 200...250° С, быстрорежущие стали — до 500...600°, твердые сплавы — до 800...1000° С.

Для уменьшения нагрева инструмента применяют охлаждающе-смазочные жидкости. Они отводят теп­лоту, создают между трущимися поверхностями пленки, раз­деляющие их и уменьшающие трение и износ.

3.2. Рубка листового металла

Рубкой называется операция по разделению на части или удалению лишних слоев материала. Она является пред­варительной, черновой операцией и предназначается для под­готовки поверхности к последующей обработке, когда нужно удалить большой припуск, наплывы или выступы, разделить на части, вырубить отверстие или заготовку из листа, прору­бить паз или канавку.

Достижимая точность при рубке — 0,5...1 мм.

Режущим инструментом при рубке являются зубило и крейцмейсель, ударным — молоток.

Листовой материал рубят в тис­ках по уровню губок. Для этого обрабатываемое изделие за­жимается так, чтобы разметочная линия совпала с уровнем губок, и зубило перемещают вдоль губки. При значительной ширине материала зубило поворачивают к себе на 35—45°. Лезвие идет при этом наискось и стружка слегка завивается.

Когда нужно разрубить металл в тисках, зубило устанав­ливают перпендикулярно к заготовке. Сильными ударами надрубают и затем разделяют заготовку.

Обрубание широких поверхностей. Небольшие детали за­крепляют в тисках так, чтобы разметочная линия была на 5...10 мм выше уровня губок. Крупные детали обрубают на верстаках или на месте их установки.

В местах, где начинается и заканчивается рубка, сначала делают фаску, чтобы инструмент плавно входил в работу. За­тем крейцмейселем прорубают канавки. Расстоя­ние между ними берется примерно равным 0,8 ширины лезвия зубила. Канавки не должны доходить на 0,5...1 мм до раз­меточной линии. Полученные гребни срубаются затем зубилом и вся плоскость обрубается начисто.

3.3. Рубка различных поверхностей и деталей

Прорубание канавок. Деталь закрепляется в тисках. Крейцмейсель берется с шириной лезвия, несколько меньшей ши­рины канавки.

Разрубание пруткового и листового материала. Прутковый материал разрубают на плите или наковальне. Размеченный по всему периметру пруток кладется на плиту, зубило уста­навливается вертикально, и сильными ударами пруток над­рубается с одной стороны. Затем он переворачивается и ру­бится с другой стороны. Зубило при этом охватывают всеми пальцами левой руки или держат неполным об­хватом. Когда остается тонкая перемычка, пру­ток кладут на край и обламывают. Круглые прутки повора­чивают после каждого удара.

Толстый листовой и полосовой материал рубят также и обламывают, перегибая несколько раз в одну и другую сторо­ну. Когда хотят при рубке получить ровную линию, зубило устанавливают сначала с небольшим уклоном, чтобы часть лезвия вошла в прорубленную канавку, затем придают ему вертикальное положение и наносят удар.

Листы толщиной до 2 мм прорубают с одного удара. Что­бы не повредить зубило, под лист подкладывают пластину из мягкой стали.

Вырубание заготовок из листового металла. Вырубание выполняется на плите. Установленное вертикально зубило ве­дут несколько отступая от разметочной линии, чтобы оставал­ся припуск для дальнейшей обработки. При толщи­не листа до 2 мм рубят до появления следа с противополож­ной стороны. Затем лист переворачивают и окончательно вырубают заготовку. Заготовки криволинейного очертания вы­рубают зубилом с закругленной режущей кромкой.

3.4. Сущность операции опиливание

Опиливанием называется способ резания, при котором осуществляется снятие слоя материала с по­верхности заготовки с помощью напильника.

Напильник – это многолезвийный режущий инструмент, обеспечивающий сравнительно высокую точность и малую шероховатость обрабатываемой поверхности заготовки (де­тали).

Опиливанием детали придают требуемую форму и раз­меры, производят пригонку деталей друг к другу при сбор­ке и выполняют другие работы. Напильниками обрабаты­вают плоскости, криволинейные поверхности, пазы, канав­ки, отверстия различной формы, поверхности, расположен­ные под разными углами, и т. д.

Припуски на опиливание составляют 0,5...0,025 мм. Точность обработки может достигать 0,2...0,05 мм, а в отдельных случаях – до 0,005 мм.

3.5. Классификация напильников

Напильник представляет собой стальной брусок определенного профиля и длины, на поверхности которого имеется насечка (нарезка).

Насечка может быть одинарной (простой), двойной (пе­рекрестной), рашпильной (точечной) или дуговой.

Напильники с одинарной насечкой снимают широкую стружку, равную длине всей насечки. Их применяют при опиливании мягких металлов.

Напильники с двойной насечкой используют при опи­ливании стали, чугуна и других твердых материалов, так как перекрестная насечка размельчает стружку, чем об­легчает работу.

Напильниками с рашпильной насечкой, имеющими меж­ду зубьями вместительные выемки, что способствует лучшему размещению стружки, обрабатывают очень мягкие металлы и неметаллические материалы.

Напильники с дуговой насечкой имеют большие впади­ны между зубьями, что обеспечивает высокую производи­тельность и хорошее качество обрабатываемых поверхнос­тей.

Напильники изготовляют из стали У13 или У13А. Пос­ле насечки зубьев напильники подвергают термической об­работке.

Ручки напильников изготовляют обычно из древесины (береза, клен, ясень и другие породы). Приемы насадки и снятия ручек показаны на рисунке. По назначению напильники делят на следующие груп­пы: общего назначения, специального назначения, надфи­ли, рашпили, машинные напильники.

Для общеслесарных работ применяют напильники об­щего назначения. По числу насечек на 1 см длины их под­разделяют на 6 номеров.

Напильники с насечкой № 0 и 1 (драчевые) имеют наи­более крупные зубья и служат для грубого (чернового) опиливания с точностью 0,5...0,2 мм. Напильники с на­сечкой № 2 и 3 (личные) служат для чистового опилива­ния деталей с точностью 0,15... 0,02 мм. Напильники с на­сечкой № 4 и 5 (бархатные) применяются для окончательной точной отделки изделий. Достигаемая точность обработки 0,01... 0,005 мм.

Длина напильников может составлять 100...400 мм.

По форме поперечного сечения инструменты подразде­ляются на плоские, квадратные, трехгранные, круглые, по­лукруглые, ромбические и ножовочные.

Для обработки мелких деталей служат малогабарит­ные напильники — надфили. Они изготовляются пяти но­меров, с числом насечек на 1 см длины до 112. Обработку закаленной стали и твердых сплавов производят специаль­ными надфилями, у которых на стальном стержне закреп­лены зерна искусственного алмаза.

3.6. Виды опиливания

В практике ручной обработки метал­лов встречаются следующие виды опиливания: опиливание плоскостей, сопряженных параллельных и перпендикуляр­ных поверхностей деталей, криволинейных (выпуклых или вогнутых) поверхностей, а также распиливание и припа­совка поверхностей.

Распиливанием называется обработка отверстий (пройм) различной формы и размеров при помощи на­пильников. По применяемому инструменту и приемам ра­боты распиливание аналогично опиливанию и является его разновидностью. Для распиливания применяются напиль­ники различных типов и размеров. Выбор напильников определяется формой и размерами проймы. Проймы с плоскими поверхностями и пазы обрабатываются плоски­ми напильниками, а при малых размерах — квадратными. Углы в проймах распиливаются трехгранными, ромбиче­скими, ножовочными и другими напильниками. Проймы криволинейной формы обрабатывают круглыми и полу­круглыми напильниками.

Припасовкой называется взаимная пригонка двух де­талей, сопрягающихся без зазора. Припасовывают как замкнутые, так и полузамкнутые контуры. Припасовка ха­рактеризуется большой точностью обработки. Из двух при­пасовываемых деталей отверстие принято называть, как и при распиливании, проймой, а деталь, входящую в прой­му, — вкладышем.

Улучшение условий и повышение производительности тру­да при опиливании металла достигается путем применения механизированных (электрических и пневматических) на­пильников, механизированных ручных опиловочных машинок, ши­роко распространенных на производстве.

Лекция 5 (2 часа)