Разделка исходных материалов на заготовки

Металл на мерные заготовки разрезают на токарно-винторезных станках, механических ножовках, дисковыми пилами, на нож­ницах и в штампах, анодно-механическим и другими способами. Применяют также ломку в хладноломах, кислородную и плазмен­ную резку.

Механические ножовки применяют для резки прутков диамет­ром или стороной квадрата до 220 мм. На механических ножовках можно также разрезать пачки прутков небольших сечений.

Стационарная механическая ножовка состоит из чугунной ста­нины 1 со столом 2 и хоботом 4. Хобот служит направляю­щей пильной рамы 3, в которой закреплено ножовочное полотно 5. Рама приводится в движение электродвигателем 8. Вместе с рамой ножовочное полотно 5 совершает возвратно-поступательное движе­ние и разрезает закрепленную на столе заготовку 6.

Ножовочные полотна изготовляют из сталей Р9 и 6ВФ толщи­ной 0,9—1,5 мм и длиной 450 мм. Охлаждают ножовочное полотно эмульсией, поступающей по трубе 7. Скорость резания стали с вре­менным сопротивлением разрыву 300—800 МПа составляет 20— 40 м/мин, для более прочных сталей — 10—15 м/мин.

Дисковые пилы обеспечивают получение заготовок с точными размерами по длине и ровную поверхность реза. Режущие диски диаметром до 400—500 мм изготовляют из инструментальной стали толщиной 1,0—3,5 мм. Диски большего диаметра изготовляют с сегментными вставками, включающими несколько зубьев из быст­рорежущей стали Р18.

Резку круглого сортового проката диаметром до 210 мм и квад­ратного сечения со стороной квадрата до 200 мм осуществляют пи­лами диаметром 660 мм. Ширина прореза при этом равна 6— 6,5 мм. Окружную скорость резания выбирают в зависимости от механических свойств разрезаемого материала. При резке материалов с временным сопротивлением разрыву 450 МПа окружную скорость резания принимают 25—30 м/мин, при 800—900 МПа—11— 13 м/мин. Охлаждают диски во время резания эмульсией или во­дой.

Рис. 4. Стационарная механическая Рис. 5. Схема работы кривошипных ножниц.

Наиболее производительной разделкой прутков на заготовки является резка на кривошипных ножницах. Рабочими деталями кривошипных ножниц являются нижний 5 и верхний 3 но­жи, регулируемый упор 4, прижим 2, ролики рольганга 7. Нижний нож закреплен на станине 6, верхний — на ползуне 8 ножниц. Пру­ток 1 подается по роликам рольганга до регулируемого упора, за­тем с помощью прижима пруток прижимается к нижнему ножу и ролику. В процессе резки ползун с верхним ножом движется вниз, а прижим препятствует опрокидыванию прутка ножами. Отрезае­мая заготовка нажимает на упор, который отходит от своего пер­воначального положения, и заготовка падает в тару. После этого упор под действием силы тяжести или противовеса возвращается в первоначальное положение, и цикл резки повторяется.

Процесс резки на ножницах при прижатии прутка прижимом 1, угле заострения ножей а = 90°, зазоре между ними б и расположе­нии разрезаемого прутка перпендикулярно ножам 2 и 4 протекает в три этапа.

На первом этапе в зонах, близлежащих к режущим кромкам ножей 2 я 4, происходит смятие и утяжка металла, т. е. металл, находящийся вблизи режущих кромок, но не подвергающийся непосредственному давлению ножей, утягивается сминаемыми сло­ями. В конце первого этапа утяжка достигает величины f . Одновременно со смятием и утяжкой происходит отгиб отрезаемой заготовки на угол ср.

На втором этапе происходит внедрение ножей в заготовку. При этом режущие кромки ножей перерезают волокна металла. На полученные при перерезании торцовые поверхности прутка действу­ют силы от боковых поверхностей N нижнего и верхне­го ножей. Эти силы способствуют разрыву волокон металла и об­разованию трещин, которые направлены наклонно в толщу метал­ла и опережают проникновение ножей.

На третьем этапе разрушение металла происходит у кромок верхнего ножа, так как здесь возникают дополнительные растяги­вающие напряжения от отгиба отрезаемой части заготовки вниз. Далее отрезаемая заготовка сдвигается и отделяется от прутка.

В процессе резки на торце заготовки могут образоваться коси­на среза х, трещины у, заусенец m, вырывы W, утяжка f и смятие z, превышающие допустимые величины.

Торцовые трещины у образуются при резке низкопластичных сплавов. С увеличением диаметра прутка и при хранении металла в зимнее время на холоде склонность к образованию торцовых трещин возрастает. Чтобы не образовывались торцовые трещины, низкопластичную сталь нагревают до 450 - 550° С.

Рис. 6. Схема процесса резки:

а. б, в — на ножницах, г — форма заготовки после качественной резки, д — форма конца

после некачественной резки.

Заусенец m образуется в результате затупления ножей и слиш­ком - большого зазора между ними. Уменьшая зазор между ножами, можно исключить образование заусенца. Однако при слишком ма­лом зазоре могут образоваться вырывы W.

Смятие z снижают путем увеличения поверхности соприкосно­вения разрезаемого прутка с ножами. Поэтому ножи изготовляют шириной 40—60% толщины разрезаемого металла. Ножам прида­ют форму, близкую к форме сечения разрезаемого профиля. Смя­тие можно также снизить уменьшением угла отгиба <р. Величина смятия во многом зависит от пластичности металла. Чем пластич­нее металл, тем больше смятие. При резке хрупких материалов следы смятия на полученных заготовках незаметны.

Утяжка f уменьшается с уменьшением смятия и величины зазо­ра между ножами.

Косина х зависит от угла подъема левой части прутка при рез­ке. Косину снижают путем использования более жестких прижимов и уменьшением расстояния от прижима до верхнего ножа. Косина обычно не превышает величины зазора между ножами, который должен составлять 2—4% толщины разрезаемого материала. По­этому неперпендикулярность плоскости реза к оси прутка составля­ет 2—4%. При затуплении ножей увеличивается зазор между ними и неперпендикулярность может достигать 5—6%.

Из кривошипных ножниц для резки сортового проката приме­няют: комбинированные, сортовые, для резки уголка, для резки швеллеров и двутавров, а также пресс-ножницы комбиниро­ванные.

На комбинированных пресс-ножницах можно резать полосу, круг, квадрат, уголок, тавр, швеллер и двутавр. Кроме того, на этих ножницах режут листовой металл, пробивают отверстия и осуществляют зарубку в заготовках. Комбинированные ножницы отличаются от комбинированных пресс-ножниц тем, что они не име­ют устройства для пробивания отверстий. Принцип работы комби­нированных и сортовых ножниц аналогичен. Наиболее универсаль­ны комбинированные пресс-ножницы. Их изготовляют с двумя или тремя ползунами. Кинематическая схема ножниц с двумя ползу­нами показана. У этих ножниц узлы резки сортового проката, листового металла и зарубочное устройство имеют один общий ползун 1, который приводится в движение от электродвига­теля 8 через клиноременную передачу 7, маховик 9, зубчатую пе­редачу 10, эксцентриковый вал 6 и шатун 2. Ползун дыропробивно­го устройства 3 приводится в движение через шатун 5 и качаю­щийся балансир 4.

К ползуну 1 крепятся подвижная ножевая плита узла резки сортового проката, подвижный нож узла резки листового металла, верхний штамп зарубочного устройства. Неподвижная ножевая плита узла резки сортового проката закреплена в окне станины, неподвижный нож узла резки листового металла и нижний штамп зарубочного устройства — на станине. Ножи зарубочного устрой­ства представляют собой вырубной штамп гильотинного типа. Подвижный нож устройства для резки листового металла наклонен по отношению к неподвижному, что снижает усилие резания.

Пуансон дыропробивного устройства крепится в ползуне 3, а матрица — на столе станины. Ползуны 1 и 3 имеют раздельное движение и снабжены уравновешивателями.

Анодно-механйческий способ резания металла заключается в том, что разрезаемый пруток (являющийся анодом) 1 под­ключают к положительному полюсу источника постоянного то­ка 4, а гладкий режущий диск (катод) 3 — к отрицательному. При сближении режущего диска и прутка между ними возникает элек­трическая дуга, которая проходит в среде рабочей жидкости, пода­ваемой по трубе 2. Температура в зоне дугового разряда достигает 4000—5000° С, что достаточно для расплавления любого металла. При прохождении в рабочей жидкости электрическая дуга наблю­дается в виде красноватой полосы и не оказывает вредного воздей­ствия на обслуживающий персонал.

В качестве источника тока при анодно-механической резке ис­пользуют генераторы постоянного тока напряжением 10—ЗОВ. Ве­личину тока регулируют в зависимости от толщины разрезаемого прутка. При диаметре прутка 10—20 мм ток равен 20—40 А, при диаметре 200—250 мм — 350—400 А..

Режущие диски изготовляют из листовой малоуглеродистой ста­ли или меди толщиной 0,5—2,5 мм. Во время резки диск совершает вращательное движение со скоростью 15—25 м/с и поступательное движение в направлении заготовки со скоростью 0,14—0,45 мм/с.

Подачу диска осуществляют механическим путем, что обеспе­чивает определенную величину зазора между диском и разрезае­мой заготовкой. В качестве рабочей жидкости (электролита) при анодно-механической резке используют водный раствор жидкого стекла. При резке прутков диаметром 25—300 мм в зону реза по­дают 5—25 л/мин электролита.

Рис. 7. Кинематическая схема комбинированных пресс-ножниц с двумя ползунами.

Рис. 8. Схема анодно–механического способа резания металла.

Анодно-механический способ позволяет разрезать металлы раз­личной твердости. При этом нет необходимости использовать дорогостоящий режущий инструмент и значительно возрастает произ­водительность резки. Так, машинное время резки прутка диамет­ром 40 мм составляет 1,5 мин, 80 мм — 4,0 мин, 125 мм — 10,0 мин.

Хладнолом представляет собой устройство, состоящее из двух опор 1 и 2 и ломателя 3, между которыми устанавливают пруток 4, подлежащий ломке. Перед ломкой пруток надрезают и устанавливают так, чтобы надрез находился посередине между опорами и с противоположной стороны от ломателя. Нажатием опор осуществляют изгиб прут­ка. При этом у места надреза происходит концентрация растя­гивающих напряжений, которые достигают предела прочности ме­талла раньше, чем средние слои достигнут предела текучести. В глубине надреза образуется тре­щина, которая направлена перпендикулярно оси прутка, и пруток почти мгновенно разрушается.

Большое влияние на качество, точность и усилие ломки оказывают форма и размеры надреза, способ его получения и марка стали. Усилие ломки тем меньше, чем больше глубина и меньше ширина надреза. Однако при слишком глубоком надрезе излом получается неровным и по плоскости, не перпендикулярной оси прутка. Такое же явление наблюдается при ломке прутков толщиной менее 70 мм, мягких сталей и при

надрезе неправильной формы. Ширина b и форма надреза зависят от способа его получения. При кислородной резке ширина надреза равна 5—8 мм. Ширина надреза, полученного механическим способом, зависит от ширины инструмента. Надрез пилой имеет обычно ширину 2—3 мм.

Глубину надреза рассчитывают по формуле h=k/d, где h — глубина надреза, мм; d — диаметр или сторона квадрата заготов­ки, мм; k — коэффициент, учитывающий пластичность стали и из­меняющийся от 1 до 2. Для твердых сталей k=1, мягких k=1,5—2.

Рис. 9. Схема ломки прутка на хладноломе.

Увеличение глубины надреза приводит к одновременному сни­жению усилия ломки и качества поверхности излома. Для получе­ния качественной поверхности при ломке прутков из мягкой стали их предварительно нагревают до 250—350° С, так как в этом темпе­ратурном интервале хрупкость стали увеличивается.

Хладноломы устанавливают на кривошипных, эксцентриковых или гидравлических прессах.

Процесс ломки на хладноломах имеет высокую производитель­ность, которая определяется быстроходностью пресса. Обычная производительность хладноломов равна нескольким тысячам заго­товок в смену. Усилия, затрачиваемые на ломку, ниже усилий при резке заготовок на ножницах. Хладноломы используют для ломки прутков толщиной 70—300 мм. При ломке прутков меньшей толщи­ны ровный излом получить сложно.

Кислородную резку применяют для получения заготовок из уг­леродистых и низколегированных сталей диаметром до 300 мм. Труднее режутся высоколегированные стали.

Ширина реза зависит от толщины прутка. При толщине 50, 100 и 200 мм ширина реза соответственно равна 3,5 и 8 мм. При этом на плоскости раздела отсутствуют острые ребра, приводящие к зажимам в процессе ковки.

Ручная кислородная резка обладает сравнительно низкой про­изводительностью, а потери металла значительны. Отходы при кислородной резке составляют 4—8 мм длины прутка на каждую заготовку. Поэтому кислородную резку применяют при получении заготовок больших сечений.

Плазменную резку выполняют с помощью плазмотронов. Ско­рость плазменной резки в два-три раза превышает скорость резки газовыми резаками. Так, при резке нержавеющей стали толщиной 30 мм скорость резки составляет 85 м/ч, при резке стали толщиной 70 мм — 26 м/ч,толщиной 120 мм — 10,5 м/ч. При этом получают высокую точность и качество поверхности.

----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
Фрезерованием или фрезерной обработкой называется обработка материала при помощи фрезы. Во время процесса фрезерования используются два объекта: заготовка и фреза, заготовкой называется будущая деталь, подробнее об этом процессе можно узнать на сайте obrabotka.net