Слесарная обработка материалов

Лучшие результаты получают при электрокислородной резке нержавеющих сталей трубчатым стальным электродом, по которому проходит струя режущего кислорода, Этим способом можно резать непрерывно сталь толщиной до 10 мм. При резке стали толщиной 10--120 мм электроду придают зигзагообразное движение. Скорость резки при этом равна: при толщине 10 мм -- 400 мм/мин, при 60 мм -- 40 мм/мин, при 120 мм -- 30 мм/мин. Высокая стоимость трубчатых электродов и значительное оплавление верхней кромки ограничивают применение этого способа.

Более совершенным способом резки высоколегированных нержавеющих сталей является кислородно-флюсовая резка. В качестве флюса применяют, как правило, железный порошок с зернами 0,1--0,2 мм. Сгорая в струе режущего кислорода, железный порошок выделяет дополнительное тепло, которое повышает температуру в месте реза. Вследствие этого тугоплавкие окислы остаются в жидком состоянии и, будучи разбавлены продуктами сгорания железа, дают жидкотекучие шлаки. Резка протекает с нормальной скоростью, а поверхность реза получается чистой.

Кислородная резка чугуна без флюса также затруднена, так как температура плавления чугуна ниже температуры горения железа. Содержащийся в чугуне кремний дает тугоплавкую пленку окиси, которая препятствует нормальному протеканию резки. При сгорании углерода чугуна образуется газообразная окись углерода, загрязняющая режущий кислород и препятствующая сгоранию железа.

Разрезать чугун можно без флюса, только применяя более мощное ацетиленокислородное пламя с избытком ацетилена. Ядро пламени должно иметь длину, равную толщине разрезаемого чугуна. Резка производится с поперечными колебательными движениями мундштука, создающими более широкий рез. При этом способе расходуется больше металла, кислорода и ацетилена, чем при резке стали, а разрез получается неровный, с оплавленными кромками. Поэтому для высококачественной резки чугуна также применяют кислородно-флюсовую резку.

Цветные металлы (медь, латунь, бронза) обладают высокой теплопроводностью и при их окислении кислородом выделяется количество тепла, недостаточное для дальнейшего развития процесса горения металла. При кислородной резке этих металлов также образуются тугоплавкие окислы, препятствующие резке. Поэтому кислородная резка бронзы и латуни возможна только с применением флюсов.

При резке чугуна в порошок добавляют феррофосфор или алюминиевый порошок и кварцевый песок. Скорость кислородно-флюсовой резки чугуна на 50--55% ниже скорости резки нержавеющей стали. При резке меди и бронзы во флюс добавляют феррофосфор, алюминий и кварцевый песок, а резку ведут с подогревом до 200--400 °С.

Газо-дуговая резка

За последние годы широкое распространение получили способы газо-дуговой резки: воздушно-дуговая, плазменно-дуговая и плазменная. Они применяются для резки многих металлов и сплавов. В ряде случаев находит также применение кислородно-дуговая резка стали. Способы газо-дуговой резки используют сейчас на многих предприятиях, что дает большую экономию в народном хозяйстве. Ведутся работы по механизации и автоматизации газо-дуговой резки.

Воздушно-дуговая резка

Этот способ резки основан на расплавлении металла в месте реза скользящей электрической дугой, горящей между угольным электродом и металлом, с непрерывным удалением жидкого металла струей сжатого воздуха. Применяется в качестве разделительной и поверхностной резки. Для воздушно-дуговой резки может применятся также переменный ток, однако он даёт меньшую производительность, чем постоянный.

Воздушно-дуговую резку широко используют для поверхностной резки большинства чёрных и цветных металлов, вырезки дефектных участков сварных швов, срезки заклёпок, пробивки отверстий, отрезки прибылей стального литья и пр. Этим способом можно резать различные металлы (нержавеющие стали, чугун, латунь и трудно окисляемые сплавы) толщиной до 20-25 мм.

Плазменно-дуговая резка

При плазменно-дуговой резке³ дуга возбуждается между разрезаемым металлом и неплавящимся вольфрамовым электродом (с добавлением лантана), расположенным внутри электрически изолированного формирующего наконечника. В большинстве случаев применяется дуга постоянного тока прямой полярности. Продуваемый через сопло газ обжимает дугу, обеспечивает в ней интенсивное плазмообразование и придаёт дуге проникающие свойства. При этом газ разогревается до высоких температур (10000 - 20000 °С), что обеспечивает высокую скорость истечения и сильное механическое действие плазмы на расплавляемый металл, выдуваемый из места реза.

Плазменно-дуговую резку целесообразно применять: при изготовлении из листов деталей с фигурными контурами; изготовление деталей с прямолинейными контурами, не требующих механической обработки; вырезки проёмов и отверстий в металлах; резке полос, прутков, труб и профилей и придания их торцам нужной формы; обработке кромок поковок и подготовке их под сварку; вырезке заготовок для механической обработки, штамповки и сварки; обработке литья.

По сравнению с кислородной плазменно-дуговая резка имеет следующие преимущества: возможность резки на одном и том же оборудовании любых материалов; высокая скорость резки металлов небольших толщин (до 20 мм); использование недорогих и недефицитных газов и отсутствие потребления горючих газов (углеводородов); малые тепловые деформации вырезаемых деталей; относительная простота автоматизации процесса резки, определяемого в основном электрическими параметрами.

Недостатками плазменно-дуговой резки являются: более сложное и дорогое оборудование, включающее источник питания и регулирования дуги; более сложное обслуживание; необходимость применения водяного охлаждения горелки и защитных масок со светофильтрами для резчика; необходимость более высокой квалификации резчика.

Плазменно-дуговую резку целесообразно применять при обработке металлов, которые трудно или невозможно резать другими, или когда плазменно-дуговая резка оказывается наиболее экономичной, или обеспечивает скорости резки, согласующиеся с принятыми в технологии обработки того или иного изделия. Плазменно-дуговой резкой обрабатывают алюминий и его сплавы; медь и ее сплавы; нержавеющие высоколегированные стали; низкоуглеродистую сталь; чугун; магний и его сплавы; титан. Возможность резки металла данной толщины и интенсивность проплавления определяются мощностью дуги, т. е. величиной тока и напряжения.

Скорость резки регулируется изменением тока дуги (регулированием источника питания). Скорость резки быстро падает с увеличением толщины металла и одновременно увеличивается ширина реза. При ручной резке равномерное ведение процесса обеспечивается при скорости до 2 м/мин.

Водород и азот диссоциируют (расщепляются на атомы) в дуге, а затем атомы их вновь соединяются в молекулы (рекомбинируют) на более холодных частях металла, выделяя при этом большое количество дополнительного тепла. Это способствует более благоприятному распределению тепла по всему объему металла, что имеет особое значение при резке металла больших толщин.

При резке обычно применяют следующие плазмообразующие газы и из смеси.

Для резки алюминиевых сплавов целесообразнее применять азотно-водородные смеси. Резку сплавов толщиной 5--20 мм рекомендуется производить в азоте, а толщиной 20--100 мм в азото-водородной смеси. Аргоно-водородные смеси при резке алюминиевых сплавов применяют при необходимости получения особо чистых резов. При ручной резке содержание водорода в аргоно-водородной смеси снижают до 20%, так как при более низком содержании водорода легче поддерживать дугу при колебаниях расстояния между мундштуком и металлом.

При резке нержавеющих сталей до 50 мм толщиной применяют смесь кислорода с азотом, который, протекая вдоль электрода, защищает его от окисления, а также азот и азото-водородную смесь. При скоростной безгратовой резке нержавеющих сталей следует применять смесь кислорода с 20--25% азота.

Нержавеющие стали малой толщины (до 20 мм), кромки которых не требуют высокой стойкости против межкристаллитной коррозии, можно резать в азоте, а нержавеющие стали толщиной 20 - 50 мм -- в азотно-водородной смеси. При повышенных требованиях в отношении стойкости кромок к межкристаллитной коррозии нержавеющие стали режут в азотно-водородной смеси. Полученные при этом кромки можно сваривать встык без присадочной проволоки.

Смеси с аргоном при резке нержавеющих сталей применяют реже. При резке латуни в азоте скорость резки выше на 25--30%, чем при резке меди в азоте. Для резки низкоуглеродистых сталей наиболее целесообразно применять кислород или его смесь с содержанием азота 25--60%, который, протекая вдоль вольфрамового электрода, защищает его от окисления. При необходимости низкоуглеродистые стали ложно резать в одном азоте.

Расходы газов при резке зависят только от рода газа и разрезаемого металла. В пределах до 1100 мм толщины металла расход газа в большинстве случаев остается постоянным. В некоторых случаях резки металла малой толщины применяют повышенные расходы газов, что способствует устранению натеков на нижних кромках реза. Для сопел диаметром 3--6 мм расход газа, как правило, не должен быть меньше 1,5--2 м³/ч во избежание возникновения «двойной» дуги, т. е. второй дуги между электродом и мундштуком.

Плазменно-дуговой резкой обычно разрезают нержавеющие и углеродистые стали толщиной до 40 мм, чугун до 90 мм, алюминий и его сплавы до 300 мм, медь и ее сплавы до 80 мм. Для больших толщин указанных металлов (кроме алюминия и его сплавов) этот способ применяется значительно реже, так как экономичнее использовать другие способы резки (кислородную, кислородно-флюсовую).

Плазменно-дуговая резка может производиться вручную и с помощью газорезательных машин. Установка включает баллоны с газами, источник постоянного тока, распределительное устройство для управления процессом и резак. Второй провод от источника тока подключают к разрезаемому металлу.

Плазменная резка

При плазменной резке обрабатываемый материал не включается в электрическую цепь дуги. Острое кинжалообразное пламя дуговой плазмы используют для расплавления обрабатываемого материала, при сварке и резке металлов, в том числе тугоплавких, а также при резке и плавлении неэлектропроводных материалов.

Наиболее эффективно резка протекает при использовании смеси 80% аргона и 20% азота. При резке нержавеющей стали толщиной 5 мм током 300 А скорость резки достигает 65 м/ч. Резку ведут при минимальном зазоре между мундштуком и металлом, в некоторых случаях даже касаясь торцом мундштука поверхности металла. Рез получается очень узкий, равный вверху диаметру канала сопла.

В нижней части ширина реза меньше, чем в верхней. Дугу возбуждают кратковременным касанием концом электрода кромок сопла, для чего в головке имеется устройство для осевого перемещения электрода вниз. Сначала в мундштук пускают газ, затем опусканием электрода возбуждают дугу. В первоначальное положение электрод возвращается под действием пружины. Резка производится ручным способом или механизированным, на резательных машинах, применяемых для плазменно-дуговой резки.

Кислородно-дуговая резка

Кислородно-дуговую резку применяют для углеродистой стали. Металл расплавляется электрической дугой, а струя кислорода служит для сжигания металла и выдувания шлаков из места разреза. В качестве электродов используют стальные трубки наружным диаметром 8 мм, длиной 340--400 мм, изготовляемые протяжкой из стальной полосы. Снаружи трубки-электроды покрывают обмазкой для устойчивости горения дуги. При резке электрод опирают концом о поверхность металла под углом к ней 80--85°, с наклоном в сторону направления резки. Образующийся на конце электрода козырек из обмазки обеспечивает необходимую длину дуги при резке.

Недостатком стальных электродов является их большой расход вследствие быстрого сгорания--за 40--50 сек. Более стойкими являются керамические трубчатые электроды из карбида кремния (карборунда) или карбида бора, покрытые металлической оболочкой и обмазкой. Карборундовый электрод диаметром 12 мм и длиной 300 мм может работать 30--40 мин при токе 300--350 А. Недостатком керамических электродов является их высокая стоимость. Трубчатые электроды можно применять при вырезке отверстий в стали толщиной до 100 мм, резке профильного проката, пакетной резке листов и других работах.

Применяют также последовательно-струйный способ кислородно-дуговой резки стали толщиной до 50 мм. При этом способе к обычному электрододержателю для дуговой сварки присоединяют резательную приставку, с помощью которой подается струя кислорода на металл, расплавленный дугой. При резке мундштук перемещают вслед за Электродом. Резка этим способом может производиться на постоянном или переменном токе. Для этого способа резки пригодны электроды любых марок, Можно использовать также углеродистую проволоку любой марки диаметром 5 мм, покрытую обмазкой из 20% мела и 80% каменноугольного шлака. При диаметре проволоки 5 мм ток берут 200 -- 250 А. Качество реза и производительность при этом способе резки примерно такие же, как при ручной ацетилено-кислородной резке.

Подводная резка

Для подводной резки применяют специальные резаки, работающие на газообразном горючем (водороде) или на жидком горючем (бензине).

В головке водородно-кислородного резака по центральному каналу мундштука поступает режущий кислород, а по кольцевому каналу между мундштуками идет водородно-кислородная смесь, образующая подогревательное пламя. Снаружи мундштука имеется колпак, через который проходит сжатый воздух, образующий пузырь вокруг пламени, предохраняющий его от соприкосновения с водой. Пламя резака зажигается над водой, затем в мундштук подается сжатый воздух и резак опускают под воду.

Головка бензино-кислородного резака имеет распылитель, через отверстие которого в камеру подается кислород, а через другие отверстия -- бензин. Испаряясь в камере, бензин с кислородом образует горючую смесь, которая выходит через отверстие в донышке и сгорает. Режущая струя кислорода подается через центральный канал. Газообразные продукты сгорания своим давлением оттесняют воду от пламени и не дают ему погаснуть.

Водородно-кислородным резаком можно разрезать сталь толщиной до 70 мм под водой на глубине до 30 м. При этом наибольшее давление газов перед резаком составляет в кгс/см²: кислорода 6,6, водорода 5,5 и воздуха. 5.

Копьевая резка

Способ копьевой резки применяют для резания низкоуглеродистой и нержавеющей стали и чугуна большой толщины, а также при резка железобетона. Толщина стальных болванок, разрезаемых кислородным копьём, может достигать нескольких метров. Применяют два основных способа копьевой резки: кислородным и кислородно-порошковым копьём (кислородно-флюсовая резка).

Прожигание отверстий в разрезаемой болванке из стали или чугуна или в железобетоне производится концом стальной трубки (копья), в которую непрерывно подаётся кислород под давлением. Необходимая для процесса теплота создаётся при сгорании конца трубки и железа обрабатываемой болванки.

В начале процесса конец трубки нагревается до температуры воспламенения горелкой или электрической угольной дугой. Давление кислорода в начале процесса равно 2-- 3 кгс/см², а когда рабочий конец копья углубится в металл до 30--50 мм, давление кислорода увеличивают до 8--15 кгс/см², в зависимости от толщины прожигаемого металла. Во избежание приваривания нагретого конца копья к стенке отверстия копьем периодически производят возвратно-поступательные движения в пределах 100--150 мм, поворачивая на оборота в обе стороны. При прожигании отверстий в железобетоне приваривание копья исключено, поэтому им делают только вращательные движения.

В качестве копья используют стальную газовую трубку диаметром , внутри которой заложены 3--4 шт. малоуглеродистой проволоки диаметром 5 мм. Эти проволоки при сгорании конца копья увеличивают количество выделяющегося тепла в месте резки. Кислород в трубку-копье подводится от рампы баллонов по шлангу с внутренним диаметром 13 мм, присоединяемым к трубке через копьедержатель с цанговым или болтовым зажимом.

При порошково-кислородной копьевой резке в трубку-копье после нагрева его конца и подачи кислорода начинают подавать порошкообразный флюс, который по выходе из трубки сгорает, образуя пламя длиной 100--150 мм с температурой около 3500--4000° С. При резке и прожигании отверстий конец копья в этом случае держат на расстоянии 30--100 мм от стенки (дна) прожигаемого отверстия. В качестве флюса используют смесь из 80% железного и 20% алюминиевого порошка.

Перемещая копье в горизонтальном или вертикальном направлении, этими способами можно не только прожигать отверстия, но и производить разрезку болванок, отрезку прибылей литья, вырезку отверстий в железобетонных, кирпичных и каменных строительных конструкциях.

Процесс резки может быть механизирован. Технология и режимы процесса, конструкции копьедержателей, а также установки для ручной и механизированной кислородной и кислородно-порошковой копьевой резки разработаны в сварочной лаборатории МВТУ им. Баумана.

1 Кислородная резка входит в группу процессов так называемой термической резки металла, объединяемых общим названием «газовая резка металлов». В эту группу, кроме кислородной резки, входят: кислородно-флюсовая, кислородно-дуговая, воздушно-дуговая, плазменно-дуговая и плазменная резка металлов.

2 При резке под водой - пары бензина.

3 Этот способ называют также резкой проникающей дугой, что отражает характер дугового разряда, используемого для резки.

7. Сущность и назначение операции опиливания и припасовки деталей; применяемые инструменты, приспособления при опиливании

Опиливанием называется операция по обработке металлов и других материалов путем снятия незначительного слоя напильниками вручную или на опиловочных станках.

Напильниками слесарь придает деталям нужную форму и размеры, припасовывает детали одну к другой, подготавливает кромки деталей для сварки и выполняет другие работы.

С помощью напильников обрабатывают плоскости, криволинейные поверхности, пазы, канавки, отверстия любой формы, поверхности, расположенные под разными углами, и др. Припуски на опиливание оставляются небольшими -- от 0,5 до 0,25 мм. Точность обработки опиливания составляет 0,2--0,05 мм (в отдельных случаях -- до 0,001 мм).

Ручная обработка напильником в настоящее время в значительной мере заменена опиливанием на специальных станках, но полностью вытеснить ручное опиливание эти станки не могут, поскольку пригоночные работы при сборке и монтаже оборудования часто приходится выполнять вручную.

Напильники. Напильник (Рис. 1.7.1) -- это стальной брусок определенного профиля и длины, на поверхности которого имеются насечки (нарезки), образующие впадины и острозаточенные зубцы, имеющие в сечении форму клина. Напильники изготавливают из стали У10А или У13А (допускается легированная хромистая сталь ШХ15 или 13Х), после насечки подвергают термической обработке.

Рис. 1.7.1 Слесарный напильник общего назначения: 1 -- носок; 2 -- рабочая часть; 3 -- ненасеченный участок; 4 -- заплечик; 5 -- хвостовик; 6, 8 -- широкая и узкая стороны;7 -- ребра

Напильники различают по размерам насечки, ее форме, длине и форме бруска.

Виды и основные элементы насечек. Насечка на поверхности напильника образует зубья, которые снимают стружку с обрабатываемого материала. Зубья напильников изготавливают на пилонасекательных станках при помощи специального зубила, на фрезерных станках -- фрезами, на шлифовальных станках -- специальными шлифовальными кругами, а также путем накатывания, протягивания на протяжных станках (протяжками) и на зубонарезных станках. Каждым из указанных способов насекается свой профиль зуба. Однако независимо от способа изготовления каждый зуб имеет заданный угол б, угол заострения в и передний угол г (Рис. 1.7.2).

В напильниках с насеченными зубьями (Рис. 1.7.2, а) с отрицательным передним углом (г = -12---15°) и сравнительно большим задним углом (б = 35--40°) обеспечивается достаточное пространство для размещения стружки. Угол заострения, образующийся при этом (в = 62--70°), обеспечивает прочность зуба.

Напильники с зубьями, образованными фрезерованием или шлифованием (Рис. 1.7.2, б), имеют положительный передний угол (г = 2--10°). У них угол заострения небольшой и соответственно меньшее усилие резания. Большая стоимость фрезерования и шлифования ограничивает применение этих напильников.

Рис. 1.7.2 Зубья напильника: а -- насеченные; б -- полученные фрезерованием или шлифованием; в -- полученные протягиванием

Для напильников с зубьями, полученными протягиванием (Рис. 1.7.2, в), углы составляют г = -5°, в = 55°, б = 40°.

Протянутый зуб имеет впадину с плоским дном. Эти зубья лучше врезаются в обрабатываемый металл, что значительно повышает производительность труда. Кроме того, напильники с такими зубьями более стойкие, так как зубья не забиваются стружкой.

Чем меньше насечек на 1 см длины напильника, тем крупнее зуб. Различают напильники с одинарной, или простой (Рис. 1.7.3, а), с двойной, или перекрестной (Рис. 1.7.3, б), точечной, или рашпильной (Рис. 1.7.3, в), и дуговой (Рис. 1.7.3, г) насечками.

Рис. 1.7.3 Виды насечек напильников: а -- одинарная (простая); б -- двойная (перекрестная); в -- точечная (рашпильная); г -- дуговая

Напильники с одинарной насечкой могут снимать широкую стружку, равную длине всей насечки. Их применяют при опиливании мягких металлов, сплавов (латуни, цинка, баббита, свинца, алюминия, бронзы, меди и т. п.) с незначительным сопротивлением резанию, а также неметаллических материалов. Кроме того, эти напильники используют для заточки пил, ножей, а также для обработки дерева и пробки. Одинарную насечку наносят под углом л = 25° к оси напильника.

Напильники с двойной (перекрестной) насечкой применяют для опиливания стали, чугуна и других твердых материалов с большим сопротивлением резанию. В напильниках с двойной насечкой сначала под углом л = 25° насекают нижнюю глубокую насечку (основную), а поверх нее под углом щ = 45° -- верхнюю неглубокую (вспомогательную), которая разрубает основную насечку на большое количество отдельных зубьев. Перекрестная насечка сильнее размельчает стружку, что облегчает работу.

Расстояние между соседними зубьями насечки называется шагом S. Шаг основной насечки больше шага вспомогательной. В результате зубья располагаются друг за другом по прямой, составляющей с осью напильника угол 5°, и при движении напильника следы зубьев частично перекрывают друг друга, поэтому на обработанной поверхности уменьшается шероховатость, поверхность получается более чистой и гладкой.

Напильники с рашпильной (точечной) насечкой (рашпили) применяют для обработки очень мягких металлов и неметаллических материалов -- кожи, резины и т. п.

Рашпильная (точечная) насечка образуется вдавливанием металла специальными трехгранными зубилами, оставляющими в шахматном порядке вместительные выемки, способствующие лучшему размещению стружки.

Напильники с дуговой насечкой применяют для обработки мягких металлов (меди, дюралюминия и т. п.). Дуговую насечку получают фрезерованием; она имеет большие впадины между зубьями и дугообразную форму, обеспечивающую высокую производительность и повышенное качество обрабатываемых поверхностей.

Подготовка поверхности к опиливанию. Заготовку очищают металлическими щетками от грязи, масел, формовочной земли, окалины, литейную корку срубывают зубилом или удаляют старым напильником.

Закрепление заготовки. Обрабатываемую заготовку зажимают в тисках опиливаемой плоскостью горизонтально, на 8--10 мм выше уровня губок. Заготовку с обработанными поверхностями закрепляют, надев на губки нагубники из мягкого материала (меди, латуни, алюминия, мягкой стали).

Приемы опиливания. Положение корпуса считается правильным, если между плечевой и локтевой частями согнутой в локте правой руки с напильником, установленным на губках тисков (исходное положение), образуется угол 90° (Рис. 1.7.4). При этом корпус работающего должен быть прямым и развернутым под углом 45° к линии оси тисков.

Положение ног. В начале рабочего хода напильника масса тела приходится на правую ногу, при нажиме центр тяжести переходит на левую ногу. Этому соответствует такая расстановка ног: левую выносят (отводят) вперед по направлению движения напильника, правую ногу отставляют от левой на 200--300 мм так, чтобы середина ее ступни находилась против пятки левой ноги.

При рабочем ходе напильника (от себя) основная нагрузка приходится на левую ногу, а при обратном (холостом) ходу -- на правую, поэтому мышцы ног попеременно отдыхают.

При снятии напильником толстых слоев металла на напильник нажимают с большей силой, поэтому правую ногу отставляют от левой назад на полшага и она в этом случае является основной опорой. При слабом нажиме на напильник, например при доводке или отделке поверхности, стопы ног располагают почти рядом. Эти работы как точные чаще выполняют сидя.

Рис. 1.7.4 Положение рук, корпуса и ног при опиливании

Положение рук (хватка напильника) имеет чрезвычайно важное значение. Слесарь берет в правую руку напильник за рукоятку так, чтобы она упиралась в ладонь руки, четыре пальца обхватывали рукоятку снизу, а большой палец был сверху. Ладонь левой руки накладывают несколько поперек напильника на расстоянии 20--30 мм от его носка. При этом пальцы должны быть немного согнуты, но не свисать; они не поддерживают, а только прижимают напильник. Локоть левой руки должен быть немного приподнят; правая рука от локтя до кисти -- составлять с напильником прямую линию.

Координация усилий. При опиливании необходимо соблюдать координацию усилий нажима (балансировки). Заключается это в правильном увеличении нажима правой рукой на напильник во время рабочего хода при одновременном уменьшении нажима левой рукой. Движение напильника должно быть горизонтальным, поэтому нажим на его рукоятку и носок необходимо изменять в зависимости от положения точки опоры напильника на обрабатываемой поверхности. При рабочем движении напильника нажим левой рукой постепенно уменьшают. Регулируя нажим на напильник, добиваются получения ровной опиленной поверхности без завалов по краям.

При ослаблении нажима правой рукой и усилении левой может произойти завал поверхности вперед; при усилении нажима правой рукой и ослаблении левой -- завал назад.

Прижимать напильник к обрабатываемой поверхности нужно при рабочем ходе (от себя). При обратном ходе не следует отрывать напильник от обрабатываемой поверхности: он должен лишь скользить. Чем грубее обработка, тем больше должно быть усилие при рабочем ходе.

При чистовом опиливании нажимать на напильник следует значительно меньше, чем при черновом. При этом левой рукой нажимают на носок напильника не ладонью, а лишь большим пальцем.

Опиливание плоских поверхностей -- сложный трудоемкий процесс. Чаще всего дефектом при опиливании таких поверхностей является отклонение от плоскостности. Работая напильником в одном направлении, трудно получить плоскую и чистую поверхность.

Поэтому направление движения напильника, а следовательно, положение штрихов (следов напильника) на обрабатываемой поверхности должно меняться попеременно с угла на угол.

Сначала опиливание выполняют слева направо под углом 30--40° к оси тисков, затем, не прерывая работы, прямым штрихом; заканчивают опиливание косым штрихом под тем же углом, только справа налево (Рис. 1.7.5, а). Такое изменение направления движения напильника обеспечивает необходимые плоскостность и шероховатость поверхности.

Контроль опиленной поверхности. Для контроля опиленных поверхностей используют поверочные линейки, штангенциркули, угольники и поверочные плиты. Поверочную линейку выбирают в зависимости от длины проверяемой поверхности, то есть поверочная линейка по длине должна перекрывать проверяемую поверхность.

Качество опиливания поверхности проверяют поверочной линейкой на просвет. Для этого деталь освобождают из тисков и поднимают на уровень глаз; поверочную линейку берут правой рукой за середину и прикладывают ее ребром перпендикулярно к проверяемой поверхности.

Для проверки поверхности во всех направлениях линейку вначале приставляют к длинной стороне в двух-трех местах, затем -- к короткой (также в двух-трех местах). И, наконец, по одной и другой диагоналям.

Рис. 1.7.5 Опиливание: а -- прямолинейной поверхности; б -- криволинейной поверхности

Если просвет между линейкой и проверяемой поверхностью узкий и равномерный, значит плоскость обработана удовлетворительно.

Во избежание износа линейку не следует перемещать по поверхности; каждый раз ее нужно поднимать и переставлять в нужное положение.

В случае, когда поверхность должна быть опилена особо тщательно, точность опиливания проверяют при помощи поверочной плиты на краску. При этом на рабочую поверхность поверочной плиты с помощью тампона наносят тонкий равномерный слой красителя (синьки, сажи или сурика, растворенного в масле). Затем поверочную плиту накладывают на проверяемую поверхность (если деталь громоздкая), делают ею несколько круговых движений и снимают. На недостаточно точно обработанных (выступающих) местах остается краситель. Эти места опиливают дополнительно до тех пор, пока не будет получена поверхность с равномерными пятнами красителя по всей плоскости.

Параллельность двух поверхностей проверяют при помощи штангенциркуля (Рис. 1.7.6).

Рис. 1.7.6 Проверка параллельности опиленных поверхностей штангенциркулем



Виды опиливания

Опиливание наружных плоских поверхностей начинают с проверки припуска на обработку, который мог бы обеспечить изготовление детали в соответствии с чертежом.

При опиливании плоских поверхностей используют плоские напильники -- драчевый и личной. Сначала опиливают одну широкую поверхность (она является базой, т. е. исходной поверхностью для дальнейшей обработки), затем вторую параллельно первой. Стремятся к тому, чтобы опиливаемая поверхность всегда находилась в горизонтальном положении. Опиливают перекрестными штрихами. Параллельность сторон проверяют штангенциркулем, а качество опиливания -- поверочной линейкой в разных положениях (вдоль, поперек, по диагонали).

Ниже приведена последовательность опиливания поверхностей стальной плитки (Рис. 1.7.7) с точностью до 0,5 мм.

Рис. 1.7.7 Поверхности стальной плитки, подвергаемые опиливанию

Вначале опиливают широкие поверхности плитки, для чего:

зажимают плитку в тисках поверхностью А вверх и так, чтобы обрабатываемая поверхность выступала над губками тисков не более, чем на 4--6 мм;

опиливают поверхность А плоским драчевым напильником; опиливают поверхность А плоским личным напильником, проверяют ее прямолинейность поверочной линейкой;

устанавливают плитку в тисках и зажимают поверхностью Б вверх; опиливают поверхность Б плоским драчевым напильником; опиливают поверхность Б плоским личным напилком; проверяют ее прямолинейность линейкой, а параллельность поверхности А -- штангенциркулем.

Закончив обработку широких поверхностей, переходят к опиливанию узких поверхностей плитки, для чего необходимо:

надеть на губки тисков нагубники и зажать в тисках плитку поверхностью 4 вверх;

опилить поверхность 4 плоским драчевым напильником; опилить поверхность 4 плоским личным напильником; проверить ее прямолинейность линейкой, а перпендикулярность к поверхности А -- угольником;

зажать в тисках плитку поверхностью 2 вверх; опилить поверхность 2 плоским драчевым, а затем -- личным напильником; проверить ее прямолинейность поверочной линейкой, параллельность поверхности 4 -- штангенциркулем, а перпендикулярность к поверхности А -- угольником;

зажать в тисках плитку поверхностью 1 вверх; опилить поверхность 1 плоским драчевым напильником по уголку; опилить поверхность 1 плоским личным напильником; угольником проверить ее перпендикулярность к поверхности А и 4; зажать в тисках плитку поверхностью 5 вверх; опилить поверхность 3 плоским драчевым напильником; угольником проверить ее перпендикулярность вначале к поверхности А, затем -- к поверхности 4;

опилить поверхность 3 плоским личным напильником; угольником проверить ее перпендикулярность к другим поверхностям;

снять заусенцы со всех ребер плитки;

окончательно проверить все размеры и качество обработки плитки линейкой, угольником, штангенциркулем.

Лекальные линейки служат для проверки прямолинейности опиленных поверхностей на просвет и красителем. При проверке прямолинейности на просвет лекальную линейку прикладывают к контролируемой поверхности (Рис. 1.7.8, а) и по размеру световой щели (Рис. 1.7.8, б) определяют, в каких местах есть неровности и их размеры.

Рис. 1.7.8 Проверка прямолинейности опиленных поверхностей: а -- прикладывание лекальной линейки к контролируемой поверхности; б -- способ проверки на просвет

Для проверки прямолинейности красителем на контролируемую поверхность наносят тонкий слой синьки или сажи, растворенной в минеральном масле, затем прикладывают линейку и слегка притирают ее к контролируемой поверхности. В местах больших выступов краситель стирается.

Опиливание поверхностей угольников, расположенных под прямым углом, связано с подгонкой внутреннего угла, что сопряжено с некоторыми трудностями. Выбрав одну из поверхностей в качестве базовой (обычно принимают большую), опиливают ее начисто, а затем обрабатывают вторую поверхность под прямым углом к базовой (Рис. 1.7.16).

Правильность опиливания второй поверхности проверяют поверочным угольником, одну полку которого прикладывают к базовой поверхности.

Опиливание поверхностей по внутреннему прямому углу выполняют так, чтобы ко второй поверхности было обращено ребро напильника, на котором нет насечки.

Ниже приведена последовательность обработки поверхностей, сопряженных под углом 90°, т. е. последовательность изготовления угольника 90°:

закрепить заготовку угольника в тисках и деревянном бруске;

опилить последовательно широкие поверхности вначале плоским драчевым, затем -- плоским личным напильником;

проверить качество опиливания поверочной линейкой, параллельность поверхностей -- кронциркулем, а толщину -- штангенциркулем;

заменить деревянный брусок нагубниками, зажать угольник опиленными поверхностями и опилить последовательно узкие поверхности угольника под углом 90°; для обеспечения точности обработки вначале необходимо обработать одну наружную узкую поверхность, чтобы получить прямой угол между нею и широкими поверхностями; затем в такой же последовательности обработать другую наружную узкую поверхность, проверяя ее угольником относительно поверхности;

в вершине внутреннего угла просверлить отверстие Ш 3 мм, а затем ножовкой сделать прорезь к нему шириной 1 мм для выхода инструмента и во избежание расколов при закалке;

опилить последовательно внутренние узкие поверхности под углом 90°, выдерживая при этом параллельность поверхностей;

опилить последовательно торцевые поверхности;

снять заусенцы с узких поверхностей;

отшлифовать наждачной бумагой все поверхности угольника; на отшлифованных поверхностях не должно быть царапин и рисок.

Рис. 1.7.9 Опиливание угольника

Приведенная последовательность обработки угольника обеспечивает плоскостность каждой поверхности и перпендикулярность ребер между собой и к поверхностям.

Опиливание конца стержня в квадрат начинают с опиливания грани (Рис. 1.7.10), размер проверяют штангенциркулем. Затем опиливают грань под углом 90°.

Рис. 1.7.10 Опиливание конца стержня в квадрат, восьмигранник, шестнадцатигранник

Опиливание цилиндрических заготовок. Цилиндрический стержень сначала опиливают в квадрат, в размер сторон которого входит припуск на последующую обработку. Затем у квадрата опиливают углы и получают восьмигранник, из которого опиливанием получают шестнадцатигранник; в процессе дальнейшей обработки получают цилиндрический стержень требуемого диаметра. Чтобы получить четыре и восемь граней, слой металла снимают драчевым напильником, а шестнадцатигранник опиливают личным напильником. Контроль обработки производят штангенциркулем в нескольких местах.

Опиливание вогнутых и выпуклых (криволинейных) поверхностей.

Много деталей машин имеют выпуклую или вогнутую форму. При опиливании и распиливании криволинейных поверхностей выбирают наиболее рациональный способ удаления лишнего металла.

В одном случае требуется предварительное выпиливание ножовкой, в другом -- высверливание, в третьем -- вырубка и т. д. Слишком большой припуск на опиливание ведет к большому расходу времени на обработку, а слишком малый часто приводит к браку детали.

Опиливание вогнутых поверхностей. Сначала на заготовке размечают необходимый контур детали. Большую часть металла в данном случае можно снять вырезанием ножовкой, придав впадине в заготовке форму треугольника, или высверливанием. Затем напильником опиливают грани, а полукруглым драчевым напильником спиливают выступы до нанесенной риски. Профиль сечения круглого или полукруглого напильника выбирают таким, чтобы его радиус был меньше, чем радиус опиливаемой поверхности.

Не доходя до риски примерно 0,3--0,5 мм, драчевый напильник заменяют личным. Правильность формы распиливания проверяют по шаблону на просвет, а перпендикулярность опиленной поверхности к торцу заготовки -- угольником.

Опиливание выпуклых поверхностей показано на Рис. 1.7.11, б. После разметки ножовкой срезают углы заготовки и она принимает нужную форму. Затем при помощи драчевого напильника снимают слой металла, не доходя до риски 0,8--1 мм, после чего личным напильником окончательно осторожно снимают оставшийся слой металла по риске.

Рис. 1.7.11 Опиливание вогнутых (а) и выпуклых (б) поверхностей

Изготовление шпонок. Призматическую шпонку (Рис. 1.7.12, а--в) изготавливают, выполняя следующие операции:

отмеряют на стальной полосе и отрезают ножовкой заготовку нужной длины для шпонки согласно чертежу;

опиливают начисто плоскость А, затем размечают и опиливают поверхности 1 и 2; перпендикулярность проверяют угольником;

размечают поверхности 3 и 4 согласно чертежу (длину, ширину, радиусы закругления);

опиливают поверхности 3 и 4, проверяя размер штангенциркулем, а перпендикулярность поверхностей -- угольником;

опиливанием подгоняют шпонку к соответствующему пазу; шпонка должна входить в паз без нажима, легко и садиться плотно, без шатания;

опиливают поверхность Б по высоте, выдерживая заданный размер 16 мм.

Опиливание тонких пластинок обычными приемами нецелесообразно, поскольку при рабочем ходе напильника пластинка изгибается и возникают «завалы». Не рекомендуется для опиливания тонких пластинок зажимать их между двумя деревянными брусками (планками), так как при этом насечка напильника быстро забивается древесной и металлической стружкой и его приходится часто чистить.

Рис. 1.7.12 Изготовление призматической шпонки: а -- заготовка; б -- разметка; в -- готовая шпонка

С целью повышения производительности труда при опиливании тонких пластинок целесообразно соединять (склеивать) 3--10 таких пластинок в пакеты. Приемы опиливания узких поверхностей в пакете те же, что и при опиливании плоских поверхностей. Для соединения тонких пластинок можно использовать специальные приспособления, к ним относятся раздвижные рамки, наметки, копиры (кондукторы) и др.

Опиливание в раздвижных рамках. Простейшее приспособление -- это металлическая рамка (Рис. 1.7.13), лицевая сторона которой тщательно обработана и закалена до высокой твердости. Обрабатываемую пластину закладывают по риске в рамку и зажимают болтами. Затем рамку зажимают в тисках и обрабатывают до тех пор, пока напильник не коснется верхней плоскости рамки. Поскольку эта плоскость имеет большую точность, то и опиливаемая плоскость не потребует дополнительной проверки при помощи линейки.

Рис. 1.7.13 Опиливание в раздвижных рамках



Опиливание в универсальной наметке.

Универсальная наметка (параллели) состоит из двух брусков (Рис. 1.7.14) прямоугольного сечения, скрепленных между собой двумя направляющими планками. Один из брусков жестко соединен с направляющими планками, а другой может передвигаться вдоль них параллельно неподвижному бруску.

Рис. 1.7.14 Опиливание в универсальной наметке

Сначала в слесарных тисках устанавливают раздвижную рамку, а затем заготовку. После совмещения разметочной линии с верхней плоскостью рамки заготовку вместе с планками зажимают в тисках и опиливают.

Опиливание в плоскопараллельных наметках.

Наиболее распространенные -- плоскопараллельные наметки, которые имеют точно обработанные плоскости и выступ, дающие возможность обрабатывать поверхности, расположенные под прямым углом, без контроля угольником во время опиливания. На опорной плоскости наметки есть несколько резьбовых отверстий. При помощи винтов к этой плоскости можно прикрепить направляющие линейки или угольник, которые дают возможность опиливать детали с заданным углом.

Опиливание по копиру (кондуктору). Наиболее производительным является опиливание заготовок, имеющих криволинейный профиль, по копиру (Рис. 1.7.15). Копир -- это приспособление, рабочие поверхности которого обработаны соответственно контуру обрабатываемой детали с точностью от 0,05 до 0,1 мм, закалены и отшлифованы.

Рис. 1.7.15 Опиливание по копиру

Подлежащую опиливанию заготовку вставляют в копир и вместе с ним зажимают в тисках. После этого опиливают выступающую часть заготовки до уровня рабочих поверхностей копира. При изготовлении большого количества одинаковых деталей из тонкого листового материала в копире можно закреплять одновременно несколько заготовок.

Отделка поверхностей. Выбор способа отделки и последовательность переходов зависит от обрабатываемого материала, требований к качеству поверхности, ее состояния, а также конструкции, размеров детали и припуска (0,05--0,3 мм).

Ручная зачистка опиленной поверхности. Если требуется высокая точность обработки, поверхности после опиливания окончательно обрабатывают бархатными напильниками, полотняной или бумажной шлифовальной шкуркой и абразивными брусками.

При окончательной обработке поверхностей пользуются деревянными брусками с наклеенной на них шлифовальной шкуркой. В некоторых случаях полоску шкурки накладывают на плоский напильник, придерживая при работе ее концы руками. Для отделки криволинейных поверхностей шкурку наматывают на оправку в несколько слоев. Зачистку ведут сначала грубыми шкурками, затем тонкими. Ручная зачистка -- малопроизводительная операция.

Рис. 1.7.16 Обработка начисто опиленной поверхности: а -- напильник со шлифовальной шкуркой и работа с ним; б -- зачистка вогнутой поверхности

Механизация опиловочных работ

Механизация опиловочных работ -- одно из направлений повышения производительности труда и культуры производства. Механизация осуществляется преимущественно применением ручного электрического и пневматического инструмента, а также опиловочных машинок и станков.

Окончательную обработку выполняют шлифовальными шкурками при помощи специальных ручных механизированных инструментов (дисковых шлифовальных машинок), ручными, механизированными инструментами с абразивными лентами или на специальных ленточно-шлифовальных станках.

Универсальные переносные машинки служат для зачистки и полировки опиленных поверхностей шлифовальными шкурками.

Шлифовальную шкурку склеивают в виде колец и закрепляют на эластичном основании специальных разжимных головок, которые устанавливают на рабочих концах шпинделей универсальных электрических и пневматических машинок.

Для закрепления шкурки в торцевой части оправки из инструментальной стали прорезают шлиц, в который вводят конец полотна шкурки. Затем шкурку наматывают на оправку, после 1,5--2-х оборотов конец шкурки заворачивают и хвостовиком напильника прижимают к торцу оправки. Таким образом шкурка будет надежно закреплена на оправке.

Электрический напильник (Рис. 1.7.17) предназначен для выполнения разнообразных слесарных и сборочных работ.

Напильник работает следующим образом. Нажимая на кнопку, включают электродвигатель. Вращение ротора электродвигателя через зубчатую пару передается коленчатому валу, на кривошипную шейку которого насажен шатун. При вращении вала шатун получает возвратно-поступальное движение, которое передается через шток напильнику, закрепленному в патроне.

Рис. 1.7.17. Электрический напильник

Особенностью этого напильника является то, что его приводной механизм выполнен с двумя шатунами, один из которых соединен шарнирно с напильником, а другой -- с балансиром, причем кривошип коленчатого вала привода расположен так, что поступательному перемещению напильника в одном направлении соответствует перемещение балансира в обратном. Благодаря такой конструкции достигается взаимное гашение инерционных сил, вызванных возвратно-поступательным движением напильника и балансира, и устранение вибрации инструмента при его работе.

Использование электронапильника повышает производительность труда примерно в пять раз по сравнению с продуктивностью при использовании ручного.

Широко применяются механизированные ручные опиловочные машинки с вращающимися инструментами типа мелких фрез 1,5--25 мм.

Рис. 1.7.18 Универсальная шлифовальная машинка

Универсальная шлифовальная машинка с гибким валом и прямой шлифовальной головкой, работающая от асинхронного трехфазного электродвигателя (Рис. 1.7.18), имеет шпиндель, к которому крепится гибкий вал с державкой для закрепления рабочего инструмента. Машинка имеет сменные прямые и угловые головки. Сменные державки дают возможность производить опиливание и шлифование в труднодоступных местах и под разными углами.

Подобной конструкции машинки могут быть и подвесными (Рис. 1.7.19), что удобно для использования их на рабочем месте слесаря.

Опиловочные станки. Используют два вида опиловочных станков -- с возвратно-поступательным и вращательным движением, чаще всего с гибким валом (станки типа ОЗС). На станках первого типа применяют напильники разного профиля с крупной и мелкой насечкой.

В опиловочных станках для обработки закаленных деталей (штампов и т. п.) применяют специальный алмазный инструмент.

Станки с гибким валом и вращающимися напильниками особенно удобны при изготовлении штампов, пресс-форм, металлических моделей и т. п. Опиловочные станки бывают передвижные и стационарные.

Передвижной опиловочно-зачистной станок ОЗС (Рис. 1.7.27) имеет стойку с вилкой, в которой закреплен электродвигатель с кнопочным пультом. Шарниры позволяют поворачивать электродвигатель с закрепленной на нем головкою в удобное для работы положение. Инструмент закрепляют в патроне, смонтированном на конце гибкого вала. Он получает вращательное движение.

Станок ОЗС имеет следующие приспособления: инструментодержатель № 1 со сменными цангами для крепления инструмента с хвостовиком Ш 6, 8 и 10 мм; инструментодержатель № 2 для крепления инструмента с конусным хвостовиком № 0 и 1; полировальную головку, предназначенную для шлифования, полирования (Рис. 1.7.28) и снятия заусенцев; пистолет, превращающий вращательное движение гибкого вала в поступательное движение инструмента; напильник и ножовочное полотно; абразивный брусок или шабер. К станку ОЗС прилагаются большие напильники, пальцевые фрезы, абразивные шлифовальные головки диаметром 8--42 мм, войлочные, резиновые и другие полировочные головки диаметром 6--35 мм; сверла, развертки, зенковки и т. п.

Рис. 1.7.20 Опиловочно-зачистная подвесная машинка: 1 -- рабочий инструмент; 2 -- держатель для инструмента; 3 -- электродвигатель; 4 -- гибкий вал

Рис. 1.7.21 Передвижной опиловочно-зачистной станок ОЗС



Рис. 1.7.22 Работа полировальной головкой

Станок ОЗС в нормальном исполнении имеет четыре частоты вращения инструмента -- от 760 до 3600 мин-¹. Мощность электродвигателя 0,52 кВт, частота вращения 1405 мин-¹.

Стационарный опиловочно-зачистной станок (Рис. 1.7.22) имеет станину, на которой закреплена стойка с нижним и верхним кронштейнами и штоком. Ступенчатый шкив (закрыт кожухом) позволяет регулировать скорость движения напильника. Обрабатываемую деталь закрепляют на поворотном столе. Установка стола на нужный угол достигается при помощи винта.

Хвостовик напильника закрепляют винтом в верхнем кронштейне и верхний кронштейн опускают; при этом нижний конец напильника должен войти в конусное углубление нижнего кронштейна.

Правильность установки напильника между верхним и нижним кронштейнами проверяют угольником. В вертикальное положение напильник устанавливают при помощи винтов, имеющихся в верхнем кронштейне. Пуск и остановка станка осуществляется нажимом на педаль.

Рис. 1.7.23 Стационарный опиловочно-зачистной станок

При обработке деталей, не требующих высокой точности, эти станки обеспечивают повышение производительности труда в 4--5 раз по сравнению с ручной обработкой. На них можно обрабатывать детали различной формы -- круглые, трехгранные, квадратные и т. д., а также поверхности, расположенные под разными углами. Напильники к станку бывают различных сечений с конической заточкой на конце.

Стационарные опиловочные станки не позволяют производить обработку в труднодоступных местах. В таких случаях применяют переносные электрические и пневматические машинки.

Ленточно- и плоскошлифовальные станки. Шлифование абразивной лентой. Обработка выполняется абразивными лентами, имеющими бумажную или тканевую основу, на животных или синтетических клеях.

Шлифование выполняется либо при свободном протягивании ленты, либо прижиманием ее контактным роликом или подкладной плитой. Самые распространенные контактные ролики -- покрытые резиной или полимерами. С повышением твердости контактного ролика интенсивность снятия металла увеличивается, а шероховатость обработанной поверхности ухудшается. Твердые контактные ролики применяют для предварительной обработки, мягкие -- для окончательной.

Периферия контактного ролика может иметь гладкую или прерывистую (рифленую) поверхность. Наличие рифленой поверхности повышает режущую способность ленты, а следовательно, и снятие металла лентами. Наличие на поверхности обода рифлений, образующих на рабочей поверхности ленты карманы для сбора металлической пыли и отходов шлифования, способствует увеличению срока службы ленты.

...