Лабораторная работа 2. Подготовительные операции (разметка, рубка и резка металлов)

Цель работы

1. Ознакомиться с операциями разметки, рубки и резки метал­лов.

2. Практически освоить приемы разметки, рубки и резки (разрезания) заготовок.

3. Освоить составление технологической карты на изготовле­ние детали.

Краткие теоретические сведения

Подготовительные операции слесарь производит при обработке заготовок детали, которые поступают к нему в виде отливок из металла, заливаемого в предварительно подготовленные формы, поко­вок, получаемых ковкой или штамповкой, либо в виде кусков про­катного материала — листов, прутков, получаемых пропусканием ме­талла между вращающимися в равные стороны валиками, имеющими профиль, соответствующий полученному прокату и т.д. Размеры за­готовок всегда больше размеров будущего изделие. При обработке с поверхности заготовки удаляют определенный слой металла (при­пуск), в результате чего уменьшается ее размер.

Для избежания ошибки при изготовлении детали на ее поверх­ности производят разметку. Разметку применяют преимущественно в индивидуальном и мелкосерийном производстве. На заводах крупно­серийного и массового производства надобность в разметке отпада­ет благодаря использованию специальных приспособлений — кондукто­ров, упоров и т.д. Под разметкой подразумевают операция, при которой на поверхности детали откладывают размеры и наносят линия, указывающие границы, до которых обрабатывают деталь. Часто дела­ют две риски: одну для границы обработки, другую для контроля. Существуют плоскостная и пространственная разметки. Плоскостную разметку применяют при разметке плоских деталей или отдельных плоскостей детали только в том случае, если не требуется увязки размеченных плоскостей между собой. Приемы плоскостной разметки напоминают приемы, применяющиеся в техническом черчении. Разметку выполняет инструментами, подобными чертежным. Пространственная разметка заключается в том, что разметка отдельных поверхностей детали, расположенных в различных плоскостях и под разными уг­лами друг к другу, увязывается между собой. Выбор способа раз­метки — по чертежу, шаблону, образцу, месту — определяется фор­мой заготовки, требуемой точностью и количеством изделий, под­лежащих изготовлению. При обычных методах разметки точность разметки составляет 0,25...0,5 мм, при тонкой разметке — сотые доли миллиметра. Разметку производят на разметочных плитах — массивных, хорошо обработанных чугунных плитах.

Детали, предназначенные для разметки, сначала подготавли­вают, т.е. заготовку очищают от грязи, окалины и остатков формо­вочной земли, особенно тщательно в тех местах, на которых поло­жено наносить разметочные риски. Затем чертеж изучают, заготовку проверяют и производят выбор баз. Поверхность окрашивают краской для получения отчетливых рисок и сохранения их продол­жительное время. Для окраски деталей применяют обыкновенный сухой мел, мел, разведенный в воде, раствор медного купороса иди красную краску. Краска из обыкновенного сухого мела, которым натирают поверхность, непрочная. Для приготовления краски из мела, разведенного в воде до густоты молока, смесь кипятят, до­бавляют в нее столярный клей и снова кипятят. Такая краска скоро портится и издает неприятный запах. Для приготовления раствора медного купороса в воде необходимо соблюдать такую пропорцию: на стакан воды 2-3 ложки купороса. После нанесения этого раствора на поверхности детали остается тонкий слой меди, по которому очень легко проводить риски. Для получения красной краски в чистом спирте растворяют шеллак и окрашивают его фук­сином в красный цвет. На поверхности образуется красный проч­ный и тонкий слой, на котором разметочные риски ярко выделяются. Краску наносят кистью, но это отнимает много времени, или пульверизатором.

Изучая чертеж, разметчик выясняет особенности и размеры детали, ее назначение в работу механизма, мысленно намечает план разметки.

Проверяя заготовку, разметчик определяет, не имеет ли она дефектов, соответствуют ли ее размеры будущей детали и есть ли припуск на обработку. Если заготовка из-под литья, то наплывы на ней срубают, неровности заделывают, остатки формовочной зем­ли, ржавчины, окалины удаляют металлическими щетками. Качество разметки во многом зависит от выбора баз — линий или поверхнос­тей, от которых откладываются размеры. Вопрос о базах решают исходя из конструктивных особенностей конкретной детали и усло­вий ее работы в машине. При плоскостной разметке за базы прини­мают наружные обработанные кромки заготовки, оси симметрии или центровые линии, которые наносят в первую очередь. При простран­ственной разметке за базы принимают обработанные поверхности, а при отсутствии их — ту поверхность, которая не будет обрабаты­ваться.

На практике принят следующий порядок разметки: сначала про­водят горизонтальные линии, затем вертикальные, далее — наклон­ные и дуги (окружности и закругления). При нанесении прямых ли­ний чертилку ведут вдоль линейки (желательно брать линейки со скосами для увеличения точности), наклоняя ее под углом 75...80 к размечаемой поверхности и в сторону движения (рис. 6.))

Для отделения части металла от большого куска или листа, для грубой обработки изделий с целью придания им необходимой геометрической формы, для удаления заусенцев или твердой корки с поверхности отливок, прорубывания различных пазов и канавок, разделки трещин в деталях под сварку применяют рубку металла — грубую слесарную операцию, обеспечивающую точность обработки не выше 0,5...1,0 мм.

В качестве режущего инструмента при рубке применяют слесар­ное зубило, крейцмейсель, канавочник, а в качестве ударного — молоток. Дня эффективного использования слесарных металлорежу­щих инструментов необходимо знать основные законы резания мети­лов.

На обрабатываемой заготовке различают следующие поверхнос­ти: обрабатываемую, обработанную и поверхность резания. Обраба­тываемой называет поверхность, с которой будет сниматься слой металла( стружка). Обработанной называют поверхность, с которой снят слой металла(стружка). Поверхностью резания называют поверхность, образуемую на обрабатываемой заготовке непосредственно режущей кромкой инструмента. Поверхность резания является переходной между обрабатываемой и обработанной поверхностями.

Плоскостью резания называют плоскость, касательную к по­верхности резания и проходящую через режущую кромку инструмен­та. Форма режущей части (лезвия) любого металлорежущего инстру­мента представляет собой клин, заточенный с определенными угла­ми (зубило, резец), или несколько клиньев (ножовочное полотно, метчик, плашка, фреза, напильник).

Зубило представляет собой простейший режущий инструмент, в котором форма клина особенно четко выражена. Чем острее клин, т.е. меньше угол, образованный его сторонами, тем меньше усилия потребуется для его углубления в материал. Для различных метал­лов установлены определённые углы заострения режущих инструмен­тов. Элементы и геометрическая форма режущей части зубила изоб­ражены на рис. 7.

Рис. 6. Нанесение линий на металле при разметке: а – чертилки; б - расположение чертилки	Рис. 7. Геометрические элементы зубила: 1 - передний угол; 2 - угол заострения; 3 - задний угол; 4 - задняя грань; 5 - режущая кромка; 6 - передняя грань

Поверхность зубила, по которой сходит стружка, называют передней поверхностью (гранью). Поверхность зубила, обращенную к обработанной заготовке, называют задней поверхностью. Линию, находящуюся на пересечении передней и задней поверхностей, назы­вают режущей кромкой (лезвием). Угол  (рис.7), заключенный между обработанной поверхностью и задней поверхностью инструмента, называют задним углом. Этот угол уменьшает трение задней поверхности инструмента об обработанную поверхность. Угол  между передней и задней поверхностями инструмента называют углом заострения и выбирают в зависимости от твердости обрабатываемого материала и инструмента. Если инструмент будет иметь угол заострения, не соответствующий твердости обрабатываемого материала, то он будет ломаться (крошиться) или мять, а не резать металл. Чтобы не ослабить инстру­мент, часть его выбирают в пределах 3...8⁰.

Угол , заключенный между перпендикуляром к обрабатывае­мой поверхности и передней поверхностью инструмента, называют передним углом. Чем больше передний угол у инструмента, тем мень­ше угол заострения, меньше усилие резания, но менее прочна его режущая часть.

Таким образом, при резании металла основное значение имеет угол между передней поверхностью инструмента и обработанной поверхностью, называемый углом резания , который равен сумме угла заострения и заднего угла. Для обработки твердых металлов угол резания должен быть больше, чем для обработки мягких метал­лов. Если зубило наклонить под большим углом, оно врежется в обрабатываемую поверхность, при меньших углах — зубило скользит, не производя резания.

Рубку металла производят в стуловых или параллельных тисках. Крупные заготовки рубят на плите или наковальне. В зависимости от назначения обрабатываемой детали рубка может быть чистовой или черновой. При рубке металла слесарь должен стоять устойчиво, вполоборота к тискам, ступни должны составлять угол примерно 40°, левая нога слегка выставлена вперёд, правая — назад. Инструмент необходимо держать свободно в левой руке, так чтобы ударная часть выступала на 15...25 мм, наклон инструмента в вертикальной плоскости составляет 30...40°, в горизонтальной (по возможности) 35...45°.

Массу молотка следует выбирать из расчета 40 г массы молотка на 1 мм ширины лезвия зубила и 80 г на 1 мм ширины лез­вия крейцмейселя. Держа молоток в правой руке на расстоянии 15...30 мм от конца рукоятки, охватывая ее четырьмя пальцами и крепко прижимая к ладони, большой палец накладывают на указательный. Это — первый способ хватки, а при втором способе начальная хватка та же, однако по мере движения молотка вверх три пальца слегка разжимают, при движении вниз — снова сжимают, что обеспечивает сильный удар.

При рубке металла применяют три вида ударов: кистевой, ког­да молоток движется за счет изгиба кисти (применяют при легкой рубке), локтевой, когда рука изгибается в локте (обычный вид удара при рубке в тисках), и плечевой — удар всей рукой с плеча (приме­няют при разрубания, срубании большого объема металла). Сила уда­ра зависит от массы молотка, длины рукоятки, замаха, меткости удара. Для увеличения меткости ударная часть инструмента сужает­ся, его головка и боек молотка закругляются. Периодичность уда­ров составляет 40...60 ударов в минуту (40-при тяжелой рубке, 60 - при легкой).

При черновой рубке стали толщина срубаемой стружки состав­ляет 1...2 мм, чугуна 2...4 мм. При чистовой рубке, которая производится широкий острым зубилом, толщина стружки составляет 0,5…1 мм.

Для избежания выкрашивания чугун и бронзу рубят до середины, затем деталь поворачивают и рубят с противоположной стороны (необходимо соблюдать меры предосторожности). Для получения глад­кой, чистой поверхности при рубке мягкой стали зубило обтирают масляной тряпкой или смачивают мыльной водой, при рубке алюминия — скипидаром, чугун рубят всухую.

Качество рубки проверяют простейшими инструментами — линей­кой, кронциркулем.

Ручную рубку (трудоемкую и малопроизводительную операцию) при­меняют только тогда, когда нельзя использовать станочную обработку (строгание, фрезерование и т.д.). Для механизации процесса рубки применяют пневматические или электрические рубильные молот­ки, специальные инструменты, приспособления и станки, на которых операцию рубки выполняют в 8...10 раз быстрее, чем вручную.

К предварительной заготовительной операции относится разре­зание (резка), т.е. операция, при которой металл разделяется на части. Точность, которая достигается резкой, составляет 0,25... 0,5 мм. В зависимости от формы и размеров заготовки для разрезания применяют различный по конструкция режущий инструмент, напри­мер, острогубцы, кусачки, ручные ножницы, ножницы разных типов (стуловые, рычажные), ручную и механическую ножовку, труборез и т.д. Весь инструмент можно разделить на инструмент со снятием стружки и без снятия стружки. К инструменту со снятием стружки относят:

• ручную ножовку;

• отрезные ножовочные станки (приводные ножовки);

• электромеханическую ножовку;

• пневматическую ножовку;

• пилы по металлу (дисковые);

• металлорежущие станки (токарные, фрезерные, шлифовальные).

К инструменту без снятия стружки относят:

• ручные ножницы;

• стуловые ножницы;

• рычажные ножницы;

• ручные электроножницы;

• ручные пневматические ножницы;

• механические ножницы;

• труборезы;

• пресс-ножницы;

• штампы;

• кусачки;

• бокорезы.

Разрезание металла осуществляется, как правило, под действием нажимных усилий. Однако разрезать металл можно и другими спосо­бами.

Наиболее широкое применение получила ручная ножовка (рис. 8) для разрезания толстых листов полосового, круглого и профильно­го металла размером 60...70 мм в поперечнике. Ножовка состоит из станка 2, ножовочного полотна 3 (режущей части) и ручки 4.

Рис. 8. Ручная ножовка: а - цельная; б - раздвижная; 1 - винт с барашком; 2 - станок; 3 - ножовочное полотно; 4 - ручка; 5, 6 – головка.

Полотно вставляют концами в прорези головок 5 и 6, закрепляют штифтами и натягивают винтом с барашком 1.

Ножовочные станки изготовляют либо цельными (для ножовочно­го полотна одной определенной длины), либо раздвижными, допуска­ющими закрепление ножовочного полотна различной длины.

Ручное ножовочное полотно представляет собой полосу из инструментальной углеродистой стали Р9Х6ВФ, на одной стороне кото­рой по всей длине нарезаны зубья. Размер ручного ножовочного полотна определяется расстоянием между центрами отверстий под штифы. Наиболее часто применяют ножовочные полотна длиной 250... 500 мм, высотой 13 и 16 мм и толщиной 0,65…0,8 мм. Каждый отдельный зуб ножовочного полотна имеет форму резца (клина). Если разрезание осуществляют ножовкой, то ножовочное полотно должно быть подобрано так, чтобы в работе участвовало не менее трех зубъев, т.е. шаг ножовочного полотна завесит от (толщины) ширины обрабатываемого материала. Рекомендуется производить разрезание: листового железа, тонкостенных деталей полотном с шагом 0,8 мм; кабелей, тонкостенных труб, тонкого профильного проката с шагом 1,0 мм; чугуна, мягкой стали, асбеста, цветных металлов с шагом 1,6 мм.

Устанавливают полотно в прорези головок станка так, чтобы зуб резал при движении ножовки вперед (обратный ход ножовки — холостой, без нажима).

Прежде чем приступить к разрезанию металла ножовкой, необ­ходимо проверить, соответствует ли ножовочное полотно твердости разрезаемой заготовки, ее размерам, правильно ли оно вставлено в ножовочный станок и достаточно ли натянуто, так как при слабом натяжении оно может поломаться.

Разрезаемый металл должен быть прочно закреплен в тисках. При разрезании корпус тела слесаря должен быть прямым, поверну­тым под углом 45° к осевой линии тисков, слесарь должен опирать­ся на левую ногу, правая нога по отношению к левой становится примерно под углом 60...70°.

Ножовку берут правой рукой так, чтобы большой палец находил­ся и упирался в буртик ручки, а четыре остальных пальца охватыва­ли ручку снизу. Вначале разрезания большой палец левой руки прик­ладывают к разрезаемой заготовке возле линии разметки и, опира­ясь на него полотном ножовки, делают неглубокий надрез ускоренны­ми короткими движениями частью ножовочного полотна длиной 60... 70 мм у самой ручки ножовки. После этого разрезание продолжают двумя руками (левая — сверху на угольнике).

Нажимать на ножовку следует двумя руками, причем левой ру­кой нужно нажимать сильнее, чем правой, которая перемещает ножов­ку. При перемещении ножовки назад нажимать на нее не следует. Си­ла нажатия должна соответствовать твердости разрезаемого металла и размерам заготовки: чем тверже металл или чем больше размер заготовки, тем сила нажатия должна быть больше.

При разрезании простых форм (круглых, квадратных) ножовку слегка раскачивают в продольном направлении, при разрезании заго­товок сложных профилей (швеллеров, тавров, труб) движение ножов­ки должно быть строго прямолинейное. При продольной раскачке по­верхность резания получается слегка выпуклой, поэтому стружка срезается не по всей длине реза, а по частям, по мере продвижения ножовки, и тем самым облегчает работу. При разрезании сложных про­филей ножовочное полотно одновременно опирается на несколько уз­ких плоскостей, в таких случаях раскачка ножовки недопустима, так как при встрече с кромками этих плоскостей зубья будут испы­тывать удары и выламываться.

При разрезании ножовку не следует переваливать в сторону иди вилять ручкой, при таких движениях ножовочное полотно легко закли­нивается и может поломаться. Ножовку перемещают на всей длине полотне плавно, без рывков, с равномерным нажимом. Движение долж­но быть равномерным, примерно 40...60 двойных ходов в минуту. К концу разреза нажим надо ослаблять, так как при сильном последнем движении ножовка не отрезает металл и может сломаться.

Для более экономического расходования ножовочных полотен новыми полотнами следует сначала разрезать мягкие металлы — медь, алюминиевые сплавы, а затем использовать их для разрезания стали и чугуна. Латунь и бронзу следует размазать только новыми полот­нами.

Трубы разрезают ножовкой и труборезами. При резке ножовкой берут полотно с мелким зубом, труба зажимается в тисках между деревянными брусками или в трубные прижимы. Резку производят по­ворачивая трубу. Для резания труборезом трубу зажимают в трубный прижим и, вращая винт, вдавливают ролик в металл. Резание ведут покачивая и вращая рычаг, все время поджимая ролик. Место реза смазывают машинным маслом. Чтобы не получить при резке заусен­цев, необходимо установить между роликами обычного трёхроликового трубореза регулируемый резец.

Ножницы применяют для вырезания углов, деталей с криволи­нейными контурами, отверстий и внутренних контуров.

Таким образом, в зависимости от формы и размеров деталей и заготовок резку производят как ручным инстру­ментом, так и на механических и анодно-механических станках, а также ацетилено-кисдородным пламенем. Причем для анодно-механического способа, например, характерно то, что им можно резать металл любой твердости.

Порядок выполнения работы

1. Получить у преподавателя заготовку и инструмент.

2. Ознакомиться с чертежом.

3. Составить карту технологического процесса (табл.2).

4. Выполнить задание.

5. Убрать рабочее место и сдать полученный инструмент.

6. Написать отчет.

Таблица 2

Технологическая карта обработки

Номер операции	Содержание операция	Оборудование рабочего места	Инструмент
			режущий	измерительный	вспомогательный

Примечание. Если деталь изготовляется в течение несколь­ких занятий, то номер карты — текущий номер занятий по изготов­лению этой детали.

Отчет

Отчетным документом занятий является протокол, который дол­жен содержать наименование детали и изделия, материал детали, дату выполнения работы, технологическую карту обработки.