UA-75651220-1 >
 

Різання металу

                                               Сутність процесу розрізування
    Різанням називають операцію з поділу матеріалу на частини. Розрізування можна робити як зі зняттям, так і без зняття стружки.
    Існують різноманітні способи різання. Огляд основних з них подано в табл. 6.4.
Основні способи розрізування металу
Зі зняттям стружки Без зняття стружки
Ручною ножівкою Ручними ножицями
Відрізними ножівковими верстатами Стільцевими ножицями
Пилками по металу: дисковою, стрічковою Важільними та механічними ножицями
На металорізальних версатах: токарських, фрезерних, шліфувальних Труборізи
Автогенне різання Гострозубцями
Анодно-механічне різання Прес-ножицями
Штампи
                                         Ножівки й ножівкові полотна
    Ручними ножівками можна розрізати метали розміром до 60-70 мм у поперечнику. Вони складаються з ножівкового верстата (рамки) і ножівкового полотна.
    Ножівкові верстати бувають цільними й розсувними. Цільні верстати призначаються для ножівкових полотен однієї певної довжини. У розсувних верстатах можна закріплювати полотна різних довжин, що більш раціонально.
    Ручні ножівкові верстати з розсувною рамкою (рис. 1.6.38) складаються з коліна (косинця) зі скобою й заклепкою, коліна з вирізами, стрижня, рукоятки, гвинта й баранчика. Стрижень і гвинт мають прорізи у двох взаємно перпендикулярних напрямках й отвори для установки штифта, що кріпить ножівкове полотно. На загострений кінець стрижня надівається рукоятка, вона виготовляється з деревини твердих порід.
Рис. 1.6.38. Ручні ножівки
     Для розсовування ножівки обидва коліна перегинають так, щоб заклепка вийшла з вирізу в коліні. Зміщають коліно в скобі, поки заклепка ввійде в інший виріз, потім випрямляють ножівку.
     Верстат з пересувним тримачем складається з косинця, по якому може переміщатися й закріплюватися в потрібному положенні тримач 1.
     Для розрізування металевих прутків діаметром до 10 мм, деталей невеликої товщини, прорізання шліців канавок застосовується ручна ножівка, у проріз якої вставляється й закріплюється гвинтами ножівкове полотно.
     Ножівкове полотно - сталева пластинка з двома отворами для кріплення у верстаті, на нижньому ребрі полотна нарізані зуби. Залежно від призначення розрізняють ножівкові полотна для ручних і приводних ножівок.
     Ручні ножівкові полотна виготовляються довжиною 250 і 300 мм (за довжину ножівкового полотна приймається відстань між кріпильними отворами) і з кроком (відстанню між зубами) 0,8; 1,0; 1,25 і 1,6 мм.
     Зуби ножівкових полотен, подібно до різальної частини будь-якого інструмента, мають форму клина. Найкращими для зуба ножівкового полотна є такі кути: передній - γ = 0; задній кут α = 40°. При цих значеннях кут загострення дорівнюватиме β = 50°. Порівняно великий задній кут у зуба ножівкового полотна обраний з таким розрахунком, щоб був достатній простір для розміщення стружки.
    Щоб полотно не застрягало в пропилі, його зуби розводять шляхом відгинання в сторони. Товщина полотна в місці розведення дорівнює 1,2-1,5 товщини полотна.
    Застосовується два способи розведення зубів: хвилясте й по зубу.
    При розведенні по полотну (хвилястому) полотно згинається так, що утворюються хвилі з кроком, рівним 8s (s - крок ножівкового полотна). Висота розведення має бути не більшою подвоєної висоти зуба. Застосовується для полотен з кроком 0,8 мм, допускається також для кроку 1 мм.
    При другому способі розводяться тільки зуби, полотно не зачіпається. Цей спосіб здійснюється в таких варіантах: розведення по кожному зубу - один зуб відгинається вліво, сусідній - вправо тощо; розведення через зуб - один зуб - уліво, другий не розводиться, третій - вправо тощо; розведення двох суміжних через один нерозведений - один зуб - уліво, сусідній - вправо, третій не розводиться тощо. Розведення по зубу застосовується для полотен з кроком 1,25 і 1,6 мм.
    Крок ножівкового полотна вибирається залежно від оброблюваного матеріалу (табл. 6.5).
Вибір кроку ножівкового полотна
Розрізувана заготовка Крок зубів, мм.
Листовий метал. Тонкостінні деталі 0,8
Кабелі. Тонкостінні труби. Тонкий проффільний прокат 1,0
Круговий й інший профільний прокат. Сталеві труби. Електричні кабелі. Заготовки з міді, латуні, алюмінію 1,25
Заготовки з чавуну, м'якої сталі 1,6
     Машинні ножівкові полотна виготовляються довжиною 350, 400, 450 і 600 мм з кроками 1,6; 2,5; 3,2; 4,0; 5,0, 6,3 мм. Довжина полотна обирається залежно від ширини розрізування: для ширини до 130 мм беруть полотно довжиною 350 мм; до 155 мм - 400 мм; до 180 мм - 450 мм, до 250 мм - 600 мм.
     Ручні ножівкові полотна виготовляються зі сталі Р9, Х6ВФ; машинні - зі сталі Р9 і Р18. Вони гартуються до твердості HRC 60-64.
     На полотні маркується: ширина, крок зуба й марка сталі.
     Ножівкове полотно кріпиться у верстаті за допомогою штифтів: його вводять у прорізі в головках, ставлять в отвір штифти й добре натягають. При слабкому натягу ножівка відхилятиметься вбік і полотно може зламатися. Занадто сильно натягати також не можна, найменший перекіс призведе до поломки. Полотно у верстаті встановлюється так, щоб зуб різав при русі ножівки вперед від робітника.

                                                               Різання ножівкою
      При роботі ножівка (рис. 1.6.39) втримується правою рукою за рукоятку. Вона опирається на долоню, великий палець перебуває зверху, інші охоплюють її знизу. Ліва рука тримає рамку попереду, чотири пальці охоплюють її, великий палець накладається на вказівний.
     Робітник при різанні стає впівоберта до губок лещат. Ліва нога злегка виставляється вперед, на неї опирається корпус. Права нога повернена стосовно лівої на кут 60-70°. Відстань від робітника до лещат має бути такою, щоб при вихідному положенні ножівки перед різанням плечова частина правої руки розташовувалося вертикально.
     При різанні ножівкою зусилля додаються при русі вперед - робочий хід. Під час руху назад натиск не виконується - холостий хід. Тиск під час робочого ходу виконується здебільшого лівою рукою (приблизно 2/3 зусилля), права рука пересуває ножівку вперед і назад.
Рис. 1.6.39. Робота ручною ножівкою
     Оскільки тверді метали вимагають більшого зусилля для зняття стружки, натискати ножівку при різанні цих металів потрібно сильніше.
     При розрізуванні м’яких металів натискають слабше, інакше зуби глибоко уріжуться в метал і полотно може зламатися.
     Натиск ножівки має бути меншим і при малій довжині пропилу, тобто при різанні тонких металів - смуг, труб тощо. Пов’язане це з тим, що в цьому випадку в роботі бере участь мала кількість зубів. На кожен зуб припадає більший тиск, а це при сильних натисках може призвести до поломки зубів. Перед кінцем розрізування зусилля має зменшуватися у всіх випадках, шматок металу, що відрізається, підтримується при цьому лівою рукою.
     Розрізуваний виріб необхідно надійно затиснути в лещатах, інакше в процесі різання він може зміститися, і тоді тонке крихке полотно зламається.
     Переміщення ножівки має бути горизонтальним. При врізанні її можна нахиляти до заднього ребра деталі, тоді полотно менше ковзатиме й врізання полегшиться.
     Рухати ножівку потрібно плавно, ритмічно, зі швидкістю 40-60 подвійних ходів у хвилину (40 - для твердих і 60 - для м’яких матеріалів). Необхідно стежити за тим, щоб ножівкове полотно працювало всією своєю довжиною. Це забезпечить його більшу довговічність.
     Ручне різання металів ведуть зазвичай без охолодження. Для зменшення тертя можна змазувати полотна мінеральним маслом або салом.
     При відведенні ножівкового полотна вбік (різання йде не по риску) не слід намагатися виправити положення поворотом ножівки: полотно зламається. У такому випадку варто повернути розрізуваний метал і почати різати в новому місці. Причиною відведення полотна є або слабкий натяг його, або одне стороннє розведення.
     Не можна різати полотном, якщо в нього зламаний хоча б один зуб. Це призведе до викришування зубів. Таке полотно потрібно замінити. Допускається також сточування 2-3 сусідніх зубів на наждаку. Продовжуючи різання новим полотном, слід мати на увазі, що старе полотно було зношеним і тому ширина пропилу буде меншою. Тому новим полотном варто почати різання в новому місці.
     Смуговий матеріал розрізають зазвичай по вузькій грані (рис. 1.6.40, а), при цьому виходить більша продуктивність. Однак у такий спосіб різати можна матеріали такої товщини, щоб у роботі брало участь одночасно не менше трьох зубів. Якщо ця умова не дотримується, то при врізанні зуби чіплятимуться, тиск буде нерівномірним, і це призведе до поломки полотна. У цьому випадку тонкий матеріал ріжуть по широкій грані. Для полегшення врізання роблять невеликий пропил тригранним напилком. Різання починають, нахиливши ножівку до заднього ребра заготовки. У міру врізання її випрямляють і ріжуть до кінця при горизонтальному положенні полотна.
     Круглі, квадратні прутки розрізають так само. Якщо після розрізування торці обробляються, дозволяється надрізати заготовку з двох або чотирьох сторін, а потім обламати.
     При розрізуванні виробів із широкою поверхнею і довжина пропилу виходить великою, і різати важко. Для полегшення роботи можна нахиляти ножівку послідовно до заднього або переднього ребра (рис. 1.6.40, б). При цьому різання йде не по всій ширині відразу й різати легше.
     Щоб відрізати від листа смугу, ножівкове полотно повертають на 90° і ріжуть при горизонтальному положенні ножівки. Різати в цьому випадку потрібно обережно, тому що ножівка під дією власної ваги може повернутися, і полотно зламається.

Для вирізання різного роду отворів у листовому металі свердлять спочатку невеликий отвір, у нього заводять полотно, збирають ножівку й роблять різання.

Фасонні деталі або прорізи виконують полотном, сточеним до ширини 8-10 мм, або лобзиком (рис. 1.6.40, в).
Рис. 1.6.40. Прийоми різання металу ручною ножівкою:
а - розрізування смугового матеріалу; б - розрізування виробів із широкими поверхнями; в - відрізання вузької смужки лобзиком
     Дуже тонкий матеріал при розрізуванні затискають між двома дерев’яними брусками товщиною 15-30 мм і ріжуть разом з ними. При розрізуванні тонких матеріалів беруть полотна з малим кроком, натискають несильно, працюють повільними рухами на всю довжину полотна.
     Грановані вироби потрібно затискати так, щоб ножівка не зустрічала при своєму русі гострих кутів.
     Шліци у гвинтах прорізаються ручними ножівками (рис. 1.6.38) з вузьким полотном. Широкі шліци виконуються двома полотнами, складеними по товщині.
     Деталі й заготовки з пластичних мас розрізають ножівками, лучковими пилками, ручними різаками, виготовленими з відрізків стрічкових пилок.
     Новим ножівковим полотном рекомендується розрізати спочатку м’які матеріали й тільки після деякого затуплення - тверді матеріали.
     Основним видом браку при різанні ножівкою є косий розріз у результаті відведення ножівкового полотна. При неправильному розмічанні, різанні не по рисці не витримуються розміри деталі. Можливо також ушкодження зовнішніх поверхонь деталей при затисканні їх у лещатах.

                                                                       Різання металу на верстатах
     Відрізні ножівкові верстати (механічні ножівки, рис. 1.6.41) дають можливість розрізати метали розміром до 250 мм у поперечнику за допомогою машинних ножівкових полотен. Така ножівка складається зі станини, стола, хобота.
Рис. 1.6.41. Механічна ножівка
     По напрямних хобота може переміщатися пильна рама з ножівковим полотном, що одержує зворотно-поступальний рух від електродвигуна за допомогою кривошипно-шатунного або гідравлічного механізму, розташованого всередині станини. Розрізувана заготовка кріпиться в лещатах, установлених на столі верстата.
     Електромеханічна ножівка переносного типу (рис. 1.6.42) складається з алюмінієвого корпуса з убудованим електродвигуном. З валом електродвигуна зв’язаний барабан зі спіральним пазом. По пазу переміщається палець, з’єднаний з повзуном. При обертанні електродвигуна повзун і закріплене на його кінці ножівкове полотно роблять зворотно-поступальний рух. Ножівка дає можливість розрізати сортовий і профільний матеріал невеликих розмірів, збільшуючи продуктивність різання в 8-10 разів.
     На відрізних верстатах (рис. 1.6.43) (круглими пилками) можна розрізати труби, прутковий і профільний матеріал. На станині 4 універсальні круглі пилки кріпиться колонка із кронштейном. На кронштейні, що може повертатися на колонці, установлюється електродвигун з круглою дисковою пилкою діаметром 400-500 мм. Розрізуваний виріб кріпиться на столі.
Рис. 1.6.42. Електромеханічна ножівка
Рис. 1.6.43. Відрізний верстат
      Цільні круглі пилки виготовляють діаметром від 60 до 200 мм і товщиною 1-5 мм. Вони дозволяють розрізати заготовки діаметром від 13 до 65 мм. Круглі сегментні пилки мають збірну конструкцію. Вони виготовляються зі вставними зубами або сегментами, мають діаметри від 275 до 2000 мм і дозволяють розрізати круглі заготовки діаметром від 90 до 335 мм, квадратні заготовки зі стороною квадрата від 85 до 313 мм. Заготовки з невеликими розмірами перетину можна розрізати також на фрезерних верстатах за допомогою цільних круглих пилок або прорізних фрез. Останні також мають форму диска із зубами, їхні діаметри 40, 60 і 75 мм, ширина від 0,2 до 5 мм.
      Дискові пилки тертя розрізають метал за допомогою гладкого сталевого диска товщиною 1 мм. Він обертається з великою швидкістю (4000 хв-1). За рахунок тертя швидко обертового диска метал у місці розрізування нагрівається до плавлення.
     Широко застосовується також розрізування металу на абразивно-відрізних верстатах. Різання на цих верстатах виконується обертовими тонкими абразивними колами, що одержують переміщення в напрямку розрізування й невеликий коливальний рух для зменшення зношування кола й поліпшення якості оброблюваної поверхні. Діаметр кіл береться від 80 до 400 мм, товщина їх - від 0,5 до 5 мм. Зв’язування кіл бакелітове або вулканітове.
     За допомогою анодно-механічного різання можна розрізати метали будь-якої твердості. Різальний диск із листової сталі або міді товщиною 0,5-0,8 мм є катодом, розрізуваний виріб - анодом. До місця різа подається рідина певного складу. Диск одержує швидке обертання. При його контакті з розрізуваним металом виникають мікроскопічні електричні дуги, розвивається висока температура, диск проникає в метал, розрізаючи його.

                                                                                   Різання ножицями
     Різання металу ножицями відрізняється високою продуктивністю, дає можливість вирізати деталі будь-якої форми без зняття стружки й одержувати відразу готову деталь. Однак оскільки ножиці ріжуть за рахунок тиску, потрібні значні зусилля для розрізування. Тому їх застосовують зазвичай для різання листового матеріалу. Є також машинні ножиці для розрізування профільного й пруткового матеріалу.
     Ручні ножиці (рис. 1.6.44, а) застосовуються для розрізування тонкого листового матеріалу. Ними можна різати сталь товщиною 0,5-0,7 мм, дахове залізо, кольорові метали товщиною до 1,5 мм.
     Ручні ножиці мають порівняно коротке лезо й довгі ручки.
        Ножиці ручні по металу - 54 мм
        Довжина ножиців 200, 250, 320, 360, 400 мм
        Довжина лез (від гострих кінців до центру шарніра) 55-85, 70-82, 90-105, 100-120, 110-130.
     Леза ножиців загострюються під кутом β = 70°. Порівняно великий кут заточення обраний для того, щоб леза при великих тисках, що виникають при різанні, не розкришувалися.
     При загостренні ножиців потрібно стежити за тим, щоб леза були прямолінійними, гостро заточеними й сходилися по всій довжині. Зазор між ними має бути не більше 0,2 мм. При більших зазорах ножиці не ріжуть, а мнуть лист і різ виходить із задирками. За відсутності зазора між лезами виникають великі сили тертя, що веде до швидкого їх затуплення. Для зменшення тертя лез площини зіткнення їх заточують під невеликим кутом (α = 1-2°). Виготовляються ручні ножиці зі сталі марок 65, 70, різальні леза гартуються до HRC 52-58.
Рис. 1.6.44: а - ручні ножиці; б - принцип їхньої роботи: 1 - ніж правий; 2 - ніж лівий; 3 - заготовка
     Розрізняють ножиці праві й ліві. У правих ножиців під час різання скіс нижнього леза розташовується вправо, вони застосовуються в більшості випадків. Лівими ножицями користуються при вирізанні криволінійних деталей.
     Для вирізання фасонних отворів у листах і трубах застосовують ножиці з криволінійними лезами.
     При різанні ножиці тримають у правій руці (рис. 1.6.44, б). Великий палець розташовується на верхній рукоятці, три пальці охоплюють нижню, а вказівний або мізинець міститься між рукоятками (для їх розсовування). Ножиці варто розташовувати так, щоб верхнє лезо перебувало над розмічальною лінією.
     Найменше зусилля при різанні буде в тому випадку, якщо метал глибше всувається в зів ножиців. Однак при великому розкритті лез збільшується горизонтальна складова зусилля різання й метал виштовхуватиметься, а не різатиметься.
Рис. 1.6.45. Стільцеві й важільні ножиці:
а - стільцеві ножиці; б - важільні ножиці; в - розрізування листового металу
    При куті розкриття приблизно 30° сили тертя й зусилля лівої руки робітника здатні протидіяти зусиллю, що виштовхує. Цей кут розкриття варто вважати найбільш прийнятним для різання металів ручними ножицями.
    У процесі різання ножицями їх спрямовують по розмічальній лінії, лівою рукою відгинають відрізувану смугу, не роблячи при цьому різких перегинів. Переміщаючи ножиці вперед, їх притискають до кінця прорізу. Якщо цього не робити, утворяться задирки.
    Ножиці мають розташовуватися перпендикулярно до розрізуваного металу, при перекосах вони не ріжуть, а мнуть метал.
    Тонкі листи з пластичних мас можна розрізати звичайними ручними ножицями, потрібно стежити лише за тим, щоб зазор між лезами був невеликим (0,1-0,2 мм). У процесі різання необхідно щільно притискати розрізуваний лист до стола. Не слід різати ножицями крихкі пластичні маси: полістирол, органічне скло тощо, їх розрізають ножівками.
    Дріт діаметром до 3 мм розрізають гострозубцями.
    Стільцеві ножиці (рис. 1.6.45, а) відрізняються від ручних тим, що в них верхня рукоятка подовжена (400-800 мм), а нижня загнута під прямим кутом і загострена (для забивання її в дошку або верстат). Завдяки довгій рукоятці натиск можна робити не тільки кистю, як у ручних ножицях, а всією рукою, що значно збільшує тиск. Стільцеві ножиці дозволяють розрізати метал товщиною до 2-3 мм.
     Важільні ножиці (рис. 1.6.45, б) дають можливість розрізати листовий метал товщиною до 2-3 мм. Вони складаються із двох чавунних стояків і стола. До стола збоку кріпиться нерухомий ніж (заточений під кутом 90°). Верхній ніж, закріплений на важелі, має криволінійну форму. Це забезпечує постійний кут тиску при опусканні важеля (приблизно 15°). Важіль кріпиться до станини, на кінці має противагу, чим запобігає його мимовільне опускання. Розрізуваний лист притискається планкою. Ножиці типу 37 мають ножі довжиною 1050 мм, вони дозволяють розрізати метал товщиною до 2,5 мм.
     У важільних ножиців потрібно стежити за тим, щоб зазор між лезами був невеликим і щоб важіль надійно кріпився. Вони повинні мати притискний пристрій для заготовки, тому що в процесі різання на виріб діє значний перекидаючий момент, і робітник не в змозі протидіяти йому, як при різанні ручними ножицями.
     У процесі різання (рис. 1.6.45, в) важіль опускається різко, а потім дотискається для остаточного розрізування.
     Існують й інші конструкції важільних ножиців: із зубчастою рейкою й перебором (дають можливість різати листову сталь до 3 мм, тонкі прутки), сортові ножиці (для різання сортового металу) тощо.

                                                               Різання механічними ножицями
     При значному обсязі робіт з розрізування листового металу широко застосовуються механічні ножиці. Розрізняють ножиці переносного типу (ними можна різати метал у будь-якому місці) і стаціонарні. До першого належать різні моделі електроножиців, до другого - паралельні, дискові й вібраційні ножиці.
     Вирізні електроножиці (рис. 1.6.46) дають можливість розрізати листи, починаючи від краю. Вони складаються з корпуса з убудованим електродвигуном. Його обертання через черв’ячну передачу передається на ексцентрика. Шатун, що знаходиться на ексцентрику, зв’язаний пальцем з важелем. На важелі кріпиться рухомий ніж. Нерухомий ніж закріплений на скобі, на ньому розташовується розрізуваний лист.
     При включенні електродвигуна одержує обертання ексцентрик, шатун перетворює це обертання в коливальний рух верхнього ножа, що і здійснює різання.
     В електроножицях С-124 рухомий ніж, що прикріплюється гвинтом, робить зворотно-поступальний рух за допомогою повзуна, який переміщається від кривошипного вала. Вал одержує обертання від електродвигуна. Нерухомий ніж кріпиться на кронштейні.
Рис. 1.6.46. Вирізні електроножиці
     Працюючи електромеханічними ножівками й електроножицями, стежать за тим, щоб вони мали надійну ізоляцію. Працювати з електроінструментом потрібно в гумових рукавичках, калошах або на гумовому килимку. Після закінчення роботи живильний шнур потрібно від’єднувати від мережі.

                                                                          Різання труб
     Труби розрізаються ножівками або труборізами. При різанні ножівкою трубу затискають у лещата між двома дерев’яними брусочками. Полотно беруть із дрібним кроком. Ножівку тримають горизонтально, у міру врізання злегка нахиляють до себе. Дійшовши до отвору, трубу повертають.
Рис. 1.6.47. Труборіз:
1 - корпус; 2 - труба; 3 - труборізальний притиск; 4 - ролик; 5 - скоба труборіза
     Труборізи (рис. 1.6.47) складаються з корпуса 1 із двома гостро заточеними різальними дисками (роликами) 4, що мають нерухомі осі, рухомої скоби 5 з роликом, притискного гвинта 3 з рукояткою. Для різання тонких труб є труборізи з одним роликом, для труб дуже великих діаметрів - труборізи з ланцюгом, на якому закріплені шість роликів. Наявність кількох різальних роликів дає можливість значно прискорити процес різання.
     Для розрізування труборізом трубу затискають у трубний притиск. На неї надягають труборіз й, обертаючи гвинт, вдавлюють ролик у метал. Коливальними рухами важеля ведуть різання, час від часу підтискаючи ролик. Місце різа змазується машинним мастилом.