UA-75651220-1
 

Рубання металу

                                                      Сутність і призначення рубання
     Рубанням називається операція з поділу на частини або з видалення зайвих шарів металу. Воно належить до попередніх, грубих операцій і вимагає після себе подальшої обробки. Точність, що досягає рубанням, перебуває в межах 0,5-1 мм.
     Різальним інструментом при рубанні є зубило й крейцмейсель, ударним - молоток.
     За допомогою рубання можуть бути виконані такі види робіт: поділ металу на частини, видалення зайвих шарів металу, видалення напливів, виступів, вирубання заготовок із листового матеріалу, вирубання різних отворів, прорубування пазів, канавок тощо.

                                                                
  Процес різання металу
     При рубанні інструмент робить зрізання стружки або розрізування металу на частини.
     Для того щоб створити сприятливі умови для різання, різальна частина будь-якого інструмента має форму клина. Завдяки клиноподібній формі він може входити в оброблюваний матеріал і робити поділ його частинок.
     Розглянемо роботу клина (рис. 1.6.14, а). Якщо на клин діяти деякою силою Р, то на його бічних поверхнях з’являться нормальні сили N, що розділяють частинки металу.
     Зі збільшенням кута загострення клина р нормальне зусилля зменшуватиметься й різати буде складніше. Отже, щоб полегшити різання, потрібно робити кут у клина менше.
     Але, з іншого боку, зі зменшенням кута загострення знижуватиметься міцність різальної частини. Тому малі кути можна допустити тільки при обробці м’яких матеріалів. Для твердих металів потрібне більше зусилля для поділу частинок й, отже, потрібно більш масивне лезо, що забезпечується більшим кутом загострення (заточення).
     При проникненні клина в метал, як це має місце при розрубуванні металу на частини, тертя виникає на обох його гранях. Сила тертя чинитиме значний опір проникненню клина.
Рис. 1.6.14. Робота клина
     У випадку зняття стружки різальну частину інструмента нахиляють стосовно оброблюваної поверхні з таким розрахунком, щоб тертя виникало тільки на одній грані (рис. 1.6.14, б).
     Грань інструмента, обернена до оброблюваної поверхні, називається задньою гранню. Грань, обернена до стружки, називається передньою гранню. На їхньому перетині перебуває різальна кромка (різальне лезо).
     Кут α, зроблений між обробленою поверхнею й задньою гранню, називається заднім кутом. Він дається інструменту для того, щоб не було тертя задньої грані об оброблюваний виріб.
     Кут β між передньою й задньою гранями називається кутом загострення.
     Кут γ, зроблений між перпендикуляром до оброблюваної поверхні й передньою гранню, називається переднім кутом.
     Очевидно, що α + β + γ = 90°.
     У цьому випадку γ входить зі знаком плюс. Такі передні кути називаються додатними.
     Чим більше передній кут в інструмента, тим менше кут загострення й тим, отже, менше буде зусилля. Із зазначеного зрозуміло, що при різанні основне значення має кут нахилу передньої грані до оброблюваної поверхні, називаний кутом різання. Він дорівнює сумі кута загострення й заднього кута: δ = α + β.
     Оскільки задній кут не впливає на роботу різання й при роботі є постійним для даного інструмента, кут різання залежить здебільшого від кута загострення. Чим кут різання менше, тим менше зусилля різання, але менш міцний інструмент. Тому для обробки твердих матеріалів кут різання беруть більше, ніж для м’яких (кут різання в зубила для твердих матеріалів дорівнює 70°, для м’яких - 50°).
     Задній кут інструмента має бути якнайменшим, щоб не послабляти його різальну частину.
     Для зубила він дорівнює приблизно 5. Звичайно, ніхто не вимірює цього кута, він виходить автоматично. Якщо зубило нахилити під більшим кутом, воно уріжеться в оброблювану поверхню, при менших кутах зубило ковзає, не роблячи різання.
     При роботі клина його передня поверхня стискає шар металу, що перебуває перед нею, й, коли напруги перевищать міцність матеріалу, відбувається зрушення (сколювання) його частинок. У результаті утворюється елемент стружки. Сполучення послідовних елементів дає стружку.

                                                                
        Інструмент для рубання
     Зубило (рис. 1.6.15, а) - стрижень овального перетину. У зубила розрізняють різальну, ударну й середню частини.
     Різальна частина виконана у вигляді клина. Після заточення її бічних граней на їх перетині утворюється гостра різальна кромка (лезо).
     Основним розміром для зубила є ширина робочої частини. Стандартизовано такі розміри: 5, 10, 15, 20 і 25 мм.
     Ударна частина виконана такою, що звужується догори, вершина її закруглена. Це зроблено для того, щоб удар молотка завжди припадав по центру. Крім того, при такій формі головка менше розклепується при ударах (у плоскої головки швидше утворюється грибок).
Рис. 1.6.15. Інструменти для рубання:
а - зубило; б - крейцмейсель; в - зубило з безпечною насадкою
     Виготовляється зубило зі сталі У7 і У8.
     Крейцмейсель (рис. 1.6.15, б) - це вузьке зубило, він призначається для прорубування пазів і канавок. Крейцмейселі також стандартизовані. Вони виготовляються з такою шириною робочої частини: 2, 5, 8, 10, 12 і 15 мм.
     Для вирубання канавок складного профілю (напівкруглих, кутових тощо) застосовуються крейцмейселі спеціальної форми: закруглені, з різальними кромками, розташованими під кутом, тощо. Їх часто називають канавниками.
     Для безпечної роботи зубила застосовують спеціальні рукоятки (насадні).
     Слюсарні молотки виготовляються двох типів: тип А - із круглим бойком (рис. 1.6.16, а) і тип Б - із квадратним бойком (рис. 1.6.16, б).
     Основною характеристикою молотка є його вага. ГОСТ 2310-54 установлює для молотків типу А шість номерів, для молотків типу Б - вісім.
     Молотки 50-200 м застосовуються для розмічання й інструментальних робіт, 400-500 м - для рубання, 600-1000 м - для ремонтних робіт.
     Виготовляються молотки зі сталі У7, У8, 50, 40Х. Робочі частини їх - бойок і носок - гартуються й шліфуються.
     Отвір для рукоятки має овальну форму, він розширюється до виходу в обидва боки, що потрібно для більш надійного кріплення молотка. Розташовується отвір з таким розрахунком, щоб його центр був вище центру ваги молотка. Це дає більшу стійкість і краще використання ваги при ударі.
Тип молотка         Номера молотка
1 2 3 4 5 6 7 8
А 200 400 500 600 800 1000 --- ---
Б 50 100 200 400 500 600 800 1000
Рис. 1.6.16. Слюсарні молотки:
а - з круглим бойком; б - з квадратним бойком
Види слюсарних молотків
     Рукоятки для молотків виготовляються з сухого дерева твердих порід: горобини, кизилу, граба, клена, берези. Вони повинні мати гладку, відполіровану й прооліфлену поверхню з перетином, що збільшується, у напрямку до кінця, щоб рукоятка не вислизала з руки. Перетин рукоятки - овальний зі співвідношенням великого й малого діаметрів 1,5 : 1. Закріплюється молоток на рукоятці за допомогою дерев’яних або завершених металевих клинів товщиною 2-6 мм.
     У залежності від ваги молотка рекомендуються такі довжини рукояток, мм:
для легких молотків (до 400 г) - 200, 250, 300;
для середніх молотків (500-600 г) - 320, 360;
для важких молотків (800-1000 г) - 360, 400, 500.

                                                               Заточення інструментів для рубання
     Зубила й крейцмейселі загострюються на простих заточувальних верстатах корундовими шліфувальними колами. Контроль кута загострення зубила ведуть при заточенні за допомогою шаблона (рис. 1.6.17, а, б). Для заточення (рис. 1.6.17, в) інструмент накладають на підручник і з легким натиском пересувають уліво й вправо по всій ширині абразивного кола, повертаючи інструмент то однією, то іншою гранню. Після загострення лезо заправляють на абразивному бруску.
     При загостренні необхідно витримати рекомендований кут загострення; різальна кромка має бути прямолінійною або злегка опуклою; грані - плоскими з однаковим нахилом до осі.
        • для твердих матеріалів (тверда сталь, чавун) - 70;
        • для матеріалів середньої твердості (сталь) - 60;
        • для м’яких матеріалів (мідь, латунь) - 45 і менш.
     У процесі загострення не слід сильно притискати інструмент до шліфувального кола, інакше його різальна частина втратить твердість. Щоб уникнути перегріву, заточувальний кінець періодично замочується у воді.
Рис. 1.6.17. Заточення зубила
                                                         Основні прийоми й правила рубання
     Рубання виконується в лещатах, на плиті й на ковадлі. Великі вироби рубають прямо на місці їхнього розташування.
     У лещатах обрубують невеликі площини, вирубують канавки, рубають листовий і смуговий метал.
     Для рубання краще використовувати стільцеві лещата, вони більш стійкі. При застосуванні паралельних лещат рубати слід у напрямку до нерухомої губки. Це забезпечує надійніше положення деталей і краще зберігає лещата.
     Для пом’якшення удару під виріб рекомендується підкладати дерев’яну або металеву підкладку. Лещата для рубання мають бути важкими й міцними, найкраще з шириною губок 125-150 мм.
     На плиті, ковадлі, рейці виконується розрубування металу на частини, вирубування заготовок із листового металу.
     При рубанні в лещатах (рис. 1.6.18) слюсар повинен стояти впівоберта до них. Ліва нога злегка виставляється вперед, права - назад, ступні становлять кут приблизно 70°. Відстань робітника від лещат має бути такою, щоб плечова частина правої руки займала вертикальне положення.
Рис. 1.6.18. Стояк робітника, хватка молотка й зубила
     Молоток тримають у правій руці на відстані 15-30 мм від кінця рукоятки. Існують два способи тримання молотка при рубанні. При першому способі рукоятка охоплюється чотирма пальцями й міцно притискається до долоні, великий палець накладається на вказівний. У такому положенні здійснюється замах й удар. При другому способі початкова хватка молотка така сама. У міру руху його нагору три пальці злегка розтискаються, рукоятка втримується лише великим і вказівним пальцями. При русі молотка вниз усі пальці знову стискаються. Це забезпечує сильний удар. Розрізняють три види ударів (замахи): кистьовий, ліктьовий і плечовий. При кистьовому ударі, що застосовується при легкому рубанні (зняття тонких шарів металу, невеликих нерівностей), молоток рухається за рахунок вигину кисті. При ліктьовому ударі рука згинається в лікті. Це звичайний вид замаху при зрубуванні зайвого металу, прорубуванні пазів і канавок. Плечовий удар виконується всією рукою й застосовується при зрубуванні великого обсягу металу, розрубуванні прутків й аналогічних робіт.

   Сила удару залежить:
• від ваги молотка (при рубанні вага молотка вибирається з таким розрахунком, щоб на кожен міліметр ширини леза зубила припадало 40 м ваги молотка й на кожен міліметр леза крейцмейселя - 80 г);
• від довжини рукоятки;
• від замаху;
• від фізичної сили робітника.

     При рубанні потрібно прагнути, щоб удари були влучними, тобто потрапляли прямо по вершині закругленої частини зубила. Для меншої стомлюваності робітника удари мають бути рівномірними зі швидкістю приблизно 60 ударів за хвилину при нескладному рубанні й 40 ударів - при складному.
    Найменше зусилля при рубанні буде в тому випадку, коли зубило матиме нахил у вертикальній площині приблизно 30-40°. Більша частина енергії удару використовуватиметься при цьому для відокремлення стружки, менша - на притискання зубила до виробу.
    Обрубуючи метал, потрібно зрубувати тонку стружку. При цьому робота йде швидше й робітник менше утомлюється. Так, приміром, плитка буде підрублена швидше, якщо її рубати у дві стружки товщиною по 1,5 мм, ніж в одну стружку товщиною 3 мм.
    При чорновому рубанні сталі рекомендується знімати за один прохід шар товщиною 1-2 мм і не більше 3 мм. При рубанні чавуну можна брати стружку вдвічі товщу. При чистовому рубанні знімається шар металу товщиною 0,5-1 мм. Виконується воно широким гострим зубилом.
    Крихкі метали (чавун, бронза), щоб уникнути сколювання країв виробу, рубають не до кінця. Не доходячи 15-20 мм до краю, деталь повертають і починають рубання з іншого боку. Із цією же метою з усіх боків деталі роблять фаску. Вона не повинна доходити до розмічальної лінії приблизно на 0,5 мм.
    Останні удари по зубилу мають бути несильними, інакше далеко відлітатиме стружка. Зубило в момент відриву стружки може прослизнути вперед, що призведе до поранення лівої руки об заготовку.
    З метою одержання більш чистої й гладкої поверхні різальну частину зубила змазують. При рубанні м’якої сталі й міді рекомендується обтирати її масляною ганчіркою або змочувати мильною водою, при рубанні алюмінію - скипидаром. Чавун рубається насухо.
    Для контролю при рубанні використовуються найпростіші вимірювальні інструменти: лінійка, кронциркуль.

                                                            
  Рубання різних поверхонь і деталей
     Рубання листового матеріалу. Листовий матеріал рубають у лещатах за рівнем губок. Для цього оброблюваний виріб затискають так, щоб розмічальна лінія збіглася з рівнем губок, і зубило переміщають уздовж губки (рис. 1.6.19). При значній ширині матеріалу зубило повертають до себе на кут 35-45°. Лезо йде при цьому навскіс і стружка злегка завивається.
     При розрубуванні металу в лещатах (рис. 1.6.19) зубило встановлюють уздовж осі лещат (перпендикулярно до заготовки) і сильними ударами надрубують, а потім розділяють заготовку.
Рис. 1.6.19. Рубання листового металу
     Обрубування широких площин. Невеликі деталі затискають у лещата так, щоб розмічальна лінія розташовувалася на 5-10 мм вище рівня губок. Великі деталі обрубують на верстатах або на місці їхньої установки.
     У місцях, де починається й закінчується рубання, спочатку роблять скіс - фаску, для того щоб вхід і вихід зубила були більш плавними. Далі крейцмейселем прорубують канавки (рис. 1.6.20, а). Відстань між канавками береться приблизно 0,8 ширини леза зубила. Вони не повинні доходити до розмічальної лінії на 0,5-1 мм. Отримані після цього гребені рубаються зубилом (рис. 1.6.20, б). Після чорнового рубання, виконуваного описаним вище способом, усю площину обрубують зубилом начисто.
Рис. 1.6.20. Обрубування широких площин:
а - прорубування канавок крейцмейселем; б - прорубування гребенів зубилом
    Обрубування смугового матеріалу. Смуга затискається в лещата так, щоб розмічальна лінія виступала над рівнем губок.
    Установивши зубило горизонтально, роблять «зарубку», потім рубають звичайним способом, знімаючи за кожен прохід шар 1-2 мм.
     Прорубування канавок. Канавки прорубують крейцмейселем із шириною леза, трохи меншою ширини канавки. Спочатку надрубують метал уздовж розмічальної лінії (рис. 1.6.21, а), потім зрубують шар металу (за кожен прохід 1-2 мм). Після того як канавка прорубана на всю глибину, крейцмейселем зачищають її бічні сторони. У більшості випадків виріб закріплюється в лещатах.
     Напівкруглі, кутові канавки прорубують канавником (рис. 1.6.21).
Рис. 1.6.21. Прорубування канавок
     Розрубування пруткового й листового матеріалу. Прутковий матеріал розрубують на плиті або ковадлі. Після розмічання прутка по всьому периметрі його кладуть на плиту, зубило охоплюють всіма пальцями лівої руки (рис. 1.6.22, а) або тримають не повним обхватом (рис. 1.6.22, б), ставлять вертикально й сильними ударами надрубують з одного боку, потім перевертають і рубають з іншого боку. Коли залишається тонка перемичка, кладуть на край плити й обламують. Круглі прутки при рубанні повертають після кожного удару.
Рис. 1.6.22. Розрубування металу на плиті:
а - обхват зубила всіма пальцями; б - неповний обхват зубила
     Товстий листовий і смуговий матеріал рубають подібним чином й обламують, перегинаючи кілька разів в один та інший бік. Коли при розрубуванні широкого матеріалу потрібно одержати рівну лінію, зубило встановлюють спочатку з невеликим нахилом, щоб частина леза ввійшла у вже прорубану канавку, потім надають йому вертикального положення й завдають удару.
     Листи товщиною до 2 мм прорубують з одного удару. Щоб не зіпсувати при цьому зубило, під лист кладуть підкладку з м’якої сталі.
     Вирубування заготовок із листового металу. Лист кладуть на плиту. Зубило встановлюють вертикально й ведуть його вздовж розмічальної лінії, залишаючи припуск на наступну обробку (рис. 1.6.23).
     При вирубуванні заготовок із листів товщиною понад 2 мм рубають до появи сліду з протилежного боку. Потім лист перевертають й остаточно вирубують заготовку.
     Для вирубування заготовок криволінійного обрису різальну кромку зубила злегка закруглюють.
Рис. 1.6.23. Вирубування заготовок із листового металу
                                                                         Ковальське рубання
     Ковальське рубання застосовується для розрубування на частини або відрубування надлишків металу із заготовок порівняно великого перетину.
    Для ручного ковальського рубання застосовують зубила (рис. 1.6.24, а): пряме, напівкругле або фасонне. Для гарячого рубання його заточують під кутом 30°, для холодного - 60°. Виконується ручне рубання на ковадлі. Заготовку кладуть на ковадло, місце, що відрубується, має розташовуватися біля краю. Коваль ставить зубило вертикально, молотобоєць наносить удари кувалдою. Рубання ведуть зазвичай з одного боку, потім заготовку повертають і розрубують до кінця. Можна рубати також із застосуванням підсічки (рис. 1.6.24, б), яку вставляють в отвір ковадла. Заготовку кладуть на підсічку, зверху ставлять зубило й ударами кувалди розрубують.
    При машинному ковальському рубанні інструментом є сокира (рис. 1.6.24, в). Його ставлять на розігрітий метал і натиском преса або ударами молота розрубують заготовку.
Рис. 1.6.24. Інструменти для ковальського рубання
     Рубання належить до важких, трудомістких операцій. Нині воно має обмежене застосування, витісняючись обробкою на металорізальних верстатах (фрезеруванням, струганням) або зачищенням абразивними колами. Там же, де рубання ще широко застосовується (наприклад, обрубування виливків), його механізують. Для цієї мети застосовуються пневматичні й електричні молотки.
    Пневматичний рубальний молоток складається з корпуса, всередині якого є циліндр з ударником (поршнем) і золотниковим розподільним пристроєм. Працює молоток у такий спосіб. Робітник бере його правою рукою за рукоятку, лівою утримує за стовбур, спрямовуючи рух зубила. При натисканні на курок 3 (рис. 1.6.25) відкривається клапан 2 і стиснене повітря тиском в 5 атмосфер з магістралі через штуцер 1 надходить у циліндр. Залежно від положення золотника 4 він через канали всередині корпуса попадає або в камеру робочого ходу 5, або в камеру зворотного ходу 6.
    У першому випадку повітря штовхає ударник 7 вправо й він ударяє по хвостовику робочого інструмента (зубила або крейцмейселя). Наприкінці робочого ходу золотник тиском повітря зміщається, повітря попадає в камеру 6, відбувається зворотний хід. Потім цикл роботи повторюється.
                                                   Рис. 1.6.25. Пневматичний рубальний молоток МР-5:
1 - штуцер; 2 - клапан; 3 - курок; 4 - золотник; 5 - камера робочого ходу; 6 - камера зворотного ходу; 7 - ударник
     В електромолотках обертання електродвигуна, установленого всередині корпуса молотка, перетворюється у зворотно-поступальний рух ударника, на кінці якого закріплюється зубило або інший інструмент. Ці молотки для слюсарних робіт застосовуються рідше.

                           Брак при рубанні. Організація робочого місця й техніка безпеки
     При рубанні можливі такі види браку: невідповідність розмірів, нерівна поверхня, відколи, вибої. Невідповідність розмірів є наслідком неуважної роботи. Нерівна поверхня виходить при роботі тупим інструментом або при неправильній установці його в процесі рубання. Відколи й вибої з’являються при обробці крихких металів через недотримання основних правил рубання.
     При рубанні повинні строго дотримуватися правила техніки безпеки. Вони полягають у такому. Різальний інструмент, молотки, рукоятки молотків мають бути без тріщин, забоїн, задирок, молоток має надійно закріплюватися на рукоятці. У процесі рубання потрібно дивитися на лезо зубила, а не на ударну частину. Перед закінченням рубання сила удару зменшується, інакше метал може відпасти, зубило вислизне й ударить сусіда. При обробці крихких матеріалів необхідно застосовувати захисні сітки й працювати в окулярах.
    При заточенні інструмента слід працювати в окулярах і при опущеному екрані. Зазор між підручником і шліфувальним колом не повинен перевищувати 3 мм. При заточенні не слід сильно притискати інструмент до кола; заточувати потрібно тільки на циліндричній поверхні кола.
    Працюючи пневматичними молотками, користуються окулярами з небиткого скла, місце рубання огороджують металевими ширмами. Пневматичний інструмент вмикається тільки за наявності зубила й крейцмейселя й після установки його в робоче положення. При перервах у роботі бойок виймається з молотка, а при тривалих перервах інструмент відключається від мережі.
    Необхідно стежити за порядком на робочому місці.
    Інструмент має розташовуватися по обидва боки від лещат: зубило, крейцмейсель - ліворуч, молоток - праворуч, різальний інструмент - лезом до слюсаря. Молоток кладуть так, щоб бойок був біля лещат. Перевірочний інструмент поміщують ближче до задньої частини верстата.
    Після закінчення роботи верстат необхідно очищати волосяними щітками.