Обро́бка матеріа́лів рі́занням — технологічний процес надання матеріалу-заготовці, необхідної форми і конфігурації за допомогою різноманітного різального інструмента.

За ДСТУ 2391-94: Оброблення різанням — вид механічного оброблення, яке полягає в утворенні нових поверхонь шляхом відділення поверхневих шарів матеріалу з утворенням стружкиДСТУ 2391-94 Система технологічної документації Терміни та визначення..

Загальні поняття Способи обробки металів тиском і литтям, як правило, не дають необхідної точності розмірів і чистоти поверхні заготовок (винятки складають спеціальні види лиття і холодне штампування). Тому куванням, штампуванням і литтям в більшості випадків виготовляють заготовки (напівфабрикати), що потребують додаткової обробки. Остаточна обробка виконується різанням, яке полягає в знятті з поверхонь заготовки визначеного шару металу, що залишається спеціально для цього. Шар металу, що знімається з металу, називається припуском на обробку. В результаті видалення припуску заготовка набуває точніших форми, розмірів та заданої шорсткості поверхонь, тобто перетворюється в деталь.

На цей вид оброблення припадає понад 90 % трудомісткості виготовлення більшості деталей. Для його реалізації існує ціла низка різноманітного металорізального обладнання, різного за розмірами, продуктивністю, ступенем автоматизації, яке забезпечує здійснення різних способів обробки різанням практично в усіх типах виробництва.

Обробка різанням є складним і дорогим процесом, який відрізняється значною трудомісткістю і значними втратами металу (при масовому виробництві зі стружкою втрачається 5 — 15 % металу, а при дрібносерійному і одиничному — до 25 %).

Класифікація Обробка різанням включає дві множини способів її реалізації: лезову та абразивну обробки.

Лезова обробка передбачає оброблення поверхонь заготовки одно- та багатолезовими інструментами — різцями, свердлами, фрезами, розвертками, протяжками та ін.

Абразивна обробка — це обробка поверхонь абразивними інструментами, виготовленими з природних або штучних абразивних матеріалів, — абразивними кругами, сегментами, брусками, стрічками та вільними абразивами у вигляді порошків, паст тощо.

Усі способи обробки різанням поділяють, у свою чергу, за точністю та шорсткістю обробленої поверхні на: чорнові; напівчистові; чистові; оздоблювальні.

Реалізація Кожен з цих процесів може бути ручним (слюсарна обробка) і механічним (верстатна обробка).

Слюсарна обробка низькопродуктивна і застосовується тільки для підгонки деталей при складанні і ремонті. Основним видом обробки на машинобудівних заводах є верстатна обробка, що виконується на металорізальних верстатах. При обробці заготовок в механічних цехах технологічний процес розділяється на окремі операції, що виконуються на різних верстатах із застосуванням різноманітних різальних інструментів і пристосувань. Щоб виконати обробку поверхні заготовки і одержати деталь заданої форми, необхідно закріпити заготовку і різальний інструмент та переміщувати їх в процесі обробки один відносно одного. При цьому на верстаті повинно виконуватись два рухи: головний рух різання, при якому лезо інструменту врізується в метал і відділяє від нього стружку; рух подачі необхідний для підводу під лезо нових шарів металу.

Точіння

Точіння площин Точіння площин виконують на верстатах токарної групи. На них обробляють торцеві поверхні деталей типу вал, диск, шків та ін. тіла обертання, а також площини рознять корпусів редукторів, насосів та інших деталей.

Процес точіння виконується при обертанні заготовки (головний рух — швидкість різання V, яка вимірюється у м/хв) та подачі S інструмента у мм/об у напрямку, перпендикулярному до осі заготовки. Залежно від конструкції верстата заготовка може обертатися навколо горизонтальної чи вертикальної (наприклад, на токарно-карусельних верстатах) осі шпинделя.

Особливістю точіння поверхонь є зміна швидкості різання під час переміщення різця відносно осі шпинделя. При точінні з напрямком подачі S від периферії до центра вона зменшується, а навпаки — збільшується.

Процес точіння площин (підрізання торців) забезпечує точність 9-10-го квалітетів при шорсткості Ra (6,3…1,25) мкм

Точіння зовнішніх циліндричних поверхонь Подача при точінні здійснюється переміщенням інструмента уздовж осі заготовки, перпендикулярно до неї, під кутом або по складній кривій при обробці фасонних поверхонь і вимірюється у міліметрах на один її оберт S, мм/об.

Швидкість різання при точінні залежить від етапу обробки, матеріалу заготовки та різальної частини інструмента і в середньому становить 50…250 м/хв. Точіння забезпечує досягнення точності від 12-14-го квалітетів з шорсткістю поверхні Ra (25…6,3) мкм при чорновій обробці до 8-9-го квалітетів при чистовому точінні із шорсткістю Ra 0,4 мкм.

Розточування Розточування отворів виконують в основному на верстатах токарної, розточувальної та фрезерної груп. Розточування виконується різцями різних конструкцій, які можуть бути закріплені як безпосередньо у різцетримачеві верстата, так і в спеціальних оправках. Швидкість різання забезпечується обертанням заготовки, а подача — переміщенням інструмента. На верстатах розточувальної групи обертається інструмент, а подача здійснюється як рухом шпинделя з інструментом, так і рухом стола із заготовкою.

Чистове розточування забезпечує точність обробки отвору за 8-10-м квалітетами при шорсткості поверхні Ra (0,8…2,5) мкм

Обробка різьби Токарна обробка різьби може здійснюватись нарізанням різцем та вихровим методом.

Нарізання різцем забезпечує обробку як зовнішньої, так і внутрішньої різьби практично усіх форм профілю із точністю 4-6-го ступенів при шорсткості поверхні Ra (1,6…3,2) мкм. Вихровий метод полягає у тому, що заготовка встановлюється у патроні або у центрах, наприклад, на токарному верстаті. Їй надають обертання зі швидкістю 3-40 об/хв. Спеціальна головка, оснащена одним або декількома різцями та приводом від електродвигуна, встановлена на супорті верстата. Різці обертаються зі швидкістю, що забезпечує швидкість різання V = 20-100 м/хв. За один оберт заготовки головка переміщується в осьовому напрямі на крок різьби. Метод забезпечує обробку різби із точністю 4-6-го ступенів при шорсткості поверхні Ra (1,6…3,2) мкм.

Фрезерування

Фрезерування площин Фрезерування виконується за допомогою багатолезових інструментів — фрез, конструкція яких забезпечує обробку площин як у горизонтальному, так і у вертикальному положеннях під кутом до площини стола верстата, а також обробку фасонних елементів.

Фрезерування виконують на вертикально — та горизонтально-фрезерних, горизонтально-розточувальних, фрезерно-свердлильно-розточувальних, а також карусельно- та барабанно-фрезерних верстатах.

Залежно від конструкції різальної частини фрези, її матеріалу, а також режимів обробки фрезерування забезпечує точність у межах 8-14-го квалітетів при шорсткості поверхні у межах Ra (12,5…0,8) мкм.

Фрезерування зовнішніх циліндричних поверхонь Фрезерування зовнішніх циліндричних поверхонь є продуктивним способом обробки. Його використовують для обробки шийок східчастих та колінчастих валів, гальмівних колодок тощо і виконують дисковими, торцевими або кінцевими фрезами на верстатах фрезерної групи. Заготовка за допомогою додаткових пристроїв обертається навколо своєї осі зі швидкістю 10-20 м/хв (обертальна подача), в той час як швидкість різання V, м/хв, забезпечує швидкість обертання фрези. Ширина дискової фрези дорівнює ширині поверхні, що обробляють.

Спосіб забезпечує точність обробки 9-10-го квалітетів при шорсткості поверхні Ra (5…8) мкм

Фрезерування різьби Фрезерування різьби виконують на спеціальних різефрезерних, а також на універсально-фрезерних верстатах. Цей спосіб використовують як для попереднього нарізання різьби з подальшою її обробкою на токарному верстаті (для різьби з досить великим кроком 2-12 мм), так і як спосіб, що формує різбу остаточно. Фрезерують різьби як зовнішні, так і внутрішні трикутного, а також прямокутного, трапецеїдального та інших профілів.

Існують два основних способи фрезерування різьби — дисковими фрезами та груповими фрезами. Швидкість різання забезпечує обертальний рух фрези. Крім цього, обертається заготовка зі швидкістю обертальної подачі і реалізується відносне осьове переміщення заготовки та фрези (за один оберт заготовки) на величину кроку різьби. Точність різьби — 5-7-го ступенів при шорсткості Ra (0,63…3,2) мкм.

Фрезерування пазів та шліців Фрезеруванням здійснюють обробку пазів на зовнішніх поверхнях. При фрезеруванні пазів швидкість різання забезпечує обертальний рух фрези. Подачу — швидкість відносного переміщення заготовки та інструмента у більшості випадків обробки забезпечують переміщенням стола верстата із заготовкою. Значення швидкості різання та подачі залежать від матеріалу заготовки, матеріалу різальної частини інструмента, точності обробки.

Фрезерування шліців може здійснюватися методом копіювання або обкочування. Метод копіювання передбачає обробку дисковою фрезою однієї шліцьової канавки або двох суміжних канавок одночасно набором фрез, після чого заготовку повертають на необхідний кут для обробки наступного паза. Метод обкочування реалізується на шліцефрезерувальних верстатах за допомогою черв'ячних шліцьових фрез.

Стругання та довбання

Обробка плоских поверхонь Стругання — це спосіб обробки поверхонь одним або декількома різцями шляхом взаємного прямолінійного зворотно-поступального переміщення заготовки та інструмента у горизонтальній площині. Стругання виконують на поздовжньо- та поперечно-стругальних верстатах. На поздовжньо-стругальних верстатах швидкість різання забезпечує рух стола із встановленою на ньому заготовкою, а на поперечно-стругальних — рух різця.

Довбання — це також спосіб обробки поверхонь шляхом взаємного прямолінійного зворотно-поступального переміщення заготовки та інструмента, але у вертикальній площині. При довбанні швидкість різання забезпечує рух інструмента — різця.

Обробка пазів та шліців Довбанням обробляють шпонкові пази в отворах. Довбати шпонкові пази можна як у наскрізних, так і у глухих отворах. В останньому випадку конструкція деталі повинна мати паз для виходу різця у кінці робочого ходу. Довбання пазів забезпечує точність обробки 8-9-го квалітетів при шорсткості поверхні за параметром Ra (2,5….0,63) мкм. Стругання шліців на валах здійснюють за допомогою головок із кількістю різців, що дорівнює кількості шліцьових канавок. Таким чином, досягається дуже висока продуктивність способу, що досить важливо для умов масового виробництва.

Протягування

Обробка зовнішніх циліндричних поверхонь Спосіб обробки зовнішніх циліндричних поверхонь протягуванням використовують у великосерійному та масовому виробництвах на спеціальних верстатах в основному при обробці шийок колінчастих валів.

Заготовка при обробці повільно обертається зі швидкістю обертальної подачі Sоб, а протяжка прямолінійно переміщується зворотно-поступально. Ширина протяжки дорівнює ширині поверхні. Протягування забезпечує точність обробки 7-8-го квалітетів при шорсткості поверхні Ra (6,3…0,2) мкм

Протягування отворів Протягування — це дуже продуктивний спосіб обробки отворів різальним інструментом — протяжкою. Протяжка являє собою багатолезовий інструмент, форма лез якого на чистовій ділянці відповідає за формою отвору, що протягують.

Протяжка рухається крізь отвір, що протягують, прямолінійно зі швидкістю різання V= (8-15) м/хв при нерухомій заготовці. Подачею при протягуванні вважають Sz — подачу на зуб як різницю розмірів за висотою двох суміжних зубців Sz=(0,01…0,2) мм/зуб. Чистове протягування забезпечує точність обробки отвору за 6-7-м квалітетами та шорсткості поверхні Ra (0,32…1,25) мкм.

Протягування пазів Протягування наскрізних шпонкових пазів в отворах виконують на горизонтально-протяжних верстатах за один або декілька робочих ходів. Режими різання та параметри точності такі ж як і при протягування отворів.

Свердління