Металлообработка — это комплекс операций, с помощью которых металлические заготовки превращаются в готовые детали: от простых пластин и валов до сложных механизмов и корпусов. Для выполнения этих операций используются специальные инструменты (резцы, свёрла, шлифовальные круги и др.), а также оснастка — приспособления, которые обеспечивают правильное и безопасное закрепление детали и инструмента, повышают точность и удобство работы.
Если вы только начинаете заниматься металлообработкой — дома, в гараже или в небольшой мастерской, — понимание основного набора инструментов и оснастки поможет избежать распространённых ошибок, сэкономить время и средства, а также сделать работу безопаснее. Вы сможете ориентироваться в специализированных каталогах, например на сайте https://tools.kz, где представлен широкий ассортимент инструментов для металлообработки.
Что такое инструмент и оснастка в металлообработке
Инструмент — снимает стружку, прорезает, шлифует, формирует отверстия и поверхности. Примеры режущего инструмента:
- Свёрла — делают отверстия;
- Фрезы — срезают слой металла с поверхности заготовки;
- Резцы — обрабатывают заготовку на токарном станке;
- Метчики и плашки — нарезают резьбу;
- Шлифовальные круги и абразивные камни — шлифуют и затачивают.
Сюда же относят ручной инструмент:
- Ножовки по металлу;
- Напильники;
- Ручные метчики;
- Ручные резьбонарезные плашки;
- Ручные резаки (например, труборезы).
Оснастка — это вспомогательные устройства, которые надёжно фиксируют заготовку или инструмент, обеспечивают нужное положение и повторяемость, повышают точность и безопасность. К оснастке относятся:
- Тиски (станочные, слесарные);
- Патроны (токарные, сверлильные, быстрозажимные);
- Цанги и цанговые патроны;
- Различные держатели и державки;
- Приспособления для фиксации: призмы, угольники, упоры, струбцины;
- Кондукторы для сверления;
- Делительные головки и поворотные столы для фрезерования;
- Магнитные плиты для шлифовальных работ.
От качества и правильного подбора оснастки зависит не меньше, чем от самого инструмента: плохо закреплённая деталь — главный источник брака и травм.
Основные виды инструментов для металлообработки
Когда человек только начинает заниматься металлом, его чаще всего интересуют несколько базовых операций: как резать металл, как сверлить отверстия, как сделать резьбу и как обработать поверхность ровно.
Сверление
Для отверстий используется сверло. Чаще всего это спиральное сверло из быстрорежущей стали. Оно крутится и за счёт винтовой формы выносит стружку наружу. Диаметр сверла определяет диаметр отверстия, а угол заточки и качество стали — насколько легко оно идёт по металлу и как быстро тупится. Для тонкого листа часто применяют ступенчатые свёрла, а для крупных отверстий в толстой стали — корончатые.
Токарная обработка (резцы)
Для обработки наружных цилиндрических поверхностей и торцов служат токарные резцы. На токарном станке заготовка вращается, а резец неподвижно (или с подачей) прижимается к ней и снимает стружку. Резцы бывают разной формы: одни точат наружный диаметр, другие растачивают отверстия, третьи режут резьбу, четвёртые отрезают деталь. Современный вариант для любителя — резцы с твердосплавными сменными пластинами: когда кромка затупилась, можно просто перевернуть пластину или поставить новую.
Фрезерование (фрезы)
Для плоскостей и пазов применяют фрезы. На фрезерном станке уже инструмент вращается, а деталь перемещается относительно него по столу. Концевая фреза может обрабатывать и торец, и боковую поверхность. Торцевая удобна, когда нужно быстро выровнять большую плоскость. Дисковая даёт узкий ровный паз. От числа зубьев, материала и геометрии фрезы зависят и качество поверхности, и режимы резания.
Шлифование и зачистка
Финишная обработка и зачистка выполняются шлифовальными и лепестковыми кругами, абразивными брусками. Они не снимают металл толстыми слоями, а скорее «сглаживают» неровности, убирают заусенцы, подгоняют размер и улучшают внешний вид.
Резьбонарезной инструмент
Отдельный мир — резьбонарезной инструмент. Внутренняя резьба в отверстиях делается метчиками, наружная на стержнях — плашками. На станках резьбу можно точить резцами, но на начальном этапе большинство любителей обходятся ручными наборами метчиков и плашек, рассчитанных на стандартные метрические размеры.
Ручной слесарный инструмент
И, наконец, ручной слесарный инструмент. Ножовка по металлу, напильники, молоток, зубило, кернер — всё это остаётся актуальным даже при наличии станков. Многие операции проще сделать вручную: подпилить, снять заусенцы, аккуратно разметить центры под будущие отверстия.
Материалы режущего инструмента
Качеству инструмента уделяют много внимания не случайно. Даже два внешне похожих свёрла могут вести себя совершенно по разному: одно легко проходит сталь и держит заточку, другое раскаляется и «сгорает» за пару отверстий. От материала инструмента зависит его ресурс, стойкость и работа по разным металлам. Основные варианты:
- Углеродистая инструментальная сталь. Дешёвый вариант, годится для простых ручных работ по мягким металлам. Для серьёзной обработки и длительной работы на станке быстро тупится;
- Быстрорежущая сталь (HSS, Р6М5 и аналоги). Наиболее распространённый материал: подходит для большинства свёрл, фрез, метчиков, выдерживает нагрев, хорош для стали, чугуна, цветных металлов;
- Твёрдый сплав (твердосплавные пластины, твердосплавные свёрла и фрезы). Дороже, но позволяет обрабатывать твёрдые и закалённые стали, работает на высоких скоростях резания, дольше держит заточку;
- Покрытия. Часто на режущий инструмент наносят покрытия: нитрид титана (жёлтое покрытие), нитрид титана алюминия и другие. Эти тонкие слои уменьшают трение, защищают кромку от перегрева и износа.
Для начинающего оптимально брать хороший инструмент из HSS или Р6М5 и по мере роста задач добавлять твердосплавные фрезы и свёрла.
Оснастка на практике
Если попробовать поработать только инструментом без оснастки, очень быстро станет ясно, насколько это неудобно и опасно. Попробуйте зажать деталь рукой и аккуратно просверлить её дрелью: деталь начнёт вырываться, сверло уводит в сторону, отверстие получается овальным, а при закусывании сверла деталь запросто может ударить по пальцам.
Именно поэтому в металлообработке так важны тиски, патроны, цанги и прочие приспособления. Слесарные тиски на верстаке позволяют зажать заготовку и уже свободными руками работать ножовкой, напильником или ручной дрелью. Станочные тиски ставятся на стол сверлильного или фрезерного станка и дают возможность надёжно и точно зафиксировать деталь под инструментом.
На токарном станке роль «руки», держащей деталь, выполняет патрон. Трёхкулачковый патрон автоматически центрирует круглый пруток или трубу. Четырёхкулачковый с независимыми кулачками позволяет зажимать детали сложной формы, но требует больше времени на настройку. На фрезерных и сверлильных станках свою задачу решают цанговые патроны — они зажимают цилиндрический хвостовик инструмента с высокой точностью и удерживают его без проскальзывания.
Помимо основных устройств, есть масса вспомогательных: призмы для круглых деталей, угольники и упоры для выдерживания угла, струбцины для временной фиксации, кондукторы для точного и повторяемого сверления отверстий по шаблону. На шлифовальных станках часто используют магнитные плиты: деталь просто кладут на магнитную поверхность, включают магнит, и она удерживается без механических зажимов.
Измерительный инструмент: без него точности не будет
Точность в металлообработке — это не красивые слова, а умение проверять, что вы действительно получили размер, который нужен. Для этого служит измерительная оснастка.
В простейшем варианте это линейка и угольник. Уже с их помощью можно понять, насколько ровно отрезана деталь и насколько прямой угол у основания или торца. Следующий шаг — штангенциркуль. Это универсальный инструмент, которым можно измерять наружные и внутренние диаметры, толщину и глубину. Он даёт точность до десятых или сотых долей миллиметра, чего для большинства любительских задач вполне достаточно.
Когда возникает потребность в более точных измерениях, на сцену выходят микрометры, индикаторы, глубиномеры и прочая точная измерительная оснастка. Но в самом начале достаточно того, чтобы человек научился уверенно пользоваться хотя бы штангенциркулем и угольником и действительно мерил деталь, а не «примерял на глаз».
С чего начать новичку
Если вы только входите в тему, нет смысла сразу стремиться к токарному и фрезерному станкам и горе дорогих фрез. Правильнее выстроить постепенный путь.
На первом шаге достаточно создать рабочее место: прочный верстак и слесарные тиски. К ним добавить ручную или электрическую дрель, набор свёрл по металлу, ножовку, несколько напильников разных форм, кернер, молоток, линейку, угольник и штангенциркуль. Этого набора уже достаточно, чтобы резать металл, сверлить отверстия, подгонять размер, делать простую резьбу метчиками и плашками.
На втором шаге имеет смысл приобрести настольный сверлильный станок. Это сразу повышает уровень: отверстия получаются перпендикулярными, сверло не гуляет, работать проще и безопаснее. К станку понадобятся станочные тиски и нормальный сверлильный патрон.
Дальше — по интересу и задачам. Кого то тянет к точению валов, втулок, осей — таким логично рассматривать настольный токарный станок. Кому-то ближе изготовление корпусов, кронштейнов, плит, пазов — тогда хорошо смотреть в сторону фрезерного станка. В любом случае вместе со станком нужно сразу думать не только о режущем инструменте, но и об оснастке: без неё станок превращается в красивый, но малополезный агрегат.
Как выбирать инструмент без переплат
Основная ошибка новичка — покупать либо «самое дешёвое из всего», либо наоборот, «самое крутое и профессиональное». Оптимальный подход — брать честный, нормальный инструмент среднего уровня от более менее известных производителей и постепенно накапливать опыт.
Если вы сверлите сталь время от времени, нет смысла покупать дорогие твердосплавные свёрла. Но и бессмысленно брать самый дешёвый «стройрынок», который ломается и горит. Хороший набор свёрл от адекватного бренда прослужит долго и будет позволять работать с удовольствием. То же касается напильников, метчиков, плашек и т. д.
При выборе оснастки важно смотреть на совместимость. Диаметры хвостовиков должны подходить под патроны и цанги, габариты тисков — под станок и ваши типовые детали, размеры державок резцов — под резцедержатель токарного. Это кажется очевидным, но на практике многие покупают, например, фрезы с хвостовиком, который физически не зажать имеющимися цангами.
Чтобы инструмент служил дольше
- Храните режущий инструмент в чехлах, коробках или держателях, чтобы не сбивать режущие кромки;
- Не перегревайте инструмент: используйте смазочно-охлаждающую жидкость (масло, эмульсию, хотя бы WD-40 или машинное масло при сверлении и резьбонарезании);
- Своевременно затачивайте свёрла, резцы, напильники не применяйте как зубило;
- После работы протирайте инструмент и оснастку от стружки и влаги, при необходимости слегка смазывайте маслом — это защитит от коррозии;
- Не используйте инструмент «не по назначению»: молотком по резьбе, отвёрткой как зубилом и т. п.
Безопасность при работе
Металлообработка связана с риском травм, поэтому:
- Защита глаз обязательна — всегда используйте защитные очки при сверлении, резке, шлифовании;
- Перчатки опасны при работе со станками (токарный, сверлильный, фрезерный, УШМ) — ткань может намотать на вращающийся инструмент. Работайте без перчаток, но аккуратно. Перчатки уместны при переноске заготовок, уборке стружки (лучше — крючками или щёткой), работе с острыми кромками вне работы станка;
- Не работайте в свободной одежде с длинными рукавами, шарфах, с распущенными длинными волосами — всё, что может намотать на вращающийся инструмент, должно быть убрано или застёгнуто;
- Не убирайте стружку руками — используйте крючок, щётку или щипцы;
- Перед первым включением любого станка — внимательно прочитайте инструкцию, особенно раздел по безопасности.
По мере набора опыта вы будете лучше понимать, какой конкретно инструмент и какие приспособления вам нужны, и сможете постепенно расширять свой арсенал, переходя к более точной и сложной металлообработке.
