Вы задумывались над тем, как из металла изготовляют такие разные вещи, как, например,
сковороды и корпуса автомобилей, механизмы для часов и корабельные винты? Процесс этот
длительный и сложный. Сначала на машиностроительных заводах из слитков и проката (см.
статью «Добыча природных веществ и превращение их в материалы») делают заготовки.
Получают их двумя способами — литьём и ковкой. Литьё подходит для производства
заготовок, или отливок, любых размеров — и маленьких, и больших. Слитки плавят в печах,
затем металл заливают в специальные формы (для каждой детали свои). Выходит отливка, по
форме близкая к будущему изделию. С помощью точного литья научились изготовлять детали,
не требующие дополнительной обработки.
Крупные заготовки, скажем для корабельного гребного вала длиной в несколько метров,
выковывают. В далёком прошлом кузнец работал молотом. Кусок предварительно нагретого на
огне, а потому мягкого металла он клал на железную наковальню и ударами молота придавал
ему нужную форму — гвоздя, подковы, тележной оси. Сейчас на заводах стоят огромные
механические и гидравлические молоты и прессы, а плоскую наковальню заменили оправки и
штампы.
Применяют и холодную штамповку, т. е. металл перед обработкой не нагревают. Так делают
крышу и днище автомобиля, колпаки на колёса, части крыльев самолёта и многие другие
тонкостенные детали.
С помощью ковки и литья получить точные размеры и нужное качество поверхности изделия
не удаётся. В отливке могут оказаться инородные вкрапления и пустоты — раковины. А
кованая деталь неизбежно покрыта окалиной.
Поэтому заготовки на следующем этапе производства поступают в механические цеха, где их
обрабатывают на станках — снимают лишний металл, шлифуют.
Детали требуются самые разнообразные: круглые и прямоугольные, плоские и
цилиндрические, с отверстиями и канавками; в одном случае поверхность нужна шероховатая,
в другом — гладкая, блестящая, как зеркало. Значит, и делать их необходимо на разных
станках.
На токарных станках изготовляют детали в виде цилиндра и конуса, с винтовой резьбой
снаружи и внутри, кольцевыми канавками и т. п. Заготовка вращается, а резец, двигаясь вдоль
или поперёк её оси, снимает слой металла. Для многотонных деталей существуют карусельные
станки. Заготовка диаметром до 25 м устанавливается на вращающийся стол, а резцы перемещаются вертикально и горизонтально, обрабатывая несколько поверхностей
одновременно.
Чтобы повысить скорость обработки, придумали поворотное устройство — револьверную (от
англ. revolve — «вращаться») головку. В ней закрепляют инструменты, которые можно менять, не останавливая станок. Станки с этим приспособлением называют токарно-револъверными.
На сверлильных станках сверлят и обрабатывают отверстия, нарезают внутреннюю резьбу и т. д. На горизонтально-расточных выполняют не только сверлильные, но и токарные и фрезерные работы. Это особенно важно, когда необходимо с высокой точностью обработать несколько поверхностей без перестановки детали.
С точностью до тысячных долей миллиметра просверливают отверстия на координатно-расточных станках. Эти чуткие машины стоят в отдельных помещениях: изменение температуры хотя бы на один градус может привести к потере точности в несколько тысячных долей миллиметра.
Когда необходимо выпустить много однотипных деталей, например болтов, гаек или шестерёнок, для нарезания резьбы используют специальные станки —резъбо- и зубонарезны 'е. Поверхности деталей сложной формы обрабатывают на фрезерных станках инструментами с множеством режущих зубьев — фреза'ми (фр. fraise). Существует
много типов фрез. Дисковыми прорезают канавки или отрезают металл; большие поверхности
обрабатывают торцевыми фрезами. Если ось инструмента располагается перпендикулярно
столу, на котором крепится заготовка, станки называют вертикально-фрезерными, если
параллельно — горизонтально-фрезерными. Крупные детали делают на продольно-фрезерных
станках одновременно четырьмя фрезами.
Чтобы получить поверхность высокой чистоты, т. е. гладкую, применяют шлифовальные
станки. Детали на них обрабатывают абразивными кругами, и поверхность становится гладкой,
почти зеркальной.
На долбёжных станках инструментом, который движется вверх-вниз (он называется долбяк),
получают канавки в отверстиях.
Строгальные станки последовательно снимают резцом слои металла. При этом перемещается
либо стол с деталью, либо резец с верхней частью станка.
На протяжных станках обрабатывают наружные поверхности деталей и отверстия (круглые,
треугольные, многоугольные) в них. При обработке внутренних поверхностей сквозь заранее
высверленное отверстие пропускают специальный режущий инструмент — протяжку. При
обработке наружной поверхности он проходит сверху. Протяжка имеет много зубьев (от 30 до
120); каждый последующий зуб чуть длиннее предыдущего и срезает «свой» слой металла.
Для обработки металла используют не только механический способ (точение, сверление,
растачивание, шлифование и т. д.), но и принципиально новые методы — электрофизические и
электрохимические. На специальных станках получают детали очень сложной формы из самых
твёрдых материалов без резания. Принцип их работы основан на сложных тепловых,
физических и химических процессах.
Существуют также станки, а вернее, целые обрабатывающие центры, которые умеют делать
несколько операций: точить, сверлить и фрезеровать. Производительность их очень высока.
Обрабатывающим центром управляет компьютер.
Но есть и другой путь повышения скорости обработки. Вместо одного универсального станка
собирают цепочку специализированных станков. Каждый делает только одну операцию, а
деталь передаётся от станка к станку ленточным или роторным конвейером (см. статью
«Роторно-конвейерные линии академика Кошкина»).
Оба эти подхода имеют свои достоинства и недостатки.