Прутковый прокат , также (в просторечии) известный как заготовка , болванка или заготовка , [1] является распространенной формой сырого очищенного металла , используемого в промышленности для производства металлических деталей и изделий. Прутковый прокат доступен в различных формах экструзии и длинах. Наиболее распространенными формами являются круглая (круглое поперечное сечение), прямоугольная, квадратная и шестиугольная . Пруток характеризуется «замкнутым инвариантным выпуклым поперечным сечением», что означает, что трубы , уголки и предметы с различным диаметром не считаются прутковым прокатом.
Прутковый материал обычно обрабатывается последовательностью распиловки , токарной обработки , фрезерования , сверления и шлифования для получения конечного продукта, часто сильно отличающегося от исходного материала. В некоторых случаях процесс частично автоматизирован специализированным оборудованием, которое подает материал в соответствующую обрабатывающую машину.
Большая часть металла, производимого сталелитейным заводом или алюминиевым заводом, формируется (путем прокатки или экструзии ) в длинные непрерывные полосы различных размеров и форм. Эти полосы разрезаются через равные промежутки времени и охлаждаются, каждый сегмент становится куском прутка. Хорошей аналогией является изготовление пасты , при котором комки теста экструдируются в различные формы поперечного сечения ; разрезаются на куски; а затем высушиваются в этой форме. Формы поперечного сечения пасты варьируются от простых форм стержня или трубки (например, лингвини или пенне ) до более сложных форм экструзии (например , ротелле , фиори или ротини ). То же самое относится и к металлическому прутку. Наиболее распространенными формами являются круглый стержень (также называемый стержнем ), прямоугольный стержень (включая квадратный стержень , особый случай равных сторон) и шестиугольный стержень (обычно называемый шестигранным стержнем для краткости). Трубка и трубка похожи, но имеют полые центры и традиционно не называются «стержнем» в промышленном использовании. (Однако продукт, называемый полым прутком, по сути труба, но с заказным внешним и внутренним диаметром и, следовательно, заказной толщиной стенки, продается для токарных работ на прутках, что может выиграть от устранения сверления и черновой расточки.) Также схожи по концепции, но не называются «пруток», распространенные структурные формы, такие как угловой и швеллерный пруток. Они обычно доступны из стали и алюминия; названия «угловое железо» и «швеллерное железо» по-прежнему широко используются (неофициально), хотя их буквальный тезка, кованое железо , был заменен сталью и алюминием для большинства применений.
В механическом цехе прутковую заготовку и пластину часто называют заготовкой , хотя в прокатном стане это слово относится к куску металла, который еще не прокатан в пруток .
В механическом цехе обычно имеется склад, содержащий большое количество разнообразных прутковых заготовок. Для создания металлического компонента из хранилища выбирается пруток достаточного объема и доставляется в зону обработки. Затем эту деталь можно распилить , отфрезеровать , просверлить , выточить или отшлифовать , чтобы удалить материал и создать окончательную форму. При токарной обработке для обработки деталей большого диаметра (обычно более 100 миллиметров (3,9 дюйма), хотя универсального порога нет), кусок прутка отрезается с помощью горизонтальной ленточной пилы, чтобы создать заготовку для каждой детали. Затем заготовки подаются в токарный патрон (патрон), который зажимает каждую из них по очереди. Для обработки деталей меньшего диаметра вся длина прутка чаще всего подается через шпиндель токарного станка. Весь пруток вращается вместе со шпинделем во время цикла обработки детали. Когда цикл заканчивается и одна деталь готова, патрон открывается, пруток тянется или толкается вперед («подается») любым из различных автоматических средств, патрон закрывается, и начинается следующий цикл. Последний шаг цикла — отрезание обработанной части от прутка, что называется «отрезанием» и выполняется с помощью инструмента «отрезания» или «отрезания», резца, который прорезает пруток до самой центральной линии, заставляя деталь отваливаться. Затем цикл повторяется.
Еще не отрезанный пруток, выступающий из задней части шпинделя, вращающегося быстро, может представлять опасность, если он выступает слишком далеко и не ограничен изгибом. Таким образом, иногда длинные прутки приходится распиливать на более короткие прутки, прежде чем подавать их в качестве "пруток для работы" (это термин для такой работы).
Токарные станки с ЧПУ и токарно-винторезные станки имеют принадлежности, называемые « устройствами подачи прутка », которые удерживают, направляют и подают пруток в соответствии с командами ЧПУ. Более продвинутые станки могут иметь « загрузчик прутка », который удерживает несколько прутков и подает их по одному в устройство подачи прутка. Загрузчики прутка похожи на магазины для заготовок деталей (или поддоны для фрезерных работ) в том, что они позволяют выполнять обработку без света. Загрузчик прутка заполняется прутками (или магазин или поддон заготовками деталей) в рабочее время, а затем он работает ночью без присмотра. Учитывая, что рядом нет человека, который мог бы обнаружить, если что-то пошло не так и станок должен остановиться, существуют различные виды датчиков, которые используются для обнаружения этого, такие как измерители нагрузки, инфракрасные лучи и, в последние годы, веб-камеры , которые размещаются внутри корпуса станка и позволяют удаленно наблюдать за процессом резки.
Прутковый материал широко используется во многих отраслях промышленности и может быть замечен во многих различных промышленных процессах. Эти процессы включают ковку , экструзию , механическую обработку и многое другое. При ковке заготовки нагреваются до высоких температур, прежде чем пресс выдавливает заготовку в форму на штампе. Эти прессы работают с очень высокими усилиями, чтобы внести желаемые изменения в продукт. Экструзия использует ролики, которые выдавливают нагретый пруток через набор штампов, которые определяют форму заготовки. Механическая обработка — это субтрактивный процесс, который использует пруток и различные резаки и инструменты для изготовления сложных деталей, которые невозможны с помощью других процессов. [2]
Иметь на складе прутки всех возможных размеров (все возможные доли миллиметра или дюйма в диаметре или толщине) невозможно. Таким образом, прутки хранятся на складах поставщиков металлов в различных стандартных размерах, расположенных дискретными шагами. Например, круглый пруток с диаметром в четные миллиметры (или в США в восьмые доли дюйма) обычно можно заказать со склада. Диаметры прутков нестандартных размеров также можно получить, но только как отдельный прокатный стан с прокатного стана . Таким образом, они намного дороже стандартных размеров, могут потребовать гораздо больше времени на доставку и не желательны в качестве запаса для поставщика или механического цеха (потому что вероятность продажи или использования какого-либо конкретного нестандартного размера невелика).
Иногда необходимо, чтобы пруток не был намного больше предполагаемой детали, поскольку металлургические свойства некоторых металлических сплавов в некоторых процессах отделки могут различаться в зависимости от того, насколько глубоко внутри прутка находится металл. Таким образом, инженерный чертеж будет указывать определенный размер (или максимальный размер), который пруток может иметь изначально. Эти спецификации сталкиваются с вышеупомянутым ограничением размеров запасов по сравнению с индивидуальными заводскими циклами; стандартные размеры используются везде, где это возможно, чтобы избежать напрасных расходов и ненужных задержек.
Сверлильный стержень — это круглый стальной инструмент , отшлифованный до диаметра с жестким допуском ; обычно он составляет ± 0,0005 дюйма (0,0127 мм). В Великобритании название « серебряная сталь » часто является синонимом , а иногда и гипонимом . Его происхождение связано с блестящим внешним видом шлифа (а не с содержанием легирующего серебра ). Диаметры сверлильных стержней варьируются от 0,0135 до 1,5 дюйма (от 0,34 до 38,10 мм); в Соединенных Штатах диаметры менее 27 ⁄ 64 дюйма ( 11 мм) изготавливаются в буквенных и числовых размерах сверл , а также в дробных размерах. Длина обычно составляет один или три фута (0,3048 или 0,9144 м). Обычно он используется для изготовления сверл , метчиков , разверток , пробойников , штифтов и валов . [3] Обратите внимание, что пронумерованные размеры отличаются от пронумерованных размеров сверл, начиная с 52. Вот эти размеры: [ необходима ссылка ]
Заготовки сверл имеют допуск на меньший размер +0/−0,0002 дюйма (0,00508 мм), в то время как заготовки разверток имеют допуск на больший размер −0/+00,0002 дюйма (0,00508 мм).
Некоторые заводы также продают квадратный прокат, который выдерживается с теми же допусками, под названием «буровая штанга». [3]
В США обычно доступны следующие марки материалов: A2, D2, M2, M42, O1, S7, W1 и быстрорежущая сталь (включая M2/M7). [4]
Шлифованный плоский шток — это отожженная сталь , отшлифованная до жестких допусков (сравните со штангой бура). Доступны четыре типа материалов: инструментальная сталь O-1 , инструментальная сталь A-2 , инструментальная сталь A-6 и сталь 1018 (низкоуглеродистая или низкоуглеводная сталь). Длина составляет 18 или 36 дюймов (457 или 914 мм), доступны различные варианты ширины до 16 дюймов (406 мм), а толщина варьируется от 1 ⁄ 64 до 2,875 дюйма (от 0,40 до 73,03 мм). [5] [6] [7]
Некоторые геометрические размеры известны каккалибровочная пластина .[8]