Читать книгу Слесарное дело - А. И. Долгих - Страница 3

Под слесарными работами подразумевают обработку металлов в холодном состоянии, выполняемую слесарями ручным способом при помощи различных инструментов. Слесарная обработка дополняет станочную механическую или является завершающей операцией при изготовлении металлических изделий соединением деталей, сборке машин и механизмов, а также их регулировке. Слесарные работы состоят из разнообразных технологических операций, в которые входят: разметка, рубка, правка и гибка металлов, резка металлов ножовкой и ножницами, опиливание металла, сверление, зенкование и развертывание, нарезание резьбы, клепка, шабрение, притирка и доводка, паяние, лужение. Некоторые из перечисленных операций могут производиться и при горячем состоянии металлов (рубка, клепка, гибка). Многие слесарные операции выполняются не только ручным, но и механическим способом.

Заготовки для деталей машин поступают на обработку в механические и слесарные цеха в виде поковок сортового металла. В зависимости от назначения деталей одни заготовки остаются необработанными, другие обрабатываются частично или полностью. При обработке с поверхности заготовки удаляется слой металла, в результате чего уменьшается ее размер. Разность между размером заготовки до и после обработки является величиной припуска на обработку. Чтобы знать оптимальные размеры вести обработки заготовку необходимо разметить. Разметкой называется операция нанесения на обрабатываемую заготовку разметочных линий, определяющих контуры будущей детали или места, подлежащие обработке. Разметку выполняют точно и аккуратно, потому что ошибки, допущенные при разметке, могут привести к тому, что изготовленная деталь окажется браком. Так же возможно, что неточно отлитую забракованную заготовку можно исправить тщательной разметкой, перераспределив припуски для каждой разметочной поверхности. Точность, достигаемая при обычных методах разметки, составляет примерно 0,5 мм. При тщательной разметке ее можно повысить до сотых долей миллиметра.

Разметка применяется преимущественно в единичном и мелкосерийном производстве. На заводах крупносерийного и массового производства надобность в разметке отпадает благодаря использованию специальных приспособлений – кондукторов, упоров и т. п.

В зависимости от формы размечаемых заготовок и деталей разметка делится на плоскостную и пространственную. Плоскостная разметка выполняется на поверхностях плоских деталей, на полосовом и листовом материале и заключается в нанесении на заготовку контурных параллельных и перпендикулярных линий, окружностей, дуг, углов, осевых линий, разнообразных геометрических фигур по заданным размерам или контуров различных отверстий по шаблонам.

Приемами плоскостной разметки нельзя разметить даже самое простое тело, если поверхности его не прямолинейны. При плоскостной разметке нельзя нанести горизонтальные риски на боковую поверхность тела вращения, перпендикулярно его оси, так как к ней нельзя приложить разметочный инструмент в виде угольника или линейки и провести параллельные линии.

Пространственная разметка – распространенная в машиностроении, отличается от плоскостной. Трудность пространственной разметки состоит в том, что приходится не просто размечать отдельные поверхности детали, расположенные в различных плоскостях и под различными углами друг к другу, а увязывать разметку этих отдельных поверхностей между собой.

Для проведения разметки заготовку осматривают, проверяют, нет ли у нее пороков (раковин, трещин, пузырей). После этого намеченную к разметке поверхность очищают от окалины и остатков формовочной земли. Удаляют с детали неровности и приступают к окрашиванию поверхности. Окрашивание заготовки производится для того, чтобы разметочные линии были отчетливо видны при обработке. Черные, т. е., необработанные, а также грубо обработанные поверхности окрашивают мелом, скоросохнущими красками или лаками. Мел (порошок) разводят в воде до густоты молока и в полученную массу прибавляют немного льняного масла и сиккатива. Не рекомендуется натирать размечаемую поверхность куском мела, так как мел быстро осыпается и разметочные линии пропадают. Для окрашивания чисто обработанных поверхностей применяют медный купорос в растворе или кусками. Раствор медного купороса (две-три чайные ложки на стакан воды) наносится на поверхность кистью или тряпочкой; кусковым купоросом натирают смоченные водой поверхности. В обоих случаях поверхность покрывается тонким и прочным медным слоем, на котором отчетливо видны разметочные линии. Перед нанесением на окрашенную поверхность разметочных рисок определяют базу, от которой будут наноситься риски. При плоскостной разметке базами могут служить наружные кромки плоских деталей, полосового и листового материала, а также различные линии, нанесенные на поверхность, например центровые, средние, горизонтальные, вертикальные или наклонные. Если базой является наружная кромка (нижняя, верхняя или боковая), то ее нужно предварительно выровнять.

Риски обычно наносятся в следующем порядке: сначала проводят все горизонтальные риски, затем вертикальные, после этого наклонные и, наконец, окружности, дуги и закругления.

Так как риски во время работы легко затереть руками и они тогда станут плохо заметны, по линиям рисок набивают кернером небольшие углубления. Эти углубления – керны должны быть неглубокими и разделяться риской пополам. Расстояния между кернерами определяют на глаз. На длинных линиях простого очертания эти расстояния принимаются от 20 до 100 мм; на коротких линиях, а также в углах, перегибах или закруглениях – от 5 до 10 мм. На обработанных поверхностях точных изделий керны по разметочным линиям не делаются.

Рубкой называется обработка металла режущим и ударным инструментом, в результате которой удаляются лишние слои металла или разрубается на части металл, предназначенный для дальнейшей обработки. В качестве режущего инструмента в слесарном деле употребляется зубило или крейцмейсель, а в качестве ударного инструмента – простые или пневматические молотки. При помощи рубки можно производить: удаление излишних слоев металла с поверхностей заготовок; выравнивание неровных и шероховатых поверхностей; удаление твердой корки и окалины; обрубание кромок на кованых и литых заготовках; обрубание после сборки выступающих кромок листового материала, концов полос и уголков; разрубание на части листового и сортового материала; вырубание отверстий в листовом материале по намеченным контурам; прирубание кромок в стык под сварку; срубание головок заклепок при их удалении; вырубание смазочных канавок и шпоночных пазов.

Рубка производится в тисках, на плите или на наковальне; громоздкие детали могут обрабатываться рубкой в месте их размещения. Для рубки лучше всего подходят стуловые тиски; на параллельных тисках производить рубку не рекомендуется, так как их основные части – губки, изготовленные из серого чугуна, могут не выдержать сильных ударов по себе и сломаться.

Обрабатываемая рубкой деталь должна быть закреплена неподвижно. Поэтому небольшие детали зажимают в тиски, а крупные детали кладут на верстак, плиту или наковальню или же ставят на пол и хорошо укрепляют. Независимо от места производства рубки установка деталей по высоте должна быть сделана в соответствии с ростом работающего. Приступая к рубке, слесарь подготавливает свое рабочее место. Достав из верстачного ящика зубило и молоток, он кладет зубило на верстак по левую сторону тисков режущей кромкой к себе, а молоток – с правой стороны тисков с бойком, направленным в сторону тисков. При рубке надо стоять у тисков прямо и устойчиво, так, чтобы корпус был левее оси тисков. Левую ногу выставляют на полшага вперед, а правую, которая служит главной опорой, слегка отставляют назад, раздвинув ступни ног под углом. Зубило держать в руках свободно, без излишнего зажима. Во время рубки смотрят в место рубки, а не на ударную часть зубила, по которой бьют молотком. Рубку производят остро заточенным зубилом; тупое зубило соскальзывает с обрубаемой поверхности, что приводит к снижению качества рубки. Глубина и ширина снимаемого зубилом слоя металла зависят от физической силы работающего, размеров зубила, веса молотка и твердости обрабатываемого металла. Молоток выбирают по весу, величину зубила – по длине его режущей громки. На каждый миллиметр длины режущей кромки зубила требуется 0,04 кг веса молотка. Для рубки обычно употребляют молотки весом 0,6 кг. В зависимости от порядка операций рубка может быть черновой и чистовой. При черновой рубке сильными ударами молотка снимают за один проход слой металла толщиной от 1,5 до 2 мм. При чистовой рубке за проход снимают слой металла толщиной от 0,5 до 1,0 мм, нанося более легкие удары.

Для получения чистой и гладкой поверхности при рубке заготовок из стали и меди рекомендуется смачивать зубило машинным маслом или мыльной водой; чугун следует рубить без смазки. Хрупкие металлы (чугун, бронза) надо рубить от края к середине. Во всех случаях при подходе к краю детали не следует дорубать поверхность до конца, надо оставлять 15–20 мм для продолжения рубки с противоположной стороны. Этим предупреждается скалывание углов и ребер обрабатываемой детали. В конце рубки металла удар молотком по зубилу ослабляется. Рубка в тисках производится либо по уровню губок тисков, либо выше этого уровня – по намеченным рискам. По уровню тисков чаще всего рубят тонкий полосовой или листовой металл, выше уровня тисков (по рискам) – широкие поверхности заготовок. При обрубании широких поверхностей для ускорения работы следует использовать крейцмейселем и зубилом. Сначала прорубают крейцмейселем канавки необходимой глубины, причем расстояние между ними должно быть равно 3/4 длины режущей кромки зубила. Образовавшиеся выступы срубают зубилом. Чтобы правильно производить рубку, нужно хорошо владеть навыками работ с зубилом и молотком, то есть, правильно держать зубило и молоток, правильно двигать кистью руки, локтем и плечом и точно, без промаха ударять молотком по зубилу.

Проведение ручной рубки – работа физически тяжелая и длительная. Рубка облегчается применением пневматического молотка. Пневматический молоток состоит из цилиндра, поршня, двигающегося в цилиндре, и воздухораспределительного устройства. При работе молотка поршень очень быстро перемещается вперед и назад под действием сжатого воздуха, подводимого шлангом под давлением 50–60 КПа. При рабочем движении поршень играет роль бойка молотка, нанося удары по режущему инструменту (зубилу или крейцмейселю). Обратное движение поршня обеспечивается автоматически действующим устройством. При рабочем ходе поршня 1 сжатый воздух поступает по каналу 5 в правую часть цилиндра; из левой части цилиндра воздух в это время вытесняется по каналу 7, кольцевой выточке 6 и каналу 4 в атмосферу. В конце рабочего хода сжатый воздух, проходя по каналу 3, сдвигает золотник 2 вправо (показано на нижней проекции) и идет по каналу 7, производя обратный ход поршня; из правой части цилиндра воздух уходит по каналу 8. В конце обратного хода канал перекрывается поршнем, воздух в правой части цилиндра начинает сжиматься и передвигает золотник влево – снова начинается рабочий ход. Молоток включают в работу, нажав курок 9.

При рубке надо держать пневматический молоток обеими руками: правой за рукоятку, а левой – за конец ствола и направлять зубило по линии рубки. За пневматическим молотком должен быть надлежащий уход. Каждый раз перед началом работы надо осмотреть молоток и убедиться в его исправности. Необходимо следить за чистотой отверстия во втулке ствола, куда вставляется хвостовик инструмента, и чистотой самого хвостовика. Втулка молотка должна быть плотно пригнана к отверстию.

Убедившись в исправности молотка и рабочего инструмента, производят смазку молотка. Для смазки употребляют турбинное масло марки Л, веретенное или трансформаторное масло. Налив масло в молоток, нажимают на курок. Масло проходит во внутренние части молотка и смазывает их. После смазки к молотку присоединяют шланг, по которому подводится воздух; шланг должен быть не длиннее 12 м. Перед креплением шланг осторожно продувают воздухом.

После присоединения шланга к молотку включают воздух. Отсоединять шланг от молотка при незакрытом еще доступе сжатого воздуха не разрешается, так как в этом случае шланг может неожиданно вырваться из рук и ударить рабочего.

Приступая к работе, нужно сначала испытать молоток на малом ходу при неполном нажатии курка. Через каждые 2–3 часа работы молоток смазывают. При рубке пневматическим молотком надо надевать защитные очки и рукавицы. По окончании работы молоток сдают в кладовую.

Резка металла – операция разделения металла на части. В зависимости от формы и размеров заготовок или деталей резку осуществляют вручную (ручными ножницами, ручными ножовками, рычажными ножницами) или механическим способом (при помощи механических ножовок, дисковых пил и др.). Круглые заготовки вручную режут ручной ножовкой, а механическим способом – на специальных станках. Сущность процесса резки ножницами заключается в отделении частей металла под давлением режущих ножей. Разрезаемый лист помещают между верхним и нижним ножами. Верхний нож, опускаясь, давит на металл и разрезает его. От величины давления, которое испытывают лезвия, зависит его угол заострения. Чем тверже металл, тем больше угол заострения лезвия: для мягких металлов он равен 65°, для металлов средней твердости – 70–75° и для твердых – 80–85°. Для уменьшения трения лезвий о разрезаемый металл им придается небольшой задний угол, равный 1,5–3°.

Ручная резка металла может производиться ручными ножницами или ручными ножовками. Ручные ножницы применяют для разрезания стальных листов толщиной 0,5–1,0 мм и из цветных металлов – до 1,5 мм. Ручные ножницы изготовляют с прямыми и кривыми режущими лезвиями. По расположению режущей кромки лезвия ручные ножницы делятся на правые и левые. У правых ножниц скос режущей части половинки находится с правой стороны, а у левых – с левой. Длина ножниц 200, 250, 320, 360 и 400 мм, а режущей части (от острых концов до шарнира) соответственно 55–65; 70–82; 90–105; 100–120 и 110–130 мм. Хорошо заточенные и отрегулированные ножницы должны резать бумагу. Ножницы держат в правой руке, охватывая рукоятки четырьмя пальцами и прижимая их к ладони; мизинец помещают между рукоятками ножниц. Сжатые указательный, безымянный и средний пальцы разжимают, выпрямляют мизинец и его усилием отводят нижнюю рукоятку ножниц на необходимый угол. Удерживая лист левой рукой, подают его между режущими кромками, направляя верхнее лезвие точно по середине разметочной линии, которая при резании должна быть видна. Затем, сжимая рукоятку всеми пальцами правой руки, кроме мизинца, осуществляют резание. Резку правыми ножницам осуществляют в направлении часовой стрелки, левыми ножницами – против часовой стрелки. Резку листового металла по прямой линии и по кривой (окружности и закругления) без резких поворотов выполняют правыми ножницами. Для прямолинейной резки металла небольшой толщины применяют ручные ножницы, одну рукоятку которой зажимают в тисках.

Ручная ножовка – инструмент, состоящий из двух главных частей: ножовочного полотна и специальной оправы, в которой помещается ножовочное полотно. Эта оправа носит название рамки или станка. Существуют рамки двух типов – цельные и раздвижные. Более удобны раздвижные рамки, так как они позволяют устанавливать ножовочное полотно различной длины. На одном конце рамка имеет хвостовик с ручкой и неподвижной головкой, а на другом – подвижную головку и натяжной винт с барашковой гайкой для натяжения ножовочного полотна. В головках устроены прорези и отверстия для закрепления полотна ножовки. Ножовочное полотно вставляют в рамку следующим образом. Концы его закладывают в прорези головок так, чтобы зубья полотна были направлены от ручки и чтобы отверстия, которые имеются на концах полотна и отверстия в головках совпали. Затем в отверстия вводят штифты и натягивают полотно, завинчивая барашковую гайку. Ножовочное полотно должно быть натянуто не слишком туго, но и не слабо. Перетянутое полотно во время работы может сломаться от малейшего перекоса или движения вбок. Слабо натянутое полотно при работе изгибается и вызвать поломку. Ножовочное полотно представляет собой тонкую и узкую ленту с зубьями на нижнем ребре. Зубья имеют остроугольную форму, т. е. каждый зуб представляет собой резец. Его угол заострения для нормального ножовочного полотна равен 60° при переднем угле заточки равном 0°, а задним углом 30°. У ножовочных полотен для резки металлов различной твердости и вязкости углы зубьев разные: передний угол колеблется в пределах 0–12°, а задний угол в пределах 30–35°. Шаг зубьев: для мягких и вязких металлов (медь, латунь) t = 1 мм, для твердых металлов (сталь, чугун) t = 1,5 мм, для мягкой стали t = 2 мм. Для слесарных работ пользуются ножовочным полотном с шагом в 1,5 мм, при котором на длине 25 мм насчитывается примерно 17 зубьев. При резке ножовкой одновременно соприкасается с металлом не менее 2–3 зубьев. Чтобы избежать защемления ножовочного полотна в металле, зубья разводят, т. е. каждые два смежных зуба отгибают в противоположные стороны на 0,25–0,6 мм. Наряду с простым разводом существует еще так называемый волнистый развод. Его выполняют следующим образом. При малом шаге зубьев 2–3 зуба отводят вправо и 2–3 зуба влево. При среднем шаге отводят один зуб влево, второй – вправо, третий не разводится. При крупном шаге отводят один зуб влево, а второй вправо, как при простом разводе. Волнистость при таком разводке зубьев образуется оттого, что вместе с отгибаемыми зубьями захватывают немного металла у их основания. Полотна для ручных ножовок изготовляют длиной от 150 до 400 мм, шириной от 10 до 25 мм и толщиной от 0,6 до 1,25 мм. В качестве материала для полотен употребляют цементованную мягкую сталь в виде холоднокатаной ленты или же углеродистую инструментальную сталь У12. Также применяют легированную сталь – вольфрамовую и хромовую. Ножовочные полотна закаливают на высокую твердость.

Приступая к резке ножовкой, встают перед тисками вполоборота (по отношению к губкам тисков или к оси обрабатываемого предмета). Левую ногу выставляют несколько вперед примерно по линии разрезаемого предмета и на нее опирают корпус. Ножовку берут в правую руку так, чтобы ручка упиралась в ладонь, а большой палец находился на ручке сверху; остальными четырьмя пальцами поддерживают ручку снизу. Левой рукой берутся за передний конец рамки ножовки. Во время резки ножовку держат преимущественно в горизонтальном положении. Двигать ее нужно плавно, без рывков. Ножовке надо давать такой размах, чтобы работало почти все полотно, а не только его середина. Нормальная длина размаха должна быть не менее 2/3 длины ножовочного полотна. Ножовкой работают со скоростью от 30 до 60 ходов в минуту (имеются в виду двойные ходы – вперед и назад). Твердый металл разрезают с меньшей скоростью, мягкий – с большей. При разрезании твердой стали производят до 30 двойных ходов в минуту, при разрезании стали средней твердости – от 40 до 50 ходов в минуту, мягкой стали и чугуна – от 50 до 60 ходов в минуту.

Нажимать на ножовку надо при движении ее вперед; при обратном ходе нажимать не нее не следует. Сила нажима на ножовку зависит от твердости металла и величины разрезаемой поверхности. Твердые металлы требуют более сильного нажима на ножовку, чем мягкие. Нормально величина нажима должна соответствовать примерно 1 кг на 0,1 мм толщины полотна. В конце резки нажим ослабляют. Ручной ножовкой чаще всего работают без охлаждения. Для уменьшения трения полотна о стенки пропила применяют густую смазку из сала или из графитной мази, в которую входят сало (2 части) и графит (1 часть). Такая смазка долго держится на ножовочном полотне. Во время резки ножовочное полотно иногда смещается в сторону, в результате чего крошатся зубья или полотно ломается. Смещение полотна может вызвать на разрезаемом предмете пропил, имеющий неперпендикулярное направление к кромкам детали. Причина смещения полотна – слабое натяжение полотна или неумение владеть ножовкой. При смещении полотна следует начать резку в новом месте: с обратной стороны неудачного пропила. Попытка выправить такую прорезь с той же стороны припила приводит к поломке полотна. Зубья ножовочного полотна ломаются и при их неправильной закалке. От слишком сильного нажима на ножовку, особенно при разрезании узких заготовок, а также, когда в разрезаемый металл вкраплены посторонние твердые примеси происходит поломка режущего элемента. При поломке зубьев полотна не следует продолжать работу этой ножовкой, так как может произойти поломка смежных зубьев и быстрое затупление всех остальных. Для восстановления режущей способности ножовки, у которой выкрошился зуб, необходимо на точиле или на шлифовальном круге сточить два-три соседних с ним зуба. Удалив из прорези застрявшие там остатки сломанного зуба ножовки, продолжают работу восстановленным полотном. Если во время резки сломалось старое, сработавшееся ножовочное полотно, нельзя продолжать работу новой ножовкой, так как она не войдет в прежнее место резки. Повернув изделие, начинают резать в другом месте. Если по условиям работы нельзя повернуть изделие, то необходимо расширить начатую прорезь, распиливая ее новым ножовочным полотном.

Механизированное резание осуществляется с применением различных механических, электрических и пневматических ножовок и ножниц, дисковых пил и другого универсального или специального оборудования.

Ножовочные пилы (приводные ножовки) применяют для резания сортового и профильного металла. Ножовочная пила 872А, имеющая электрический и гидравлический приводы, предназначена для резки различных заготовок из сортового металла круглого и квадратного сечения. Точность обработки на таком станке ± 2 мм, класс шероховатости обработки – третий.

Приступая к разрезанию металла на пиле, рукоятку крана гидропривода устанавливают в положение «Спуск» и включают электродвигатель. После того как ножовочное полотно опустится к разрезаемому металлу, рукоятку крана переводят в положение «Медленное действие» для предварительного врезания. Затем рукоятку перемещают по направлению к положению «Быстрое действие» и устанавливают требуемую подачу резания. Дальнейшая работа станка происходит автоматически до окончательного разрезания заготовки. По окончании резки пильная рама автоматически переключает рукоятку крана в положение «Подъем», которое осуществляется до определенной высоты, выключатель, расположенный на рукаве, нажимает на кнопку «Стоп» и выключает электродвигатель.

Ножницы ручные электрические С-424 вибрационного типа состоят из электродвигателя, редуктора с эксцентриком и рукоятки. Возвратно-поступательное движение от эксцентрика передается верхнему ножу, нижний нож укреплен на скобе. При резке электроножницы держат правой рукой, охватывая рукоятку всеми пальцами правой руки: указательный палец помещается на рычаге выключателя с курком. Левой рукой лист подают между ножами, направляя под режущую кромку верхнего ножа точно по риске так, чтобы риска была видна. После включения электроножницы направляют правой рукой по линии реза так, чтобы плоскости ножей имели некоторый наклон относительно плоскости разрезаемого металла. Электроножницами разрезают листовую сталь толщиной до 2,7 мм и другие листовые материалы. В зависимости от толщины разрезаемого металла и мощности электродвигателя производительность электроножниц достигает 3000–6000 мм/мин. Они особенно удобны при резке по фигурному раскрою, так как позволяют резать по контуру с малым радиусом кривизны. Величину зазора между ножами 6 и 8 устанавливают в зависимости от толщины разрезаемого металла по таблицам и проверяют щупом (при толщине 0,5–0,8 мм зазор 0,03–0,048 мм, при толщине 1,0–1,3 мм зазор 0,06–0,08 мм, при толщине 1,6–2,0 мм зазор 0,10–0,13 мм).

Пневматические ножницы предназначены для прямолинейной и криволинейной резки металла и приводятся в действие пневматическим роторным двигателем. Наибольшая толщина разрезаемого стального листа средней твердости 3 мм, наибольшая скорость резания 2500 мм/мин, число двойных ходов ножа 1600 в минуту. Пневматическая ножовка приводится в действие сжатым воздухом. Она состоит из преобразователя движения и роторного двигателя, пусковой кнопки, ножовочного полотна. Максимальная толщина разрезаемого металла 5 мм, наименьший радиус 50 мм, скорость резания 20000 мм/мин. Машина снабжена сменными зажимными патронами для закрепления напильников и ножовочных полотен различного размера. Дисковая пневматическая пила применяется для резки труб непосредственно на месте сборки трубопроводов. Пила имеет редуктор, червячное колесо которого смонтировано на одной оси со специальной дисковой фрезой. Закрепляется труба специальным зажимом, который установлен на хвостовике. Зажим крепится шарнирно к рукоятке. При использовании пневматической пилы на разрезаемых поверхностях труб не образуется наплывов и заусенцев. Пневматическая пила допускает разрезание труб диаметром до 50–64 мм. Диаметр фрезы 190–220 мм, частота вращения фрезы 150–200 об/мин.

Опиливанием называется обработка поверхности изделия режущим инструментом – напильником, при помощи которого с обрабатываемого изделия снимается слой металла. Опиливание производится после операций рубки или резки для отделки поверхности обрабатываемого изделия и придания ему более точных размеров. В опытном или единичном производстве опиливание применяется также для пригонки деталей при сборке.

В слесарном деле основными видами опиловочных работ являются:

1) опиливание наружных плоских и криволинейных поверхностей;

2) опиливание наружных и внутренних углов, а также сложных или фасонных поверхностей;

3) опиливание углублений и отверстий, пазов и выступов, пригонка их друг к другу.

Опиливание подразделяется на предварительное черновое и окончательное (чистовое и отделочное), выполняемое различными напильниками. Напильник подбирают в зависимости от заданной точности обработки и величины припуска, оставляемого на опиливание.

Напильники представляют собой режущие инструменты в виде стальных закаленных брусков различного профиля с населенными на рабочих поверхностях зубьями. Этими зубьями напильник срезает небольшие слои металла в виде стружки. Напильники бывают с различной длиной насеченной части напильника. Насечка напильников бывает одинарной (простой) и двойной (перекрестной). Напильники с одинарной насечкой срезают металл широкой стружкой, равной всей длине зуба, поэтому работа ими требует больших усилий. Такими напильниками опиливают мягкие металлы (медь, бронзу, латунь, баббит, алюминий). Одинарная насечка наносится под углом 70–80° к ребру напильника. В напильниках с двойной насечкой одна насечка называется основной, или нижней, а другая – верхней. Перекрестная насечка раздробляет стружку, что облегчает работу. У напильников с перекрестной насечкой нижняя насечка обычно выполняется под углом 55°, а верхняя – под углом 70°. Шаг, т. е. расстояние между двумя соседними зубьями, делают у нижней насечки большим, чем у верхней. В результате зубья располагаются друг за другом по прямой, составляющей угол с осью напильника, и при движении напильника следы зубьев частично перекрывают друг друга. Благодаря этому на обрабатываемой поверхности не остается глубоких канавок, и она получается более чистой и гладкой.

Зубья насекают на насекальных станках специальным зубилом или же их получают фрезерованием, шлифованием либо протягиванием. Каждый способ дает свой профиль зуба. Установлены следующие углы зубьев напильника:

1) для напильников с насеченными зубьями угол резания δ = 106°, задний угол α = 36°, угол заострения β = 70°, передний угол γ отрицательный – до 16°;

2) для напильников с фрезерованными и шлифованными зубьями δ = 80–88°, α = 20–25°, β = 60–63°, γ = 2–10°.

Напильники делятся на обыкновенные, специальные, рашпили и надфили. К обыкновенным относятся напильники плоские (тупоносые и остроносые), квадратные, трехгранные, полукруглые и круглые.

К специальным напильникам относятся:

1) ножовочные, ромбические (мечевидные), плоские с овальными ребрами, овальные, а также напильники-брусовки и др.;

2) напильники в виде круглых дисков с насечками, нанесенными по окружности и на боковых сторонах.

Рашпили – напильники с особым видом насечки, называемой рашпильной. Подразделяются они на плоские тупоносые, плоские остроносые, полукруглые, круглые.

Надфили (мелкие напильники) делятся на плоские тупоносые, плоские остроносые, трехгранные, квадратные, полукруглые, круглые, овальные, ромбические, ножовочные.

По числу насечек, приходящихся на сантиметр длины, напильники делятся на шесть классов:

1-й класс — напильники драчовые (крупная насечка); применяются для грубого чернового опиливания;

2-й класс — напильники личные (мелкая насечка); применяются для чистовой обработки поверхностей;

3-й, 4-й, 5-й и 6-й классы – напильники бархатные с мелкой и очень мелкой насечкой, применяются для подгонки деталей.

При опиливании изделие зажимают в тисках так, чтобы обрабатываемая поверхность выступала над губками тисков на высоту от 5 до 10 мм. Зажим производят между нагубниками. Тиски устанавливают по росту работающего и хорошо закрепляют. При опиливании надо стоять перед тисками слева или справа (смотря по надобности), повернувшись на 45° к оси тисков. Левую ногу выдвигают вперед по направлению движения напильника, правую ногу отставляют от левой на 200–300 мм так, чтобы середина ее ступни находилась против пятки левой ноги. Напильник берут в правую руку за рукоятку, упирая ее головкой в ладонь; большой палец кладут на ручку вдоль, остальными пальцами поддерживают ручку снизу. Положив напильник на обрабатываемый предмет, накладывают левую руку ладонью поперек напильника на расстоянии 20–30 мм от его конца. При этом пальцы должны быть полусогнуты, а не поджаты, так как иначе их легко поранить об острые края обрабатываемого изделия. Локоть левой руки приподнимают. Правая рука от локтя до кисти должна составлять с напильником прямую линию. Напильник двигают обеими руками вперед (от себя) и назад (на себя) плавно на всю его длину. При движении напильника вперед на него нажимают руками, но не одинаково. По мере его продвижения вперед усиливают нажим правой руки и ослабляют нажим левой. При движении напильника назад на него не нажимают. Рекомендуется делать от 40 до 60 двойных движений напильника в минуту.

При опиливании плоскостей напильник перемещают не только вперед, но и вправо или влево, чтобы спиливать равномерный слой металла со всей плоскости. Качество опиливания зависит от умения регулировать силу нажима на напильник, которое достигается только в процессе практических работ по опиливанию. При нажиме на напильник с постоянной силой в начале рабочего хода происходит его отклонение рукояткой вниз, а в конце рабочего хода – передним концом вниз. При такой работе будут края обрабатываемой поверхности будут находится на разной высоте.

Механизация опиловочных работ осуществляется при помощи ручного электрического и пневматического инструмента, а также опиловочных машинок и станков.

Электрический напильник конструкции Д.И. Судаковича предназначен для выполнения различных слесарных и сборочных работ. Длина хода напильника 12 мм, число двойных ходов в минуту 1500, мощность электродвигателя 120 Вт, рабочее напряжение тока 127 и 220 В. Напильник работает следующим образом. Включается электродвигатель. Вращающийся ротор электродвигателя через зубчатую пару передает вращение коленчатому валу, на кривошипную шейку которого насажен шатун. При этом шатун получает возвратно-поступательное движение, которое передается через шток напильнику, закрепленному в патроне. Особенностью данного электронапильника является то, что его приводной механизм выполнен с двумя шатунами, один из которых шарнирно соединен через шток с напильником, а другой – с балансиром, причем кривошип коленчатого вала привода расположен таким образом, что поступательному перемещению напильника в одном направлении соответствует перемещение балансира в обратном направлении. Благодаря такому устройству достигается взаимное гашение инерционных сил, вызываемых возвратно-поступательным движением напильника и балансира, и устранение вибрации инструмента при его работе. Применение электронапильника повышает производительность в сравнении с работой, выполняемой обычным ручным напильником.

Опиловочные машинки с вращающимися инструментами типа мелких фрез диаметром от 1,5 до 25 мм используются широко. Универсальная шлифовальная машинка с гибким валом и прямой шлифовальной головкой, работающая от асинхронного трехфазного электродвигателя, имеет шпиндель, к которому крепится гибкий вал с державкой для закрепления рабочего инструмента. Машинка имеет сменные прямые и угловые головки. Сменные державки позволяют производить опиливание, шлифование в труднодоступных местах и под разными углами. Подобной конструкции станки могут быть также и подвесными, которые удобны для использования на рабочем месте слесаря.

Передвижной опиловочно-зачистной станок О3С имеет стойку с вилкой, в которой закреплен электродвигатель с кнопочным пультом. Шарниры позволяют электродвигатель с укрепленной на нем головкой поворачивать в удобное для работы положение. Инструмент закрепляется в патроне, смонтированном на конце гибкого вала, и получает вращательное движение. Станок ОЗС имеет следующие приспособления: инструментодержатель № 1 со сменными цангами для крепления инструмента с хвостовиками диаметром 6, 8 и 10 мм; инструментодержатель № 2 для крепления инструмента с конусным хвостовиком № 0 и 1; угловую державку, предназначенную для шлифования, полирования и снятия заусенцев; устройство, превращающее вращательное движение гибкого вала в поступательное движение инструмента; напильник и ножовочное полотно; абразивный брусок или шабер. К станку ОЗС прилагаются круглые напильники, пальцевые фрезы, абразивные шлифовальные головки диаметром от 8 до 42 мм, войлочные, резиновые и другие полировальные головки диаметром от 6 до 35 мм, сверла, развертки, зенковки и т. п. Станок ОЗС в нормальном исполнении имеет четыре скорости – от 760 до 3600 об/мин. Мощность электродвигателя 0,52 кВт, число оборотов в минуту 1405.

В производстве применяются два типа опиловочных станков: с возвратно-поступательным движением и вращательным движением, чаще всего с гибким валом (станки типа ОЗС). На станках первого типа применяются напильники различного профиля с крупной и мелкой насечкой. В опиловочных станках для обработки закаленных деталей (штампов и т. п.) применяют специальный алмазный инструмент. Станки с гибким валом и вращающимися напильниками особенно удобны при изготовлении штампов, пресс-форм, металлических моделей и т. п.

Стационарный опиловочный станок имеет станину, на которой закреплена стойка с нижним, верхним кронштейнами и штоком. Ступенчатый шкив закрыт кожухом и позволяет регулировать скорость движения напильника. Обрабатываемая деталь закрепляется на поворотном столе. Установка стола на нужный угол достигается при помощи винта. Хвостовик напильника закрепляют в верхнем кронштейне, после чего верхний кронштейн опускают, при этом нижний конец напильника должен войти в конусное углубление нижнего кронштейна. Правильность установки напильника между верхним и нижним кронштейнами проверяют угольником. В вертикальное положение напильник устанавливают при помощи винтов, имеющихся в верхнем кронштейне. Пуск и остановка осуществляются нажимом на педаль. При обработке деталей, не требующих высокой точности, эти станки обеспечивают повышение производительности труда в 4–5 раз по сравнению с ручной обработкой. На них можно обрабатывать детали различной формы (круглые, трехгранные, квадратные и т. п.), а также поверхности, расположенные под разными углами. Напильники к станку бывают различных сечений с конической заточкой на конце. Стационарные опиловочные станки не позволяют производить обработку в труднодоступных местах. В этом случае применяют переносные электрические и пневматические машинки. Станок с опиловочной бесконечной лентой внутри основания имеет электродвигатель, редуктор и приводной шкив с опиловочной ленты, а натяжной шкив помещается в верхнем кронштейне. Опиловочная бесконечная лента имеет ширину от 6 до 12 мм и может перемещаться со скоростью от 25000 до 54000 мм/мин. Для опиливания поверхностей деталь устанавливают на стол и прижимают к ленте.

Контурное травление деталей является одним из высокопроизводительных методов обработки, заменяющим слесарное опиливание. Контурное травление называют химическим фрезерованием. Метод заключается в глубоком травлении на деталях (из алюминия, его сплавов, из стали и титана) тех участков, которые подлежат опиливанию.

Остальные участки поверхности защищаются стойкими химическими покрытиями. Травление осуществляют в растворе, состоящем из 0,4–0,42 кг каустической соды, растворенной в 1 л воды, нагретой до 75–80°. Детали предварительно обезжиривают. Химическое фрезерование применяется для обработки труднодоступных мест, узких щелей, фасонных вырезок, спиральных канавок. Точность обработки при химическом фрезеровании ± 0,05 мм, а высота гребешков – 1,25–2,5 мкм, что исключает дополнительную зачистку.

Правкой металла называется исправление вмятин, коробления, кривизны и других недостатков в листовом, прутковом материале. Правка представляет собой подготовительную операцию, предшествующую основным операциям по обработке металлов. Металл подвергается правке как в холодном, так и нагретом состоянии. Выбор способа зависит от величины прогиба, размеров и материала изделия. Правка может выполняться ручным способом – на стальной, чугунной плитах или на наковальне, а также машинным – на правильных вальцах и прессах.

Правильная плита изготавливается из стали, серого чугуна. Может быть монолитной или иметь ребра жесткости. Плита имеет большую массу (в 80–150 раз большую массу, чем масса молотка). Рабочая поверхность плиты должна быть ровной и чистой. Устанавливают плиты на металлические или деревянные подставки, обеспечивающие горизонтально-устойчивое положение приспособления. Плиты выпускаются следующих размеров: 400 × 400; 750 × 1000; 1000 × 1500; 1500 × 2000; 2000 × 2000; 1500 × 3000 мм.

Молотки для правки применяют с круглым гладким полированным бойком, так как применение молотков с квадратным бойком приводит к некачественной правке. Для правки закаленных деталей применяются молотки с радиусным бойком из стали У10. Для производства работ удобны молотки со вставными бойками из мягких металлов. Они применяются при правке деталей с окончательно обработанной поверхностью, а также деталей из цветных металлов и сплавов. Вставные бойки могут быть медными, свинцовыми и деревянными. Гладилки применяют при правке тонкого листового и полосного металла.

Правку ручным способом производят следующим образом. Сначала кривизну деталей проверяют путем визуального осмотра или по зазору между плитой и уложенной на нее деталью. Изогнутые места отмечают мелом. При правке важно правильно выбирать места, по которым следует наносить удары. Сила ударов должна быть соразмерна с величиной кривизны и постепенно уменьшаться по мере перехода от наибольшего изгиба к наименьшему. Правка считается законченной, когда все неровности исчезнут и деталь станет прямой. Это можно определить путем наложения на выправленную поверхность линейку. Правку выполняют на плите или подкладках, исключающих возможность соскальзывания детали при ударе ее молотком.

Для увеличения производительности операций по правке деталей применяют машинный способ, который осуществляется на гибочных вальцах, прессах и специальных приспособлениях.

Гибочные вальцы бывают ручными и приводными. Они представляют из себя ручные и приводные трехвалки, которые правят заготовки прямые и изогнутые по радиусу, имеющие на поверхности выпуклости и вмятины. Заготовки из листа толщиной до 3 мм правят на трехвалках с ручным приводом. На приводных трехвалках правят заготовки толщиной до 4 мм. Ручная трехвалка имеет 2 валка, расположенных один над другим, которые могут в зависимости от толщины заготовки удаляться друг от друга или сближаться. Так же может быть опущен или поднят расположенный сзади третий валок.

Заготовку устанавливают между двумя передними валками и, вращая рукоятку по часовой стрелке, пропускают деталь между валками. Для полного устранения выпуклостей и вмятин заготовки пропускают между валками несколько раз.

Винтовые прессы предназначены для правки валов и деталей из угловой стали. При правке заготовок на этом приспособлении один рабочий устанавливает, удерживает и контролирует процесс выравнивания изделия, а второй вращает маховик. Вал или трубу располагают на призмах таким образом, чтобы изогнутая часть была обращена вверх, а сам вал плотно находился в угловых выемках призмы. При этом призматический наконечник пресса должен находиться на месте наибольшей кривизны. Для предупреждения вмятин между наконечником и валом помещают прокладки. Вращением маховика наконечник винта плавно подводят и нажимают на вал до тех пор, пока не выправят, что определяют по величине просвета на поверочной плите. При правке изделий из угловой стали деформированную деталь устанавливают в призме на столе пресса, а между полками уголка укладывают закаленный стальной валик. При нажиме винтом пресса валик придает уголку соответствующую форму. Большие листы, полосы и ленты с выпучинами и волнистостью правят на листоправильных станках, горизонтальных правильнорастяжных машинах и пневматических молотах.

При изготовлении или обработке изделий из металлов слесарным способом основные слесарные операции производятся в определенном порядке. Цель их заключается в придании куску металла формы, размера и состояния поверхности, которые по чертежу должно иметь готовое изделие. Сначала производятся слесарные операции по изготовлению или исправлению заготовки (резка, правка, гибка). Далее выполняется основная обработка заготовки, которая заключается в операциях рубки и опиливания. В результате обработки с заготовки снимаются лишние слои металла, и она получает форму, размер, состояние поверхности, близкие или совпадающие с указанными на чертеже. Существуют изделия, для изготовления которых требуются операции шабрения, шлифования, притирки, доводки, дающие возможность снимать с изготавливаемой детали последние, тонкие слои металла, после чего изделие приобретает окончательный внешний вид и размеры. Чаще всего детали соединяются друг с другом, для чего выполняются операции сверления, зенкерования, нарезания резьбы, клепки, паяния. Эти операции производятся после того, как выполнена основная обработка, но перед шлифованием, притиркой и доводкой. В зависимости от требований, предъявляемых к готовому изделию, могут производиться дополнительные операции. Их целью является придание металлу, из которого сделано изделие, новых свойств (повышение твердости, вязкости, устойчивости к коррозии). К таким операциям относится лужение, закалка, цементация, электронаплавка. В зависимости от того, в каком виде поступает для обработки изделие, некоторые операции могут не производиться вовсе. Однако взаимосвязь и последовательность выполняемых операций не нарушается – более грубая обработка предшествует тонкой.