Практические занятия в школьных учебных мастерских
Опиливание металла

Операции слесарной обработки - опиливание металла

Опиливание представляет собой процесс снятия стружки с поверхности изделия при помощи режущего инструмента, называемого напильником. В результате опиливания изделие получает заданные чертежом размеры, форму и чистоту поверхности. Точность опиленных изделий может находиться в пределах 0,150 - 0,005 мм и зависит как от вида применяемых напильников, так и от квалификации работающего. Операция опиливания может быть операцией окончательной при изготовлении или отделке неточных, грубых деталей или предварительной при изготовлении точных деталей. В этом случае после опиливания выполняются операции более точной обработки, как - то: шабрение, притирка, шлифование, полирование и другие, где точность обработки достигает до 0,010 - 0,001 мм. 
При работе с напильником следует сразу же вырабатывать у учащихся правильные приемы и предупреждать основную ошибку начинающих качание и заваливание напильника в процессе работы, что приводит к искривлению обрабатываемой поверхности. Умение владеть напильником приобретается в результате длительной и настойчивой тренировки. Напильники (рис. 144) представляют собой стальные бруски с насеченными на них зубьями - насечками. Изготавливаются напильники из инструментальной, высокоуглеродистой стали марок У10, У12, У13 и др. или легированной стали марок Ш×6, Ш×9, Ш×15 и др. За длину напильника принимается длина тела напильника от его носа до пятки, без хвостовика. 
Напильники различаются формой поперечного сечения, величиной зуба или числом насечек на единицу длины, длиной рабочей части. По форме поперечного сечения (профилю) напильники подразделяются на плоские, полукруглые, квадратные, трехгранные, круглые и др. (рис. 145). Для специальных работ изготавливают напильники любой формы сечения: ромбические, овальные и т. д. В зависимости от формы обрабатываемых поверхностей применяются напильники той или иной формы сечения. Напильники стандартизованы по ГОСТу 1465 - 53. По виду насечки напильники бывают с одинарной (простой) и двойной (перекрестной) насечками. 
Напильники с одинарной насечкой (рис. 146, а) имеют зубья, насеченные в один ряд и во всю ширину грани под углом 70 - 80° к оси напильника. Такие напильники применяют для обработки мягких материалов (меди, алюминия, бронзы, баббита, дерева, рога, кости и др.), обладающих незначительным сопротивлением резанию.При работе напильниками с одинарной насечкой материал с поверхности изделия снимается широкой стружкой, равной ширине самого напильника, для чего требуется значительное усилие со стороны работающего. 
Напильники с двойной (перекрестной) насечкой (рис. 146, б) имеют два ряда насеченных зубьев. Первой насекается нижняя или вспомогательная неглубокая насечка под углом 45 - 60°, а затем верхняя, или основная, глубокая под углом 60 - 80°. Таким образом, на гранях напильников имеются два ряда параллельных бороздок, которые, взаимно пересекаясь, образуют в местах пересечения большое количество мелких режущих зубьев. Эти зубья легче врезаются в металл, снимая металл в виде мелких раздробленных стружек, что значительно облегчает работу напильникам. Вспомогательная насечка делит длину режущей кромки на отдельные зубья напильника. Если увеличить шаг насечки, то есть дать больше расстояние между бороздками, то длина режущей кромки каждого зуба увеличивается. Основная насечка обеспечивает необходимую геометрическую форму зуба: высоту, углы и форму задней грани (поверхности). Она делается глубже вспомогательной, но имеет меньший шаг. 
Отношение высоты зуба к нормальному шагу основной насечки должно быть не менее 0,45. Отношение величины шага вспомогательной насечки к шагу основной наиболее часто берется равным 4 : 3. Если бы шаг основной и вспомогательной насечек был бы одинаковым, то вершины зубьев напильников располагались бы по прямым линиям, параллельным продольной оси напильника и при движении напильника по обрабатываемой поверхности они оставляли бы на ней ряды глубоких царапин. При разных шагах насечек вершины зубьев напильника располагаются как бы в шахматном порядке, то есть по прямым, составляющим некоторый угол с осью напильника. Такое расположение зубьев обеспечивает отсутствие глубоких канавок и получение более чистой и гладкой поверхности при работе напильника. 
Напильники с двойной (перекрестной) насечкой применяются для опиливания твердых металлов - стали, чугуна, а также для очень мягких, но вязких металлов - латуни, свинца и т. п. (рис. 146, б, в ). Каждый зуб напильника представляет собой как бы маленький резец, в основе которого лежит клин. Этот резец врезается в; металл и отделяет часть его с обрабатываемой поверхности в виде тонких стружек (опилок). Углы зубьев напильника (резца) должны быть такими, чтобы зубья легко резали металл, не скоро тупились и не забивались снимаемой стружкой. Величины углов зубьев напильников для опиливания углеродистой стали рекомендуется применять следующие: передний угол "Y" от + 10° (положительный) до - 16° (отрицательный); угол заострения "B"=70°; задний угол "A" 30 - 36°; угол резания "G" 100 - 106° (рис. 147). Величина зуба напильника определяется числом насечек, приходящихся на 1 см длины и по этому признаку напильники делятся на шесть классов. 

1 - й класс

- напильники драчевые, имеющие от 4,5 до 12 насечек на 1 см длины (насечка крупная). Применяется для грубой черновой обработки при необходимости снятия толстого слоя металла (не менее 0,25 - 0,5 мм); точность обработки детали не превышает 0,1 - 0,15 мм. 

2 - й класс

- напильники личные (или шлифные) имеют от 13 до 24 насечек на 1 см (насечка мелкая). Применяются для чистовой обработки поверхностей при снятии слоя металла толщиной 0,1 - 0,15 мм; точность обработки до 0,025 - 0,050 мм. 

3, 4, 5 и 6 - й классы

- напильники бархатные имеют соответственно 30 - 40; 40 - 50; 50 - 63; 63 - 80 насечек (насечка очень мелкая) и служат для наиболее точной обработки деталей, для отделки и шлифования поверхностей. Точность обработки изделий до 0,005 - 0,010 мм. После опиловки поверхности бархатным напильником она не имеет видимых или ощутимых пальцами штрихов. 
Надфили (рис. 148) - игольчатые или проволочные напильники - изготавливаются из проволоки диаметром 2 - 3 мм, относятся к числу бархатных напильников. Они подразделяются на шесть номеров и имеют от 22 (для первого номера) до 80 насечек на 1 см длины (для шестого номера). Надфили изготавливаются таких же профилей, что и обычные напильники. Общая длина их бывает от 80 до 160 мм. Насечка надфилей делается на половине или одной трети длины, остальная же часть служит ручкой. Применяются надфили для самых тонких и точных специальных работ, например, при изготовлении деталей часов, оптических, физических и других приборов точной механики. 
Для грубого опиливания мягких и вязких металлов (свинец, баббит, цинк, алюминий и другие, а также для опиливания дерева, кожи, рога, кости, пластмасс и др.) применяют напильники, имеющие специальную насечку, называемые рашпилями (рис. 149). Рашпильная насечка состоит из отдельных крупных, редко расположенных зубьев, представляющих собой пирамидальные выступы и углубления. По форме поперечного сечения рашпили бывают полукруглыми и круглыми. Применяются напильники длиной от 100 до 500 мм. Длину напильника подбирают такой, чтобы она превышала ширину обрабатываемой поверхности изделия не более чем на 150 - 200 мм.Уменьшение этой длины может повести к снижению производительности труда, а увеличение ее ухудшает устойчивость напильника в процессе работы, что затрудняет получение правильной плоскости. 
На хвостовик напильника должна быть прочно насажена ручка (рис. 150), изготавливаемая из твердых пород дерева: березы, клена, бука и т. п. Новые напильники поступают в мастерскую без ручек. Ручки или изготавливаются в мастерской, или покупаются. В продаже имеются ручки определенных стандартных размеров, подобранные в зависимости от длины напильника (см. табл. 12). Поверхность ручки должна быть ровной и чистой, а для предохранения ее от раскалывания при насадке и в работе на ее шейку А надевают стальное, латунное или алюминиевое кольцо. Негладкая ручка ведет к быстрому образованию на руках мозолей. 
Практически ручка должна быть длиннее хвостовика напильника не менее чем в полтора раза. При насаживании ручки напильника нужно в руках держать напильник, а не ручку, чтобы случайно не поранить руку (рис. 151). Насаживать ручку следует осторожно, постепенно, вводя хвостовик в предварительно прожженное отверстие в шейке ручки. При насаживании новой ручки, или укреплении старой, напильник ставят вертикально и ударяют ручкой о верстак или удары наносят молотком (по ручке, а не по напильнику). Окончательно ручка должна быть прочно насажена на хвостовик таким образом, чтобы между пяткой напильника и концом ручки оставалось расстояние 10 - 20 мм, необходимое для последующего углубления ручки в случае ее ослабления. 
Для повышения твердости и износоустойчивости напильников их подвергают цементации и закалке с отпуском. При работе с напильниками рекомендуется соблюдать следующие основные правила: Аккуратно хранить напильники, складывая их на верстаках в один ряд на специальных деревянных подставках или гнездах в инструментальных ящиках. Нельзя бросать напильники в кучу с другими инструментами или укладывать один на другой, необходимо предохранять их даже от незначительных ударов, которые могут затупить зубья. Предохранять напильники от попадания на них влаги или воды, не допуская их ржавления. Следует также беречь их от попадания грязи или наждачной пыли. 
Воздерживаться от опиливания поверхности деталей, имеющих окалину или твердую корку. Предварительно необходимо снять корку или окалину зубилом или на наждачном станке. Мелкая стружка (опилки) набивается между зубьями напильника, особенно при опиливании мягких металлов, затрудняя его работу и царапая обрабатываемую поверхность. Поэтому время от времени в процессе работы следует очищать напильники проволочными стальными щетками. Новые напильники рекомендуется применять сначала для опиливания мягких материалов (бронза, латунь и др.), а потом более твердых. Этим несколько удлиняется общин срок их службы; напильники затупившиеся применять не следует. 
Напильники изношенные и затупившиеся следует не выбрасывать, а собирать и отправлять их в мастерские для восстановления механическим или химическим путем. На продолжительность срока службы напильников влияют качество закалки, правильность подбора их в соответствии с твердостью обрабатываемого металла, острота насеченных зубьев и выполнение определенных правил обращения с ними. 
Нормальная продолжительность работы нового драчевого напильника по твердой стали - 21 - 28 часов, по стали средней твердости, (чугуну и бронзе) - 35 - 50 часов, а по мягким металлам (алюминий, медь) - 70 - 85 часов. Продолжительность работы личного напильника примерно в два раза больше драчевого. Опиливание плоских и криволинейных поверхностей. При опиливании изделие прочно зажимают в тисках, устанавливая обрабатываемую поверхность на 5 - 10 мм выше уровня губок тисков.. Для предохранения от смятия поверхности изделий губками тисков изделия закрепляют между нагубниками, прокладками из мягкого листового материала. Для меньшей утомляемости работающий должен удобно располагаться на рабочем месте. Правильные навыки в этом отношении должны прививаться с самого начала обучения. 
При опиливании работающий должен находиться на расстоянии 200 мм от края верстака и располагаться вполоборота влево или вправо от тисков, то есть примерно под углом 45° к их оси. Левая нога выдвинута вперед к верстаку по направлению движения напильника, а правая отодвинута назад вправо к находится под углом 60 - 70° к левой (рис. 152). В процессе работы напильник держат правой рукой за ручку, при этом закругленный конец ручки упирается в ладонь; большой палец располагается вверху, вдоль ручки напильника, а остальные пальцы охватывают ручку снизу (рис. 153)
Положение левой руки зависит от характера обработки изделия: при грубом опиливании ладонь левой руки в полусогнутом положении накладывается поперек напильника на расстоянии 20 - 30 мм от его конца. При чистовом опиливании или при работе напильниками с мелкой насечкой конец напильника придерживается снизу двумя или тремя пальцами левой руки.При нормальном положении рук работающего локоть левой руки приподнят, а правая рука в локтевом сгибе образует прямой угол. Локоть, кисть и напильник должны располагаться по прямой линии. 
Снятие металла при опиливании производится при движении напильника вперед; при обратном движении металл напильником не срезается и он должен легко без нажима скользить по металлу. При работе напильником движение его в обоих направлениях должно быть плавным и равномерным. Основная сложность изучения приемов работы при опиливании заключается в необходимости строгой координации движения напильника и непрерывно изменяемой величины усилия нажатия на него правой и левой рукой. 
Для того чтобы сохранить горизонтальное положение напильника по отношению к обрабатываемой поверхности при различных положениях рук, следует одновременно с движением вперед при рабочем ходе постепенно усиливать нажим пр - авой рукой и пропорционально ослаблять нажим левой рукой (рис. 154). При обратном движении напильника на него не нажимают. Выработка правильных приемов в работе и координирование движений при опиливании достигается только практикой. Правильные навыки легче освоить при опиливании широких плоскостей (свыше 100 мм), где сама плоскость является как бы естественной направляющей для напильника и рук. Быстрота перемещения напильника при опиливании для начинающих - 40 - 50 двойных движений в минуту; далее число движений можно довести до 60 - 70 в минуту. 
Опиливаемые поверхности нельзя трогать пальцами рук, так как пальцы обязательно покроют жирными пятнами поверхность металла, после чего напильник будет скользить по металлу, а не пилить его. Направление движения напильника определяет направление штрихов или рисок, оставляемых напильником на обрабатываемой поверхности; эти штрихи могут быть поперечными, продольными, косыми (перекрестными) и круговыми (рис. 155)
Наиболее часто применяется опиливание поперечным штрихом, то есть опиливание вдоль короткой стороны детали. Иногда трудно сразу получить достаточно чистую поверхность и тогда меняют положение напильника, установив его под углом 30 - 40° к боковым стенкам тисков. Перекрестным штрихом ведут опиливание с одного угла (слева направо) по всей плоскости, далее поперечным штрихом и затем снова косым, но уже с другого угла - (справа налево).Продольный штрих применяется при окончательной отделке поверхности. 
Опиливание круговыми штрихами производится реже и применяется для снятия отдельных участков металла, выступающих на поверхности. Опиливание косым штрихом является также и контрольным,, так как при этом удобно следить за правильностью опиловки.. При нанесении косых штрихов ранее нанесенные штрихи должны перекрываться новыми (косыми) штрихами по всей поверхности; это является доказательством правильного положения напильника на изделии и отсутствия заваливания напильника в процессе опиливания (рис. 156)
Нередко производится опиливание внешних поверхностей, имеющих криволинейные, фигурные очертания, а также опиливание выступов, пазов различных отверстий и углублений на внутренних поверхностях изделий. В этих случаях пользуются напильниками подходящей формы. В зависимости от твердости металла, от величины и конфигурации обрабатываемой поверхности, от количества снимаемого материала, а также от требуемой точности изготовления подбираются те или иные напильники, а также соответствующий проверочный инструмент. Для проверки качества опиливания применяется следующий инструмент: проверочные линейки, угольники, кронциркули, нутромеры, штангенциркули и специальные калибры. 
Качество опиливания плоскости проверяется проверочной (лекальной) линейкой «на просвет»; линейка, приложенная к поверхности изделия, должна плотно, без просвета, по всем направлениям прилегать к этой поверхности или образовывать равномерный световой зазор по всей длине линейки. При такой проверке лекальную линейку нужно ставить лезвием или ребром перпендикулярно к проверяемой поверхности (рис. 157). Для предохранения лекальной линейки от износа не рекомендуется ее передвигать по металлу. 
В случае отсутствия лекальной линейки проверку опиливания плоскости можно вести обычной линейкой. В этом случае рекомендуется линейку наклонить несколько на себя, чтобы проверять поверхность ребром линейки. При опиливании поверхностей, сопряженных под каким - либо углом, качество опиливания проверяется угольником, угломером или шаблоном также на просвет. Для проверки параллельности опиленных поверхностей пользуются кронциркулем или штангенциркулем; этими же инструментами пользуются при определении размеров опиливаемых изделий. 
Большая точность контроля плоскости после опиливания достигается путем проверки «на краску». Для этого на поверхность проверочной плиты наносят тонкий слой краски (синьки или сажи, разведенной на машинном масле) и тщательно растирают. .Наложив изделие проверяемой опиленной поверхности на плиту, осторожно двигают деталь по поверхности плиты. (рис. 158). На выступающих местах поверхности изделия останется краска. Эти места подлежат дополнительному опиливанию до тех пор, пока пятна краски равномерно не расположатся по всей поверхности изделия. 
Обучение опиливанию металлов обычно проводится опиливанием «плитки», представляющей собой четырехгранную призму (рис. 159) из мягкой стали или чугуна. При опиловке плитки надо обеспечить, чтобы все плоскости были прямолинейными, а все боковые грани должны составлять с опорными угол в 90°. Опиливание отдельных плоскостей плитки производится сначала драчевым, а затем личным напильниками. На тиски надеваются нагубники. 
Опиливание плитки производится в следующем порядке: 

1.

Опилить плоскость 1 с целью получения базы; проверить по линейке. Плоскость / взята как наиболее широкая и потому удобная для создания базы. 

2.

Опилить плоскость 2 - наибольшую по длине узкую грань; проверку прямолинейности и взаимной перпендикулярности плоскостей производить линейкой и угольником 90°. 

3.

Опилить плоскость 3 - наименьшую по длине. Она должна; быть прямолинейной и составлять прямой угол с плоскостями 1 и 2. 

4.

Опилить плоскость 4, параллельную плоскости 1; параллельности их проверять кронциркулем или штангенциркулем; прямые углы - угольником. 

5 и 6.

Опилить плоскости 5 и 6. Углы между всеми прилегающими плоскостями должны быть равны 90°. 
После опиливания драчевым напильником опилить плоскости - плитки личным напильником в той же последовательности. Опиливание кромок тонкого листового материала толщиной 1 - 3 мм производится с применением уголков (накладных губок), зажимаемых в тисках. Края уголков зажимаются струбцинкой (рис. 160). Пилить следует плоским личным напильником перекрестными штрихами. Пилить поперек листа нельзя, так как при этом кромки тонких листов будут отгибаться при рабочем ходе. Для опиливания тонких и плоских изделий, которые трудно или невозможно закрепить в тисках, применяются деревянные опоры - бруски, которые можно прочно зажать в тиски. Крепление тонких деталей производится с помощью деревянных планок, располагаемых по периметру изделия и прикрепляемых к бруску гвоздями (рис. 161). Опиливание цилиндрического стержня - прутка с получением уступа меньшего диаметра производится в следующем порядке (рис. 162)

1)

разметить длину и диаметр шейки на цилиндрической заготовке; 

2)

закрепить пруток в тисках с нагубниками, опилить шейку на квадрат драчевым напильником, оставив припуск для чистового опиливания 0,5 - 1,0 мм; 

3 - 4)

опилить личным напильником углы квадрата, первоначально на восьмигранник, а затем на шестнадцатигранник; 

5)

опилить личным напильником шейку, доведя ее до цилиндрической формы требуемого диаметра. 
Опиливание тонких круглых стержней, шпилек, болтов малых диаметров и других подобных деталей удобно производить, зажав деталь в ручных тисках и опирая деталь на деревянный брусок с вырезом или желобом (рис. 163). Равномерно поворачивая левой рукой тисочки с опиливаемым стержнем, правой рукой двигают напильник, опиливая заготовку до нужного размера. При опиливании поверхностей, имеющих выпуклую или вогнутую форму, следует предварительно удалить лишний металл, выпилив его ножовкой, высверлив сверлом, обрубив зубилом и т. д. Это нужно для того, чтобы оставлять меньше материала для снятия напильником, что уменьшит общие затраты труда и времени. 
Например, перед опиливанием вогнутой поверхности (рис. 164, а) проводят вырубку канавки зубилом или выпиливание плоским напильником, как показано на (рис. 164, б, в) приблизив контур подготовленного таким образом углубления к контурной линии, нанесенной при разметке. После этого необходимо спилить выступы полукруглыми напильниками, сначала драчевым, а потом личным, и если требуется особо чистая поверхность, то бархатным (рис. 164, г, д). Качество опиливания проверить шаблоном «на просвет». 
Разработчик:Территория SlavSSoft