содержание   ..  1  2  3  4  5  6  7  8  9  10    ..

ГЛАВА 2  КАЧЕСТВО ОБРАБОТАННОЙ ПОВЕРХНОСТИ

1. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

Качество поверхности детали, обработанной на металлорежущем станке, определяется физико-механическими свойствами поверхностного слоя и шероховатостью ее поверхности.

Физико-механические свойства поверхностного слоя в основном характеризуются его твердостью, изменение которой в процессе обработки зависит от величины подачи, глубины и -скорости резания, применения СОЖ и некоторых других условий обработки. Так, при больших подачах и глубинах резания толщина наклепанного слоя может достигать нескольких десятков долей миллиметра, в то время как при низких режимах резания — только сотых долей миллиметра.

2. ШЕРОХОВАТОСТЬ ПОВЕРХНОСТИ

Реальная поверхность обработанной детали не является идеально ровной и отличается от номинальной поверхности наличием неровностей различной формы и высоты.

Если обработанная поверхность имеет состояние, показанное на рис. 5,а, то при отношении L/H =50-100 поверхность будет волнистой, а при отношении l/h—<50 — шероховатой (рис. 5,6). Шероховатостью поверхности называется совокупность неровностей с относительно малыми шагами, -образующих рельеф поверхности детали и рассматриваемых на определенной (базовой) длине.

Обработанная поверхность может иметь разный характер волнистости или шероховатости. Так, на рис. 5, а показана волнистая поверхность, но не шероховатая; на рис. 5,6 — волнистая и шероховатая; на рис. 5, в — ровная и шероховатая. Из рис. 5, б видно, что измерение шероховатости должно производиться на базовой длине 1, размер которой установлен в ГОСТ 2789—73 по следующему ряду: 8,0—2,5—0,8—0,25—0,08 мм;

большая базовая длина установлена для измерения грубой шероховатости; меньшие значения — для поверхностей с малой шероховатостью. Размеры базовой длины приняты в стандарте с расчетом обеспечения достоверности измерения, т. е. чтобы
 

базовая длина включала определенное число шагов неровностей и на результате измерения не сказались отклонения, имеющие шаг больше базовой длины.

Шероховатость поверхности обработанной детали формируется

при выполнении последних, окончательных операций и в значительной степени зависит от метода обработки. Так, при шлифовании наружных цилиндрических поверхностей направление неровностей (штрихов) будет перпендикулярным к

оси шлифуемой детали; при суперфинишировании той же поверхности неровности будут располагаться

под некоторым углом к оси детали и будут пересекаться в результате колебательного движения брусков суперфинишировальной головки. Различный характер направления неровностей на поверхности обработанной детали оказывает различное влияние на качество детали, на ее долговечность.

Особенности методов механической обработки, зависящие от конструкции и геометрии применяемых режущих инструментов и кинематики станка, определяют характер неровностей, их форму, присущие каждому методу или, как говорят, создают свой «рисунок», свой рельеф обработанной поверхности. Каждому методу обработки свойственно образование шероховатости в определенных интервалах высоты и шага неровностей. Кроме метода обработки на образование шероховатости поверхности влияют подача режущих инструментов, геометрия и состояние режущих кромок инструментов, скорость резания, трение задней поверхности инструмента, механические свойства обрабатываемого материала, применение СОЖ, жесткость технологической системы СПИД.

Рис. 5. Шероховатость и волнистость обработанной поверхности

При точении, растачивании и строгании увеличение подачи приводит к значительному росту высоты неровностей, особенно при подачах больше 0,15 мм/об. Влияние подачи будет тем заметнее, чем больше главный угол резца в плане « чем меньше радиус закругления его вершины. Поэтому при окончательной обработке точных деталей острозаточенными резцами назначают небольшие подачи. При других методах обработки, таких, как развертывание, торцовое фрезерование, т. е. при применении многолезвийных инструментов, подача незначительно1 влияет на шероховатость поверхности. .

Скорость резания v оказывает различное влияние на шероховатость поверхности, определяемую свойствами обрабатываемого материала и характером стружкообразования. Характер влияния скорости резания на шероховатость поверхности обрабатываемых стальных и чугунных заготовок показан на рис. 6. При обработке стальных заготовок : (кривая 1) в зоне малых скоростей резания (до 5 м/мин) высота неровностей Rz будет незначительна. При увеличении скорости высота неровностей растет :более интенсивно, достигая максимума (при v = 20-25 м/мин). С дальнейшим увеличением скорости высота неровностей будет постоянно снижаться и при v>=60-80 м/мин будет наименьшей. Такой характер образования неровностей объясняется тем, что при v = 5-20 м/мин на режущей кромке инструмента образуется нарост, который при увеличении скорости либо отпадает и отходит вместе со стружкой, либо его дальнейшее образование прекращается.

При обработке деталей из хрупких материалов (чугун и др. происходит выламывание частиц материала детали, нарост не образуется, и влияние скорости резания здесь будет характеризоваться кривой 2, показанной на рис. 6. Рассматривая график, -можно сделать вывод, что в обоих случаях наименьшая высота неровностей будет иметь место при работе с большими скоростями резания, что и учитывается при назначении режимов резания для выполнения чистовых и окончательных операций.

Увеличение главного переднего угла режущих инструментов снижает высоту неровностей на обработанной поверхности. Это •объясняется тем, что с увеличением главного переднего угла уменьшается угол заострения инструмента, что, в свою очередь, уменьшает величину деформаций при резании, облегчает отделение стружки и снижает высоту неровностей.

На образование микронеровностей оказывает влияние также трение задней поверхности инструмента по обрабатываемой поверхности.- Уменьшение этого влияния достигается увеличением задних углов инструмента, но до определенных пределов (10— 12°), так как при дальнейшем увеличении заднего угла инструмента его теплостойкость будет снижаться. Чем больше будет величина износа инструмента, тем неблагоприятнее это скажется на величине неровностей. Увеличение шероховатости поверхности связано с нарушением формы режущей кромки инструмента и появлением зазубрин, особенно при чистовой обработке. По имеющимся данным, при затуплении режущих инструментов и появлении зазубрин шероховатость поверхности возрастает: при точении на 50—60%, при фрезеровании торцовыми фрезами на 35—45%, при развертывании на 20%. Исправление формы режущей кромки инструмента достигается с помощью тщательной доводки.
Применение СОЖ повышает качество обработанной поверхности за счет снижения высоты неровностей. Так, применение минеральных осерненных и растительных масел обеспечивает снижение высоты микронеровностей на 25—40% по сравнению с обработкой без охлаждения. Уменьшение шероховатости поверхности при шлифовании достигается путем тщательной фильтрации охлаждающей жидкости. Различно влияние «а шероховатость поверхности механических свойств обрабатываемого материала. При обработке деталей из мягкой низкоуглеродистой стали шероховатость будет больше по сравнению с обработкой с теми же режимами деталей из твердых сталей с большим содержанием углерода. Примеси серы в стали (автоматные стали) снижают высоту неровностей.

Рис. 7. Влияние жесткости системы СПИД на шероховатость поверхности

Жесткость технологической системы СПИД и отдельных ее частей оказывает определенное влияние на шероховатость обработанной поверхности. На рис. 7, а показано консольное закрепление вала. Жесткость у его свободного конца будет наименьшей, что обусловливает появление наибольшей высоты неровностей. С увеличением отношения длины вала к его диаметру высота неровностей у свободного конца будет возрастать. При установке вала в центре с вращающимся задним центром (рис. 7, б) неодинаковый характер шероховатости в разных сечениях вала также зависит от отношения длины вала I к его диаметру d. При отношении l/d = 10 наибольшая высота неровностей будет у заднего центра (рис. 7, в), а при отношении
l/d>=15 в середине вала (рис. 7,г), d

На образование волнистости обработанной поверхности влияют вибрации технологической системы, неровности заготовки, которые копируются при ее обработке, а также остаточные напряжения в нежестких заготовках.