Поверхности

ВЛИЯНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ НА КАЧЕСТВО

На качество поверхности в процессе механической обработки оказывают влияние свойства обрабатываемого материала, режимы резания, геометрические параметры инструмента и другие факторы.

Обрабатываемый материал. Шероховатость поверхности зависит от структуры и деформации материала, состояния его поверхностного слоя и т. п.

После обработки у вязких металлов шероховатость при прочих равных условиях получается больше, чем у хрупких металлов. Шероховатость поверхности уменьшается, если стальные заготовки предварительно подвергаются термической обработке. Например, после нормализации углеродистой конструкционной стали марки 45 шероховатость уменьшается почти в 2 раза.

Наклеп на поверхностном слое металла способствует уменьшению шероховатости поверхности.

В результате деформаций, возникающих в поверхностном слое металла в процессе резания, дно впадины и вершина выступа после прохода инструмента поднимаются. Соотношения разнохарактерных деформаций, возникающих при обработке любой поверхности, не остаются постоянными, и поэтому на разных участках поверхности то вершины выступов поднимаются больше, чем дно впадины, то наоборот. Это приводит к различной шероховатости поверхности в отдельных местах, т. е. к снижению ее качества.

Режимы резания. Шероховатость поверхности резко возрастает с увеличением подачи. При увеличении подачи увеличивается и глубина наклепа. При точении резцами с широкой режущей кромкой продольная подача не влияет на шероховатость поверхности.

Необходимо отметить, что при малых подачах уменьшение подачи незначительно сказывается на снижении шероховатости. Поэтому при чистовом точении практически бесцельно уменьшать подачи ниже 0,05 – 0,15 мм/об.

Глубина резания не влияет на шероховатость поверхности.

При очень малых глубинах резания (t = 0,02 – 0,04 мм) из-за притупления режущей кромки инструмент перестает нормально резать, и возникающие при этом вибрации резко увеличивают шероховатость.

Рис.17 График зависимости шероховатости поверхности от скорости резания

На шероховатость поверхности оказывает воздействие скорость резания. При низких скоростях резания нарост, отсутствует, и шероховатость бывает незначительной. При скоростях резания порядка V = 20—30 м/мин, когда нарост достигает наибольшей величины, шероховатость возрастает. При дальнейшем повышении скоростей резания (при прочих неизменных условиях) шероховатость поверхности уменьшается. Она станет стабильной, когда скорость резания достигнет более 100 – 150 м/мин.

На рис. 17 приведен график зависимости шероховатости поверхности R _z от скорости резания. Высота неровностей до линии «ab» образуется в результате действия других причин, а увеличение шероховатости выше линии «ab» происходит из-за наростообразования.

Глубина, наклепа возрастает с увеличением скорости резания, но при скоростях резания выше 200 м/мин она уменьшается.

Шероховатость поверхности увеличивается при сверлении со скоростями резания V = 15 – 25 м/мин, а при зенкеровании V = 20 – 30 м/мин. Наименьшая шероховатость поверхности при развертывании получается при V = 4 – 8 м/мин.

Геометрические параметры режущего инструмента также влияют на шероховатость поверхности. С увеличением радиуса при вершине резца шероховатость поверхности уменьшается. Эта зависимость наблюдается особенно резко в области малых радиусов (1 – 4 мм), но можно получить хорошие результаты и при работе резцами с радиусом 50 – 100 мм.

Углы в плане оказывают влияние на шероховатость поверхности в том случае, если резец работает не только закругленной вершиной, но и прямолинейными участками главной и вспомогательной режущих кромок. С уменьшением вспомогательного угла в плане шероховатость уменьшается, причем при малых углах более резко. Но практически при φ ₁ = 0 шероховатость поверхности все-таки остается.

Кроме того, при φ ₁ = 0 на величину шероховатости значительно влияет и такой фактор, как, например, невозможность установки вспомогательной режущей кромки строго параллельно движению подачи. Тем не менее, при очень малых углах в плане можно получить весьма чистую поверхность даже при больших подачах. Главный угол в плане влияет на шероховатость поверхности аналогично вспомогательному. Широкие резцы, даже при подачах 6 мм/об и более, при чистовом точении дают весьма малую шероховатость поверхности – не ниже R _a1,25.

Величина переднего угла γ в небольшой степени влияет на шероховатость поверхности. Но это влияние не связано с геометрическими соображениями, а происходит главным образом за счет изменения условий деформации металла. Так как с увеличением переднего угла деформация металла уменьшается, то будет иметь место и некоторое уменьшение шероховатости.

Задний угол α также оказывает некоторое влияние на шероховатость поверхности. При малых значениях заднего угла (α = 2°30') шероховатость поверхности меньше, чем при больших (α = 12 – 15°). Это объясняется, во-первых, тем, что при малых задних углах уменьшается износ инструмента и дольше сохраняются правильность формы и чистота контактных участков задней поверхности, а, во-вторых, тем, что нарост, получающийся на инструменте и систематически срываемый стружкой, при малых задних углах будет связан только с передней поверхностью, а при больших величинах частично будет связан также и с задней поверхностью.

Шероховатость обработанной поверхности зависит от качества доводки резца. Опыты многих исследователей показали, что низкое качество режущей кромки резца как следствие неудовлетворительной его доводки переносится на обработанную поверхность в увеличенном виде. Особенно это заметно при чистовой обработке инструментами с широкой режущей кромкой – развертками, протяжками, широкими резцами. Затупление режущего инструмента также неблагоприятно отражается на чистоте обработанной поверхности.

Жесткость технологической системы оказывает существенное влияние на шероховатость поверхности. При недостаточной жесткости системы в процессе резания возникают вибрации, которые усиливают шероховатость поверхности.

При неизменной характеристике жесткости станка и инструмента шероховатость поверхности зависит от формы и размеров заготовки, а также от способа закрепления ее. При консольном закреплении шероховатость увеличивается на свободном конце заготовки; при обработке в центрах с вращающимся задним центром шероховатость поверхности возрастает у заднего центра при длине заготовки l до 15 d (диаметров). А при большей длине заготовки шероховатость поверхности увеличивается от заднего центра к середине ее длины и затем уменьшается по мере приближения к переднему центру. Шероховатость изменяется также при креплении заготовки в патроне с поддержкой задним вращающимся центром.

Смазочно-охлаждающая жидкость. Значительное влияние на процесс образования неровностей поверхности оказывает применяемый при ее обработке состав охлаждающей жидкости. Наилучшие результаты получаются, если в охлаждающей жидкости содержатся минеральные масла и другие вещества, повышающие ее смазочные свойства.

Глава 5

Дата добавления: 2014-01-04