Меню
Главная
Авторизация/Регистрация
 
Главная arrow Техника arrow ОСНОВЫ ТЕХНОЛОГИИ МАШИНОСТРОЕНИЯ
Посмотреть оригинал

Факторы, влияющие на качество обработанной поверхности

Основным параметром геометрической точности поверхности является шероховатость, которая зависит от методов обработки, режимов резания, геометрических параметров и качества заточки режущих пластин инструмента, физико-механических характеристик обрабатываемого материала, жёсткости технологической системы, наличия охлаждающей жидкости и др.

Профессором П.Е. Дьяченко предложена общая формула, определяющая параметр шероховатости:

где Rp - расчетная высота шероховатости, зависящая от продольной подачи;

Япл - шероховатость, получаемая в результате пластического деформирования металла лезвием инструмента;

Яупр - доля высоты шероховатости, которая получается в результате упругого восстановления металла после прохода инструмента;

Ял - шероховатость, создаваемая неровностями и дефектами лезвия инструмента;

Яд — шероховатость, получаемая за счет взаимодействия стружки с обработанной поверхностью детали или за счет повторного взаимодействия с лезвием режущего инструмента;

Яж - шероховатость, возникающая из-за динамической податливости технологической системы.

Шероховатость обработки прежде всего зависит от геометрических размеров и формы лезвия инструмента, контактирующего с обрабатываемой поверхностью (рис. 1.49). В этом случае высота неровностей может быть легко определена с помощью формул, которые могут быть получены для любых вариантов обработки.

В процессе резания при снятии или без снятия стружки при использовании методов пластического деформирования происходит необратимая деформация кристаллов металла. Волна деформации распространяется во все стороны от инструмента, в том числе и в сторону уже обработанной поверхности. При этом на детали формируются наросты, трещины, задиры и т.д., которые повышают шероховатость поверхности.

Схемы образования расчетной высоты шероховатости

Рис. 1.49. Схемы образования расчетной высоты шероховатости

Процесс снятия стружки происходит неравномерно. Первоначально инструмент соприкасается с обрабатываемой поверхностью, и сила давления на металл начинает расти. Металл под действием силы резания начинает упруго деформироваться. После того как сила резания станет больше предела прочности металла, происходит его разрушение, сопровождающееся снятием стружки с единичного участка. При этом режущий инструмент совершает скачкообразное перемещение относительно обрабатываемой детали, часть металла упруго деформируется, и после прохода инструмента возвращается в исходное состояние. На обработанной поверхности образуются чередующиеся участки срезанного металла и упруго деформированного, причем эти участки имеют разную высоту неровностей (рис. 1.50-1.52).

Качество обработанной поверхности зависит от качества заточки режущего лезвия инструмента. Если на лезвии есть риски, трещины, выбоины, то они автоматически перенесутся на обрабатываемую поверхность. Особенно дефекты поверхности будут существенны при обработке однолезвийным инструментом, а также при значительном пути резания, например при строгании, протягивании и т.д.

Микрошлиф корня стружки с зоной пластического течения металла

Рис. 1.50. Микрошлиф корня стружки с зоной пластического течения металла

Микрошлиф корня стружки, на котором виден нарост, способствующий повышению шероховатости

Рис. 1.51. Микрошлиф корня стружки, на котором виден нарост, способствующий повышению шероховатости

Существует много схем обработки, при которых отвод стружки затруднен. Например, при растачивании, сверлении, нарезании резьбы и т.д. полное удаление стружки из зоны резания не гарантировано. В результате стружка может опять попадать под режущее лезвие, что оказывает отрицательное влияние на формирование обработанной поверхности.

Деформации в технологической системе, вызванные силами резания, изменяют положение вершины резца относительно обрабатываемой заготовки. Кроме того, как правило, державки резцов изготавливаются из закалённой стали, которая имеет высокую жесткость. Державки при этом не гасят

Схема образования нароста и шероховатости поверхности

Рис. 1.52. Схема образования нароста и шероховатости поверхности

колебания, возникающие в зоне резания, а, наоборот, их поддерживают. В результате режущее лезвие совершает высокочастотные колебания, что увеличивает шероховатость обработки.

Из параметров режимов резания наибольшее влияние на шероховатость обработки оказывают скорость резания и подача. С изменением скорости резания изменяется высота нароста, которая наибольшим образом связана с возникновением на поверхности обработанной детали сколов, микротрещин и других дефектов.

На рис. 1.53 показана зависимость шероховатости от скорости резания.

Влияние скорости резания на шероховатость обработки

Рис. 1.53. Влияние скорости резания на шероховатость обработки

График можно разделить на четыре зоны. Первая зона соответствует малым скоростям резания, порядка 1 м/мин. Нарост при такой скорости не образуется, поверхность после обработки не имеет задиров.

Во второй зоне скорость резания составляет от 1 до 30 м/мин. В этом случае величина нароста максимальна, поверхность имеет высокую шероховатость.

Третья зона соответствует скоростям резания от 25 до 80 м/мин. При резании с такими скоростями величина нароста уменьшается, а качество обработанной поверхности улучшается.

При скорости резания более 80 м/мин нарост отсутствует. В этой зоне параметр шероховатости близок к расчетному и с изменением скорости резания практически не изменяется.

На рис. 1.54 показана поверхность обработанной детали при многократном увеличении, на рис. 1.55 - нарост на передней поверхности режущей пластины.

Поверхность детали после лезвийной обработки

Рис. 1.54. Поверхность детали после лезвийной обработки

Передняя поверхность инструмента с наростом

Рис. 1.55. Передняя поверхность инструмента с наростом

На рис. 1.56 представлена зависимость шероховатости от подачи при точении сталей.

Зависимость шероховатости поверхности от подачи

Рис. 1.56. Зависимость шероховатости поверхности от подачи

Из графика видно, что чем больше подача, тем больше степень шероховатости обработанной поверхности. Наибольший рост шероховатости имеет место при подаче 0,6...0,7 мм/об, когда кривая устремляется вверх.

При малых подачах большую роль в формировании шероховатости начинают играть дефекты лезвия инструмента (см. рис. 1.54 и 1.55).

Величина шероховатости может быть значительно снижена, если обработку производить не обычными резцами с цельнометаллическими державками, а резцами, державки которых имеют полости, заполненные композиционным материалом на полимерной основе, например синтеграном. Этот материал состоит из различных фракций гранита или габбро- диабаза, соединенных эпоксидной или полиэфирной смолой. В поперечном сечении державки могут иметь различную комбинацию металла и композиционного материала, как показано на рис. 1.57 и 1.58.

Конструкции резцов с полимерной вставкой и с цельнометаллической державкой

Рис. 1.57. Конструкции резцов с полимерной вставкой и с цельнометаллической державкой

Варианты поперечного сечения державок резцов

Рис. 1.58. Варианты поперечного сечения державок резцов

Благодаря тому, что синтегран обладает высокими демпфирующими способностями, в процессе резания происходит гашение колебаний, возникающих в зоне резания. В результате вершина резца не совершает высокочастотных колебаний, что позволяет ей занять стабильное положение в пространстве. При этом снижается шероховатость обработанной поверхности.

Примеры снижения шероховатости при резании на токарном станке показаны на рис. 1.59-1.62.

Зависимость шероховатости обработанной поверхности от скорости резания

Рис. 1.59. Зависимость шероховатости обработанной поверхности от скорости резания.

Пунктирная линия - резец со вставкой из синтеграна. Обрабатываемый материал - сталь ШХ-15, HRC 58...62, S = 0,08 мм/об, / = 0,3 мм. Вылет резца - 60 мм

Зависимость шероховатости обработанной поверхности от скорости резания

Рис. 1.60. Зависимость шероховатости обработанной поверхности от скорости резания.

Пунктирная линия - резец со вставкой из синтеграна. Обрабатываемый материал - сталь ШХ-15, HRC 58...62, S = 0,06 мм/об, / = 0,3 мм. Вылет резца - 60 мм

Зависимость шероховатости обработанной поверхности от подачи

Рис. 1.61. Зависимость шероховатости обработанной поверхности от подачи

Пунктирная линия - резец со вставкой из синтеграна. Обрабатываемый материал - сталь ШХ-15, HRC 58...62, V=118,8 м/мин, t = 0,3 мм. Вылет резца - 30 мм

Зависимость шероховатости обработанной поверхности от подачи

Рис. 1.62. Зависимость шероховатости обработанной поверхности от подачи

Пунктирная линия - резец со вставкой из синтеграна.

Обрабатываемый материал - сталь ШХ-15, HRC 58...62,

V= 188,5 м/мин, t = 0,3 мм. Вылет резца - 60 мм

На параметр шероховатости большое влияние оказывает радиус закругления при вершине, главный и вспомогательный углы в плане: при их увеличении шероховатость обработки снижается.

Использование при работе инструмента смазывающе- охлаждающей жидкости улучшает условия обработки, при этом качество обработанной поверхности улучшается.

 
Посмотреть оригинал
< Предыдущая   СОДЕРЖАНИЕ   Следующая >
 

Популярные страницы