Формирование геометрии обработанной поверхности и физико-механических свойств поверхностного слоя детали.

Все причины образования шероховатости обработанной поверхности можно разбить на три группы, связанные: 1) с положением режущих кромок инструмента относительно обработанной поверхности; 2) упругой и пластической деформацией обрабатываемого материала; 3) возникновением вибраций в технологической станочной системе. Образование неровностей обработанной поверхности в первом приближении можно представить как след рабочего движения режущей кромки (или кромок) инструмента в поверхностном слое металла (рис. 8.3,а). Назовем такой профиль регулярным. На образование регулярного профиля шероховатости влияет геометрия режущего инструмента, в частности главный и вспомогательный углы в плане  и ₁, радиус вершины резца r_в и подача S. При чистовом шлифовании не рекомендуется применять чрезмерно малые поперечные подачи (менее 0,005 мм), которые создают весьма малые нагрузки на абразивные зерна и их скольжение о шлифуемую поверхность, приводящие к значительному износу круга. Повышению окружной скорости круга соответствует уменьшение толщины слоя, снимаемого одним абразивным зерном, в связи с чем и глубина рисок на поверхности, шлифованной с большей окружной скоростью, будет меньше, чем на поверхности, шлифованной с меньшей скоростью круга. Сильное влияние на шероховатость оказывает зернистость круга, причем при увеличении размеров зерен шероховатость резко возрастает. Однако при шлифовании на более высоких скоростях разница в зернистости круга сказывается на шероховатости шлифованной поверхности в значительно меньшей степени в связи с тем, что в этом случае число встреч круга с определенным участком детали значительно. Применение зачистных ходов при выхаживании позволяет снизить шероховатость шлифованной поверхности, стабилизация которой наступает после 5 – 8 двойных зачистных ходов. Поэтому при чистовом шлифовании следует применять не менее 5 – 8 зачистных ходов без поперечной подачи.

Строение поверхностного слоя.

Металлы и сплавы имеют поликристаллическое строение и состоят из большого числа беспорядочно ориентированных и разных по размерам кристаллических зерен, которые, врастая друг в друга, образуют прочное механическое соединение. Поэтому поверхность поликристаллического металла представляет скопление связанных переходным слоем кристаллов и их обломков с различной ориентацией. Поверхностный слой – слой материала, расположенный между наружной поверхностью детали и условной поверхностью, служащей границей всевозможных изменений, возникших в исходном материале в процессе обработки. Этот слой формируется как результат контактного взаимодействия обрабатываемого, инструментального материала и технологической среды, и его можно условно разделить на несколько зон. В процессе резания металлов зерна в поверхностном слое вытягиваются в направлении действия силы резания. Кристаллиты в основном ориентируются по кристаллографическим направлениям. Подобная ориентировка мелких зерен, вытянутых по направлению деформации, называется текстурой. При пластической деформации происходит возникновение и концентрация дислокации (нарушение в отдельных местах правильного строения кристаллической решетки) около линий сдвигов. Поскольку дислокации окружены полями упругих напряжений, для последующих деформаций потребуется значительно большее усилие, чем в недеформированном металле. Это связано с необходимостью преодоления сопротивления полей напряжений. Следовательно, при резании пластическая деформация вызывает наклеп поверхности, за счет чего последняя упрочняется, повышается ее микротвердость и снижается пластичность. При наклепе наблюдается снижение электропроводности, теплопроводности и плотности металла, что объясняется увеличением количества дислокации и вакансий в наклепанном металле. В общем случае с увеличением сил резания и продолжительности их воздействия возрастает пластическая деформация поверхностного слоя металла, а, следовательно, увеличивается степень его упрочнения N и глубина распространения наклепа h. Так, например, они возрастают с увеличением подачи и уменьшаются с ростом скорости резания.