104. Показатели качества поверхностей деталей машин

Качество поверхностей деталей машин определяется сово­купностью параметров шероховатости, физико-механического со­стояния и структуры подповерхностного слоя, а также распреде­лением в нем остаточных напряжений. Шероховатость характери­зует отклонения реальной поверхности от идеальной, имеющие относительно малый шаг. Параметры шероховатости принято опре­делять в сечении реальной поверхности плоскостью, перпендику­лярной к ее идеальному образу. Полученный при этом профиль рассматривается на определенной стандартизованной базовой длине. ,В результате анализа профиля сечения с помощью профило-графа-профилометра модели 253 можно получить следующие па­раметры шероховатости: 1) высоту неровностей Rz профиля по десяти точкам; 2) среднее арифметическое отклонение Ra профиля; 3) средний шаг Sm неровностей профиля; 4) наибольшую высоту Rmax неровностей профиля; 5) относительную опорную длину tp профиля на уровне р. Значение tp равно отношению суммы отрезков, которые отсекаются на за­данном уровне у выступов неровностей линией, экви­дистантной средней ли­нии, к базовой длине. Уровень р задается как часть наибольшей высоты неровностей Rtnax от ли­нии выступов в процентах или микрометрах. Значе­ния Ra, Rz, Sm и Rmax измеряются в микрометрах. Значения Ra и Rz свя­заны равенством Rz = 4 Ra.

105. Влияние способов и условий обработки на шероховатость поверхности

С геометрической точки зрения высота, форма и относительное расположение неровностей (направления обработанных рисок) оп­ределяются формой и состоянием формообразующих элементов ин­струмента и теми элементами режима обработки, которые влияют на изменение траектории его движения относительно заготовки.

На рис. 4.67 показаны схемы формирования «геометрической» шероховатости. При точении резец описывает относительно оси вращения заготовки винтовую линию с шагом, равным подаче s.

В осевом сечении обработанной поверхности образуются гребешки (рис. 4.67,а), высота которых зависит от подачи s, углов в плане f и <ру , радиуса г скругления режущей кромки. При достаточно малой подаче высота Я зависит уже только от r и s.

При торцовом фрезеровании Я зависит не только от подачи на зуб s_z , но и от торцового биения режущих кромок. В данном случае «геометрические» гребешки касаются не прямой линии, а синусоиды с шагом s = s_zz , где z — число зубьев фрезы. Из-за неравномерного положения вершин резцов фрезы опорная кривая получается сложнее.

Существенное влияние на пластические деформации в подпо­верхностном слое оказывает скорость резания. Кроме того, она обусловливает процесс образования нароста, который значительно повышает уровень Rz. В зависимости от значения подачи и пла­стических свойств заготовки максимальная высота нароста прихо­дится на скорость в диапазоне от 20 до 40 м/мин, что отражается на значении Rz Применение охлаждения сульфофрезолом снижает значение Rz, но при этом сохраняется характер зависимости Rz от скорости резания.

При увеличении скорости резания сверх определенного граничного значения Rz перестает изменяться. Граничная скорость t'rp резания зависит от подачи. Например, для конструкционных сталей присущи такие соотношения $ и у_ф :

s, мм/об. ОД 0,2 0,3 0,4

v_lv, м/мин 190 145 105 92

Увеличение твердости заготовки ведет к уменьшению ее пла­стичности и, следовательно, к уменьшению уровня пластических деформаций в подповерхностном слое. Поэтому, как показывают эксперименты (рис. 4.68,в), с увеличением твердости уровень Rz снижается. Однако при увеличении твердости сверх определенного предела (300 НВ или 32 HRC₉) ее влияние на Rz несущественно. При повышении твердости снижается зависимость Rz от скорости резания.

При затуплении инструмента на его режущих лезвиях образуются неровности, которые переносятся на поверхность резания и обра­ботанную поверхность. Кроме того, скругление режущей кромки, обязательно сопровождающее процесс изнашивания, и увеличение площадки трения на задней грани режущего клина • приводят к существенному увеличению пластических деформаций в подповер­хностном слое, что также повышает высоту неровностей.

Вибрации (вынужденные и автоколебания), сопровождающие процесс резания, обычно увеличивают шероховатость. Например, при увеличении амплитуды осевых (параллельных подаче) колеба­ний от нуля до 0,2 мм значение параметра Rz шероховатости при точении увеличивается от 5 до 38 мкм.

На высотные параметры шероховатости, образующейся при об­работке способами ППД, оказывают существенное влияние давление в зоне контакта инструмента и заготовки, продольная подача, форма и размеры деформирующего элемента, исходная шероховатость обрабатываемой поверхности и физико-механические свойства ма­териала обрабатываемой заготовки. Остальные параметры обработки на уровень параметра шероховатости влияют незначительно.