Средне-экономическая шероховатость метода обработки

Для каждого метода обработки параллельно со средне-экономической точностью характерна своя средне-экономическая шероховатость.

Примеры характеристик точности и шероховатости

Метод обработки	Шероховатость	Точность
Сверление	Rz 40 - 80	12 - 13 кв
Зенкерование чистовое	Ra 2,5 - Rz 20	9 - 11 кв
Обтачивание и растачивание черновое чистовое тонкое	Rz 40 - 80 Rz 20 - Ra 1,25 Ra 1,25 - 0,32	12 - 13 кв 8 – 11 кв 6 – 8 кв
Фрезерование торцевое черновое чистовое тонкое	Rz 40 – 80 Rz 20 – Ra 1,25 Ra 0,63 – 0,32	12 – 14 кв 8 – 11 кв 6 – 7 кв
Развертывание предварительное чистовое тонкое	Rz 20 – Ra 2,5 Ra 2,5 – 0,63 Ra 0,32 – 0,16	9 7 – 8 6 – 7
Шлифование плоское чистовое тонкое	Ra 2,5 – 0,63 Ra 0,32 – 0,16	7 – 9 6 – 7
Суперфиниширование чистовое тонкое	Ra 0,32 – 0,16 Ra 0,08 – 0,04	6 – 7 4 – 5

Структура поверхностного слоя

Рис. 4

1. Зона ярко выраженной деформации. Характеризуется большими искажениями кристаллической решетки металла, зерна раздроблены, измельчены. Структура завихрена. Микротвердость резко повышается.

2. Зона средней деформации. Кристаллическая решетка сохраняется, зерна не раздроблены, но в этой зоне зерна вытянуты вдоль действия оси резания. Происходит наволакивание одних зерен на другие. Твердость несколько понижена по сравнению с зоной 1.

3. Переходная зона. Характеристики структуры плавно переходят в основной металл.

Наклеп (деформационное упрочнение)

Является следствием силового воздействия режущего инструмента на поверхностный слой.

Рис. 6

Для оценки наклепа используют две характеристики:

1. U_Н – степень наклепа

2. h_Н – глубина наклепа (расстояние от поверхности на котором происходит прекращение изменение микротвердости)

На глубину и степень наклепа вияют:

1. Метод обработки;

2. Геометрические параметры инструмента;

3. Степень износа инструмента;

4. Режимы резания;

Рис. 6

Методы измерения наклепа:

• метод косого среза

Рис. 7

• бесконтактный метод с использованием специальных приборов (голографии, лазерных приборов).

Остаточные напряжения поверхностного слоя

Различают три вида остаточных напряжений:

1. Макронапряжения возникают вследствие неравновесных процессов, происходящих в объемах, сравнимых с размерами деталей.

2. Микронапряжения возникают на уровне кристаллической решетки.

3. Субмикронапряжения возникают на уровне атомов.

Мы будем рассматривать только макронапряжения, именно они приводят к короблению и влияют на эксплуатационные показатели, в частности на усталостную прочность деталей. Остаточные макронапряжения могут быть:

• Сжимающие, появляющиеся под действием силового фактора и являющиеся следствием пластической деформации и образования уплотненного, упрочненного поверхностного слоя;

• Растягивающие, появляющиеся в результате воздействия теплового фактора и являющиеся следствием разуплотнения (разупрочнения) поверхностного слоя.

На возникновение остаточных напряжений влияют также структурные превращения, происходящие в поверхностном слое металла при высоких температурах. При этом если вновь возникшая структура имеет меньший объем, чем предыдущая, то растяжения будут растягивающими. Так при шлифовании сталей возникают растягивающие напряжения и, как следствие этого, шлифовочные микротрещины. К этому приводит образование цементита в результате резкого охлаждения нагретого до высокой температуры поверхностного слоя.

Рис. 8

Влияние параметров поверхностного слоя на эксплуатационные показатели машин

Параметр поверхностного слоя Эксплуатационные показатели	Шероховатость	Наклеп	Остаточные напряжения
Износостойкость	Rопт	UH→опт hН→опт	-
Усталостная прочность	Rz→0	Т<Ткр UH→опт hН→опт Т>Ткр UH→0 hН→0	σ→сжим hН→опт σ→0 hН→0
Коррозионная стойкость	Rz→0	UH→0 hН→0	σ→0 hН→0
Прочность соединений с натягом	Rz→0	UH→опт hН→опт	-