Важным мероприятием для снижения деформации деталей является хо­рошо продуманное и правильно осуществленное крепление их в процессе обра­ботки, не допускающее пережимов и исключающее появление изгибающих моментов, о чем подробнее рассказывается в следующей главе.

Таким образом, точность обработки на металлорежущих станках зависит от следующих факторов:

-неточности станков, которая является следствием неточности изготов­ления основных деталей и сборочных единиц, неточности их сборки, наруше­ния взаимной перпендикулярности или параллельности осей, неточности направляющих и др.;

• степени точности изготовления режущего и вспомогательного инстру­мента и его изнашивания во время работы;

• неточности установки инструмента и настройки станка на размер;

• погрешности базирования и установки обрабатываемой детали на станке или в приспособлении;

-деформаций деталей станка, обрабатываемой детали и инструмента, обусловленных недостаточной их жесткостью, и упругой деформации системы станок - приспособление - инструмент - деталь (СПИД) под влиянием силы резания;

• тепловых деформаций обрабатываемой детали, деталей станка, режуще­го инструмента, возникающих в процессе резания;

• шероховатости поверхности после обработки, ошибок при измерениях;

• качества работы исполнителя.

2. Показатели качества поверхности и их влияние на эксплуатационные свойства деталей турбин

Эксплуатационные свойства деталей машин и долговечность их работы в значительной мере зависят от состояния поверхности самих деталей.

Реальная поверхность имеет различной формы и высоты неровности, ко­торые образуются в процессе механической обработки. Отклонения от теорети­ческой поверхности подразделяются на макрогеометрические, микрогеометри- ческие и волнистость.

85

Макрогеометрические отклонения - единичные, регулярно не по­вторяющиеся отклонения от теоретической формы поверхности; макрогеомет­рические отклонения характеризуют овальность, конусность и другие отличия от правильной геометрической формы. Микрогеометрические отклонения (микронеровности) образуются при обработке заготовок в результате воздей­ствия режущей кромки инструмента на обрабатываемую поверхность. Микро­неровности обусловливают параметры шероховатости (негладкости) обрабо­танной поверхности. Характер расположения микронеровностей зависит от направления главного движения при резании и направления движения подачи.

Шероховатость поверхности - это совокупность неровностей с относи­тельно малыми шагами, образующих рельеф поверхностей и рассматриваемых в пределах участка, длина которого выбрана в зависимости от характера по­верхности и равна базовой длине. Шероховатость поверхности является резуль­татом обработки и не зависит от метода обработки. Для оценки шероховатости поверхности установлены два параметра: среднее арифметическое отклонение профиля Ка и высота неровностей Кг.

Среднее арифметическое отклонение профиля Ка есть среднее значение расстояний (у_ьу₂,уз,... у_п) точек измеренного профиля до его средней линии:

^к<* = ^{у₍)/п,

1

где У{ - абсолютное расстояние точек измеренного профиля до его средней ли­нии (без учета алгебраического знака); п - число измеренных отклонений.

Средняя линия профиля (рис. 12) делит измеряемый профиль таким обра­зом, что в пределах длины участка поверхности, выбранного для измерения па­раметров шероховатости, сумма квадратов расстояний точек профиля до его средней линии минимальна.

При определении положения средней линии на профилограмме можно использовать следующее условие: средняя линия должна делить измеряемый профиль таким образом, чтобы в пределах базовой длины Ь площади Р, распо-

86

ложенные по обеим сторонам от этой линии, были равны друг другу, т. е. Р₁+Р₂+Р_ъ + ... + Р_п_₁=Р₂+Р₄+Р₆ + ...+Р_п.

Рис. 12. Микронеровности поверхности обрабатываемой детали:

А - средняя линия; Б - линия отсчета

Высота неровностей Кг характеризует среднее расстояние между нахо­дящимися в пределах базовой длины пятью высшими точками выступов и пя­тью низшими точками впадин, измеренное от линии, параллельной средней ли­нии, т. е.

Кг = [(А, + А, + к₅ +... + к_п__г) - + к₄ + к₆ +... + к_п)] / 5, где й^йз,..., й„_1 - расстояние от высших точек выступов до линии, парал­лельной средней линии;

^2,^4,...,к_п - расстояние от низших точек впадин до линии, параллельной средней линии.

Шероховатость поверхности оценивают двумя методами - качественным и количественным.

Качественный метод оценки основан на сравнении обработанной по­верхности с эталоном при сопоставлении ощущений при ощупывании рукой и результатов визуальных наблюдений с помощью микроскопа или лупы с пяти­кратным и большим увеличением. При использовании качественного метода можно достаточно точно определить параметр шероховатости обработанных поверхностей, за исключением поверхностей, тонко обработанных. Эталоны, применяемые для оценки параметров шероховатости качественным методом,

87

должны быть изготовлены из тех же материалов, с такой же формой поверхно­сти и тем же методом, что и деталь. Основным недостатком этого метода явля­ется то, что невозможно определить шероховатость тонко обработанных по­верхностей. При большом разнообразии деталей необходимо иметь значительное количество различных эталонов.

Количественный метод заключается в измерении микронеровностей по­верхности при помощи различных приборов. Принцип действия этих приборов основан на применении ощупывающей иглы, которая перемещается по измеря­емой поверхности и повторяет профиль всех микронеровностей. Игла связана с зеркалом или стержнем. Зеркало и стержень повторяют те же движения, что и ощупывающая игла. Стержень приводит к колебаниям индукционной катушки, помещенной в магнитном поле, возникшая сила возбуждаемых токов измеряет­ся гальванометром, и по величине отклонения стрелки определяют параметр шероховатости. Если в приборах используется зеркало, то в этом случае при помощи оптической системы колебания передаются на специальную шкалу или светочувствительную пленку. Для определения параметров шероховатости по­верхности в труднодоступных местах применяют метод снятия слепков с ис­следуемой поверхности, шероховатость поверхности которых в дальнейшем служит критерием оценки при помощи указанных выше приборов.

Шероховатости поверхности оказывают существенное влияние на надеж­ность, долговечность и эксплуатационные характеристики деталей турбин. Не всегда поверхность, у которой параметр шероховатости Ка = 0,04—2,5 мкм, является более износоустойчивой. Удержание смазочного материала на по­верхности зависит от величины микронеровностей поверхности. В зависимости от условий трения устанавливают оптимальную шероховатость поверхности. На износоустойчивость поверхности влияют сопротивляемость поверхностного слоя разрушения и отклонения от геометрической формы, которые обусловли­вают неравномерный износ отдельных участков. Например, волнистость по­верхности приводит к заметному увеличению давления, так как трущиеся по­верхности соприкасаются с выступами волн; то же происходит при наличии больших микронеровностей, когда выступы микронеровностей сжимаются и вызывают разрывы масляной пленки, поэтому в местах разрывов пленки возни­кает сухое трение.