1.2. Качество изделий в машиностроении

Современный этап развития промышленности характеризуется значительным повышением внимания к качеству выпускаемой продукции. Это закономерно, так как выпуск продукции высокого качества рассматривается во всех странах мира как одно из важнейших условий развития национальной экономики. На качество промышленной продукции оказывает влияние много различных факторов. Поэтому необходим системный подход к решению проблемы управления качеством продукции.

ГОСТ 1546779 “Управление качеством продукции” устанавливает основные понятия, термины и определения.

Под продукцией понимают материализованный результат процесса трудовой деятельности, обладающий полезными свойствами, полученный в определенном месте за определенный интервал времени и предназначенный для использования потребителями в целях удовлетворения их потребностей как общественного, так и личного характера.

Термины указанного ГОСТа относятся только к овеществленным результатам труда.

Изделие является частным случаем единицы промышленной продукции. Продукция имеет множество различных свойств, которые могут проявляться при ее создании, эксплуатации или потреблении , т.е. при разработке, производстве, испытании, хранении, транспортировании, техническом обслуживании, ремонте и использовании.

Свойства продукции условно подразделяют на простые и сложные.

Примером сложного свойства является надежность изделия, которую определяют более простые свойства: безотказность, долговечность, ремонтопригодность и сохраняемость.

Качество продукции  это совокупность свойств продукции, обуславливающих ее пригодность удовлетворять определенным потребностям в соответствии с ее назначением.

Для оценки качества продукции используют систему показателей и различные методы их определения.

Количественные методы оценки качества, которые используются для обоснования решений, принимаемых при управлении качеством продукции и стандартизации, объединены в науку, которая называется квалиметрией.

Показателем качества продукции называют количественную характеристику одного или нескольких свойств продукции, составляющих ее качество, рассматриваемую применительно к определенным условиям ее создания и эксплуатации или потребления. Номенклатура показателей качества зависит от назначения продукции. Показатель качества продукции может выражаться в различных единицах (например, километрах в час, часах наработки на отказ и т.п.), а также может быть безразмерным.

Единичный показатель качества продукции  показатель, характеризующий одно из ее свойств. Примером единичного показателя двигателя может быть число цилиндров, мощность и др.

Комплексным называют показатель качества продукции, характеризующий несколько ее свойств. Примером комплексного показателя качества продукции является коэффициент готовности , который для определенного вида изделий определяют по формуле:

, (1.5)

где Т  наработка изделия на отказ;

Т_В  среднее время восстановления.

Из формулы (1.5) видно, что характеризует два свойства изделия  безотказность (Т) и ремонтопригодность (Т_В).

Интегральный показатель качества продукции U позволяет с экономических позиций определить совокупность свойств изделий. Он определяется отношением суммарного полезного эффекта от эксплуатации или потребления продукции к суммарным затратам на ее создание и эксплуатацию или потребление:

, (1.6)

где Э  суммарный полезный эффект от эксплуатации или

потребления продукции (например, пробег грузового

автомобиля в тонно-километрах за срок службы до

капитального ремонта);

З_С  суммарные затраты на создание продукции (разработку,

изготовление, монтаж и другие единовременные затра-

ты);

З_З  суммарные затраты на эксплуатацию продукции

(техническое обслуживание, ремонт и другие

единовременные затраты).

Наряду с интегральным показателем качества продукции используют обратную величину, называемую удельными затратами на единицу эффекта.

Определяющим называют показатель качества продукции, по которому принимают решение оценивать ее качество. Определяющий показатель качества продукции может быть единичным и комплексным.

Комплексный определяющий показатель качества продукции называют обобщенным.

Комплексный показатель качества продукции, относящийся только к одной группе ее свойств, называют групповым.

Классификация показателей качества продукции по числу характеризуемых свойств приведена на рис.1.3.

Метод оценки качества продукции, при котором значения показателей качества продукции определяют с использованием правил математической статистики, называют статическим.

Признак продукции определяется качественной или количественной характеристикой любых свойств или состояний продукции. К качественным характеристикам, например, относятся формы изделия, способ крепления деталей изделия (сварка, склейка, клепка и пр.), наличие на поверхности детали определенного покрытия (защитного, декоративного и пр.).

Количественный признак продукции является ее параметром. Параметр продукции количественно характеризует любые ее свойства, в том числе входящие в состав качества продукции. Следовательно, показатель качества может быть частным случаем параметра продукции.

Базовое значение показателя качества продукции принимают за основу при сравнительной оценке ее качества. За базовые показатели могут приниматься значения показателей качества лучших отечественных и зарубежных образцов или планируемые значения показателей перспективных образцов и др.

Относительное значение показателя качества продукции определяется отношением значения показателя качества оцениваемой продукции к базовому значению этого показателя и выражается безразмерной величиной или в процентах.

В ГОСТе 1546779 приведены определения показателей качества продукции предельного, оптимального, а также допустимого отклонения показателя качества продукции.

Оптимальный показатель качества продукции  это такой, при котором достигается либо наибольший эффект от эксплуатации или потребления продукции при заданных затратах на ее создание и эксплуатацию или потребление, либо заданный эффект при наименьших затратах, либо наибольшее отношение эффекта к затратам.

Уровень качества продукции определяется относительной характеристикой качества продукции, основанной на сравнении значений показателей качества оцениваемой продукции с базовыми значениями соответствующих показателей.

Технический уровень продукции определяется относительной характеристикой, основанной на сопоставлении значений показателей, характеризующих техническое совершенство оцениваемой продукции с соответствующими базовыми значениями.

Оценка уровня качества продукции является основой для выработки соответствующих решений в системе управления качеством продукции.

Для оценки уровня качества продукции ГОСТ 2285177 устанавливает следующую номенклатуру основных групп показателей качества продукции по характеризуемым ими свойствам продукции: назначение, надежность, эргономические, эстетические показатели, техноло-

гичность, транспортабельность, стандартизация и унификация, патентно-правовые, экологические показатели, безопасность.

Надежность является одним из основных свойств промышленной продукции.

Надежность  это свойство объекта сохранять во времени в установленных пределах значения всех параметров, характеризующих способность выполнять требуемые функции в заданных режимах и в условиях применения, технического обслуживания, ремонта, хранения и транспортирования.

Надежность объекта  сложное свойство, состоящее в общем случае из сочетаний свойств: безотказности, долговечности, ремонтопригодности и сохраняемости.

Основным понятием, которое используется в определении надежности, является отказ. Отказом называют событие, заключающееся в нарушении работоспособного состояния объекта, т.е. такого состояния, при котором значения всех параметров, характеризующих способность выполнять заданные функции, соответствуют требованиям нормативно-технической и (или) конструкторской документации.

Безотказность  свойство объекта непрерывно сохранять в течение некоторого времени или некоторой наработки работоспособное состояние, которое определяется продолжительностью или объемом работы объекта.

При оценке уровня качества продукции необходимо учитывать экономические показатели. Они представляют собой особую группу показателей, характеризующих затраты на разработку, изготовление и эксплуатацию или потребление продукции. Примерами экономических показателей могут служить затраты на разработку, изготовление и испытание опытных образцов; себестоимость изготовления продукции.

ГОСТ 15467-79 устанавливает шесть методов определения показателей качества продукции.

Измерительный метод осуществляется на основе технических средств измерения. С помощью этого метода определяют значения таких показателей качества, как масса изделия, скорость автомобиля и др.

Регистрационный метод базируется на информации, получаемой путем регистрации и подсчета числа определенных событий, предметов или затрат, например, отказов изделия при его испытании и т.п.

Расчетный метод основан на использовании теоретических и (или) эмпирических зависимостей показателей качества продукции от ее параметров. Этот метод применяют главным образом при проектировании продукции, когда последняя еще не может быть объектом экспериментального исследования; он служит для определения массы изделия, его производительности, мощности, прочности и других характеристик.

Органолептический метод основан на использовании информации, получаемой в результате анализа восприятий органов чувств человека (зрение, слух, обоняние, осязание и вкус).

При экспертном методе значения показателей качества продукции определяются группой специалистов-экспертов.

При социологическом методе определение значений показателей качества продукции осуществляется на основе сбора и анализа информации, предоставленной ее фактическими или возможными потребителями. Сбор информации, предоставленной потребителями, производится путем устных опросов или с помощью распространения специальных анкет-вопросников, а также путем организации конференций, выставок и т.п.

Оценка качества продукции машиностроения

Общая схема оценки качества продукции приведена на рис.1.4. Оценку уровня качества продукции производят сравнением совокупности показателей качества этой продукции с соответствующей совокупностью показателей качества базового образца (совокупность базовых значений показателей).

На стадии разработки базовыми образцами могут служить перспективные образцы продукции, показатели качества которой заложены в техническом задании, техническом или рабочем проекте; на стадии изготовления базовым образцом продукции может быть продукция, показатели качества которой в момент оценки отвечают самому высокому мировому уровню.

Методы оценки качества продукции определены ГОСТом 1546779.

Оценка уровня качества продукции  совокупность операций, включающая выбор номенклатуры показателей качества оцениваемой продукции, определение значений этих показателей и сопоставление их с базовыми.

Для оценки уровня качества продукции используют дифференциальный, комплексный и смешанный методы.

Дифференциальный метод оценки качества продукции основан на использовании единичных показателей ее качества. При этом методе производится сравнение показателей качества оцениваемого вида продукции с соответствующими относительными базовыми показателями:

		Цель оценки уровня качества продукции
						
	Выбор номенклатуры показателей качества				Выбор базовых показателей качества
						
		Выбор способов и определение значений показателей качества

		Выбор метода оценки уровня качества

		Оценка уровня качества

		Обоснование рекомендаций

		Принятие решений

Рис.1.4. Общая схема оценки качества продукции

Рис.1.5. Субмикроскопический рельеф поверхности

Относительный показатель качества по производительности, мощности, точности, сроку службы и т. п. вычисляют по формуле (1.7). Увеличение единичного показателя указывает на улучшение качества продукции.

, (1.7)

где  значение i-го показателя качества оцениваемой

продукции;

 значение i-го базового показателя;

 число показателей качества продукции.

Пример: компрессоры определенной группы и модели изготовляют на трех заводах. Базовое значение показателя качества по сроку службы таких компрессоров установлено в 1000 часов. Срок службы компрессоров, изготавливаемых на первом заводе, составляет 700 часов (q₁=0.7), на втором – 1000 часов (q₂=1), на третьем – 1200 часов (q₃=1.2).

Относительный показатель качества для материалоемкости, трудоемкости, себестоимости расхода материала и др. рассчитывают по формуле (1.8). В этом случае улучшение качества продукции определяется уменьшением значения единичного показателя.

. (1.8)

Пример: трудоемкость изготовления насоса на данном заводе составляет 50 нормо-часов, а базовое значение трудоемкости  40 нормо-часов. Следовательно, единичный показатель качества насоса будет ниже базового (q=0.8).

При использовании дифференциального метода оценки уровня качества продукции принимают следующие решения:

• если все значения относительных показателей больше единицы или равны ей, уровень качества оцениваемой продукции выше или равен уровню базового образца;

• если все значения относительных показателей меньше единицы, уровень качества оцениваемой продукции ниже уровня базового образца;

• когда часть значений относительных показателей больше или равна единице, а часть меньше единицы, следует применять комплексный или смешанный метод оценки уровня качества продукции.

Комплексный метод оценки качества продукции основан на использовании комплексных (обобщенных) показателей ее качества.

При использовании комплексного метода оценки уровня качества определяют параметр .

, (1.9)

где  комплексный (обобщенный) показатель

оцениваемой продукции;

 комплексный (обобщенный) показатель базового

образца.

Пример: для оценки качества транспортного средства комплексным показателем качества может быть принята его годовая производительность (тоннокм).

,

где  средняя продолжительность нахождения

транспортного средства в работе, ч;

 эксплуатационная скорость транспортного

средства, км/ч;

 номинальная грузоподъемность транспортного

средства, тонн;

 коэффициент использования грузоподъемности

транспортного средства;

 коэффициент использования пробега

транспортного средства;

 коэффициент использования парка транспортного

средства.

Сложная продукция, как правило, имеет широкую номенклатуру показателей качества. В этом случае с помощью дифференциального метода невозможно дать конкретную оценку. Комплексный метод не сможет учесть все значимые свойства оцениваемой продукции. При этом используют смешанный метод оценки качества продукции, который основан на одновременном использовании единичных и комплексных показателей ее качества.

Оценка качества продукции этим методом заключается в следующем:

• часть единичных показателей объединяют в группы и для каждой группы определяют соответствующий комплексный (групповой) показатель;

• наиболее значимые единичные показатели не объединяют в группы, а рассматривают при дальнейшем анализе отдельно как единичные;

• на основе полученной совокупности комплексных и единичных показателей оценивают уровень качества продукции дифференциальным методом.

Согласно ГОСТу 1546779, управлением качества продукции называют действия, осуществляемые при создании и эксплуатации или потреблении продукции в целях установления, обеспечения и поддержания необходимого уровня ее качества.

При управлении качеством продукции непосредственными объектами управления, как правило, являются процессы, от которых зависит качество продукции на всех этапах разработки, проектирования, изготовления, эксплуатации или потребления.

Сопоставление информации о фактическом состоянии управляемого процесса с приведенными в документации характеристиками, заданными программой управления, является основанием для выработки управляющих решений. Нормативная документация, регламентирующая значения параметров или показателей качества продукции, и техническая документация, которая устанавливает требования к процессам разработки, производства, эксплуатации или потребления продукции, рассматриваются как программы управления качеством продукции.

Управляющие воздействия должны быть направлены на сохранение фактического состояния управляемого процесса или на корректирование этого процесса.

Система управления качеством продукции  это совокупность управляющих органов и объектов управления, взаимодействующих с помощью материально-технических и информационных средств. При управлении качеством продукции она должна предусматривать совокупность взаимоувязанных организационных, технических, экономических и социальных мероприятий по реализации целей управления качеством продукции, т.е. достижения требуемого уровня качества продукции.

Системный подход требует рассматривать систему управления качеством продукции как неотъемлемую часть управления организациями и предприятиями.

Управление качеством продукции осуществляется на основе Единой системы государственного управления качеством продукции (ЕС ГУКП).

Главной целью ЕС ГУКП является планомерное обеспечение всемерного использования научно-технических, производственных и социально-экономических возможностей для достижения постоянных высоких темпов улучшения качества всех видов продукции в интересах повышения эффективности производства, наиболее полного удовлетворения потребностей потребителей продукции.

Качество поверхности детали и его влияние

на основные показатели качества изделий

Рассмотренные выше показатели качества продукции в значительной степени зависят от технологии изготовления изделия. Одним из определяющих элементов, влияющих на качество изделия, является качество поверхностей деталей машин, обеспечиваемое в результате выполнений технологических процессов материалообработки.

Качество поверхности деталей машин определяется макрогеометрией и физико-механическими свойствами поверхностного слоя. Поверхность, ограничивающую деталь и отделяющую ее от окружающей среды, называют реальной поверхностью.

Номинальная поверхность  это идеальная поверхность, номинальная форма которой задана чертежом или другой технической документацией.

Геометрические характеристики качества обработанной поверхности определяются отклонениями реальной поверхности от номинальной. Эти отклонения можно подразделить на три разновидности: шероховатость, волнистость, отклонение от правильной геометрической формы. Термины и определения шероховатости поверхности установлены ГОСТом 2514282.

Оценка геометрических параметров поверхности металла должна включать характеристики макрогеометрии, микрогеометрии и субмикрогеометрии.

К макрогеометрии относят неровности на больших участках поверхности, к микрогеометрии – отклонения на участке примерно в 1 мм (шероховатость) и к субмикрогеометрии – неровности, обусловленные несовершенством внутреннего строения металла. Субмикроскопический рельеф рассматривается на участках поверхности от одного до нескольких микрометров.

Субмикрогеометрия поверхности связана со структурным строением, физическими, механическими и химическими свойствами поверхностного слоя металла. В соответствии с дислокационной теорией каждое кристаллическое тело характеризуется определенным типом дислокаций и их плотностью. Поверхности реального кристаллического тела представляют собой сложную систему блоков, фрагментов зерен и выходов отдельных групп дислокаций в виде тонкой системы впадин и выступов [24].

Поверхность реального тела всегда имеет шероховатость, обусловленную случайным и несовершенным расположением кристаллографических плоскостей. Схематичное представление о субмикроскопическом рельефе поверхности представлено на рис.1.5.

Тонкий поверхностный слой деталей машин имеет механические, физические, химические свойства и напряженное состояние иные, чем в глубинной части материала. Этот слой, толщина которого в зависимости от вида обработки находится в пределах от десятков ангстрем до сотых и десятых долей миллиметра, оказывает большое влияние на работоспособность деталей. Отличные свойства тонких поверхностных слоев от свойств сердцевины обусловлены следующими причинами:

• особым состоянием атомов ионов поверхности, следствием чего является наличие свободной поверхностной энергии и большая адсорбционная активность;

• суммой механических, тепловых и физико-химических воздействий на поверхность металла при окончательных и предварительных операциях технологической обработки [24].

Физически чистая (ювелирная) поверхность металла, обладая высокой способностью к адсорбции, при контакте со смежной газообразной или жидкой средой вступает с ней во взаимодействие, что приводит к адсорбции атомов и молекул среды на внешних поверхностях металла.

На рис.1.6 схематически представлены исследованные методом структурной электронографии поверхностные слои стального образца после обработки тонким шлифованием. Как видно из приведенной схемы, поверхностная часть металла состоит из трех различных слоев. Слой 1 представляет собой пленку адсорбированных газов из атмосферы. Эта

1

2

3

4

11

22

33

44

2

3

4

Рис.1.6. Поверхностные слои стального образца, исследованные

методом структурной электронографии после обработки

тонким шлифованием

Таблица 1.2.

Соответствие точности обработки и шероховатости

обрабатываемых поверхностей

Метод обработки	Квалитет точности	Ra, мкм
Точение: предварительное чистовое тонкое	12 8 5-6	12.5 2.5-12.5 0.63-0.32
Фрезерование предварительное чистовое тонкое	12 8 5-6	12.5 2.5-12.5 0.63-0.32
Развертывание: предварительное окончательное тонкое	8 7 6-7	2.5 1.25-0.63 0.32

пленка удерживается на металле даже при тщательной очистке и обезжиривании поверхности. Толщина этого слоя составляет 23 А . Слой 2 толщиной до 80 представляет собой частицы окислов, нитридов и обезуглероженных частиц металла, относительно слабо соединенных между собой, возникших при больших скоростях шлифования под воздействием высоких температур резания .

Слой состоит из деформированных зерен металла. Его толщина составляет около 50000 . Здесь наблюдаются сильно деформированные зерна металла, а также карбиды, выделяющиеся в структуре металла под действием высоких температур, возникающих при шлифовании. Эти карбиды располагаются по граням деформированных зерен. Далее располагается первоначальная (глубинная) кристаллическая структура металла (слой ).

Изменение структурных поверхностных свойств металлов оказывает существенное влияние на важнейшие эксплутационные свойства деталей и их соединений.

Большие высота и шаг микронеровностей увеличивают величину приработочного износа, вследствие этого уменьшается время работы сопряжения. На интенсивность износа влияют форма микронеровностей и их направление. Островершинные микронеровности изнашиваются быстрее плосковершинных. Следует иметь в виду, что шероховатость целесообразно снижать до определенного предела, так как должно обеспечиваться удержание слоя смазки между трущимися поверхностями.

При увеличении шероховатости снижается прочность деталей, особенно работающих при знакопеременных и ударных нагрузках, так как впадины микропрофиля влияют на концентрацию напряжений и образование в них усталостных трещин.

Увеличение высоты, шага и заостренности неровностей приводит к уменьшению контактной жесткости и герметичности соединения из-за уменьшения фактической площади контакта. Так, при Rz=2,5...8мкм (развертывание, шлифование) она составляет только 10% от всей площади соединения; при Rz=0,8...2,5 мкм (те же методы) она повышается до 40%, а после притирки или суперфиниша увеличивается до 80...90%.

При запрессовке деталей микронеровности сминаются и сдвигаются, ослабляя натяг в соединении и надежность его работы. Это значительно менее заметно при сборке соединения с тепловым воздействием.

Коррозия деталей в атмосферных условиях возникает легче и идет быстрее на грубо обработанных поверхностях. Коррозионная стойкость несколько выше при закругленных впадинах микронеровностей.

Шероховатость также влияет на теплопроводность стыков, отражательную и поглощательную способность поверхностей, их загрязненность, на сопротивление протеканию жидкостей и газов, на сопротивление кавитационному разрушению, на величину КПД передачи и на другие характеристики.

При назначении шероховатости конструктор стремится к выбору ее оптимальных значений, т.е. к наименьшим комплексным затратам, связанным с изготовлением деталей машины и ее эксплуатацией. При этом часто пользуются нормативами, выработанными в течение длительного времени в различных областях машиностроения. Так, например, среднее значение шероховатости по параметру Ra составляет:

• для дорожек качения роликовых конических подшипников  0,16мкм;

• желобов шариковых подшипников  0,08 мкм;

• шеек коленчатых валов автомобильных двигателей  0,2 мкм;

• отверстий шатунов двигателей внутреннего сгорания  0,5 мкм;

• шеек и кулачков распределительных валов  0,4 мкм.

Взаимосвязь точности изготовления деталей

машин и шероховатости их поверхностей

Точность размеров и шероховатость поверхностей конструктивно и технологически тесно связаны между собой. Обычно высота неровностей составляет 0,05...0,2 допуска на размер. При более точных размерах и для обеспечения посадок движения выбираются меньшие соотношения, при более грубых и при неподвижных (прессовых) посадках  большие.

Эта связь подтверждается данными таблицы 1.2, характеризующими обработку заготовок из углеродистой конструкционной стали и серого чугуна различными методами.

На шероховатость поверхности заготовок и деталей оказывают влияние технологические факторы процессов материалообработки. Высота микронеровностей поковок, отливок и проката зависит от методов их получения. Так, у проката горячекатанного она не более 150 мкм, у холоднотянутого  не более 50 мкм, у горячештампованных заготовок  150...500 мкм, у отливок в песчаные формы при ручной формовке мелких заготовок  до 500 мкм, крупных  до 1500 мкм, при машинной формовке  до 300 мкм, при кокильном и центробежном литье  до 200 мкм, при литье в корковые формы и по выплавляемым моделям  10...40 мкм, под давлением  10 мкм.

При обработке резанием величина, форма и направление неровностей зависят от методов, режимов и схемы обработки. Каждому методу соответствует определенный диапазон изменения параметров шероховатости. Эти параметры приводятся в справочниках.

Влияние скорости резания на шероховатость зависит от наростообразования в зоне резания, а также от адгезионного и диффузионного взаимодействия поверхностей режущего инструмента, обрабатываемого материала и стружки. Типичная зависимость величины шероховатости от скорости резания при точении представлена на рис.1.7.а. При шлифовании шероховатость снижается с увеличением скорости круга и уменьшением подачи во всех трех направлениях.

Влияние подачи на шероховатость при точении наглядно представлено на графике (рис.1.7.б). При малых подачах это влияние менее заметно, а больших  проявляется сильнее. Наиболее целесообразны подачи при чистовом точении в диапазоне S= 0,05...0,12 мм/об.

Влияние радиуса закругления резца представлено на рис.1.7.в. При точении и строгании резцами с широкой режущей кромкой, при сверлении, зенкеровании, развертывании величина подачи оказывает мало заметное влияние на шероховатость.

Применение смазочно-охлаждающей жидкости снижает шероховатость обрабатываемой поверхности. На рис.1.7.г представлены зависимости, полученные при точении стали Х4Н быстрорежущими резцами при подаче S = 0,67 мм/об [24].

Глубина резания при достаточной жесткости технологической системы не оказывает существенного влияния на шероховатость. При удалении корки у отливки и наклепанного слоя стальных заготовок глубину резания принимают такой, чтобы обеспечить снятие дефектного поверхностного слоя.

Величина шероховатости также в значительной мере зависит от жесткости, уравновешенности технологической системы, материала и степени притупления инструмента, материала заготовки. Знание влияния технологических факторов на шероховатость поверхности позволяет правильно назначить условия обработки заготовок.

Волнистость занимает промежуточное положение между шероховатостью и макрогеометрией (погрешностями формы) поверхности. Если для шероховатости отношение высоты к шагу микронеровностей l/H< 50, то для волнистости L/Hв=50...1000.

Волнистость измеряют профилографами завода "Калибр", применяя иглу большего радиуса, чем при измерении шероховатости, и увеличивая

трассу измерения, а также приборами для измерения некруглости, индикаторами, специальными приборами.

Волнистость, как и шероховатость, в большинстве случаев отрицательно влияет на эксплуатационные свойства машин, снижает долговечность трущихся поверхностей, контактную жесткость и герметичность соединения, ослабляет натяг при неподвижных посадках, увеличивает силу трения, снижает КПД передачи.

Волнистость появляется при материалообработке в технологической системе из-за вибраций с низкой частотой и большой амплитудой колебаний, из-за неточности станка и его деталей, неточности и неправильной установки режущего инструмента, при обработке на станках с системами автоматической настройки инструмента. Естественно, что уменьшение волнистости связано с устранением причин, ее вызывающих.

Физико-механические свойства поверхностного слоя характеризуются его твердостью, структурой, величиной, глубиной его деформации. Они изменяются под воздействием силовых и тепловых факторов при изготовлении и обработке заготовок [18].

Состояние поверхностного слоя существенно влияет на работоспособность поверхности. Упрочнение (наклеп) поверхностного слоя повышает износостойкость, усталостную прочность деталей.

Физико-механические свойства поверхностного слоя определяются применяемыми методами и режимами изготовления и обработки заготовок. При обработке лезвийным инструментом имеет место взаимодействие силовых, а также тепловых факторов. При шлифовании большее влияние оказывают тепловые факторы, а меньшее  силовые.

Целенаправленное формирование поверхностного слоя заданного качества с учетом требований длительной и надежной эксплуатации деталей обеспечивается путем применения обычных методов, т.е. рационального выбора режимов и условий обработки; упрочнения поверхностей закалкой, химико-термической обработкой (цементация, азотирование, цианирование и др.); наплавкой; гальваническими покрытиями (хромирование, никелирование, осталивание, цинкование и др.), а также применением специальных методов.

Качество поверхности в большей мере обеспечивается на финишных операциях, однако почти всегда следует учитывать то, что отдельные свойства и характеристики переходят от операции к операции, т.е. их формирование на финише зависит от предыдущих операций, от проявления так называемой технологической наследственности [7].

К специальным методам повышения качества поверхностей могут быть отнесены упрочняющие методы пластического деформирования (без снятия стружки), создающие наклеп, что обеспечивает увеличение сроков службы деталей, их износостойкость.

Изготовление деталей с необходимыми показателями качества поверхностей повышает долговечность машин, сокращает потребности в материалах и запасных частях, снижает расходы на изготовление и эксплуатацию машин.