Санкт – Петербургский Политехнический университет Петра Великого

Институт материалов, машиностроения и транспорта

Высшая школа машиностроения

Отчёт

по практической работе №6

Дисциплина: резание материалов

Тема: технологические условия обеспечения шероховатости поверхности при токарной обработке материалов инструментом с СМП

Студент группы 3331505/10101

Гричачина А.А.

Преподаватель Михайлов С.В.

Санкт-Петербург

2024

Цель работы

Освоить методику расчета шероховатости поверхности деталей при несвободном резании инструментом с различной геометрией в плане.

Задание

Выполнить теоретические исследования влияния геометрических параметров инструмента и режимов резания на параметры шероховатости поверхности деталей. Исходные данные для проектирования приведены в таблице 1.

Таблица 1 – Исходные данные

Сталь 45 (τp = 485 МПа)	200	3,0	0,3	75	5	0,2
Сталь 40Х (τp = 563 МПа)	180	2,5	0,2	80	7	0,4
Сталь 12Х18Н9Т (τp = 775 МПа)	100	2,0	0,15	45	10	1,6

Ход работы

При обработке пластичных материалов максимальная высота неровностей обработанной поверхности определяется четырьмя составляющими (рисунок1):

𝑅𝑧 = ℎ₁ + ℎ₂ + ℎ₃ + ℎ₄

где h₁ – геометрическая составляющая шероховатости; h₂ – шероховатость, вызванная вибрациями; h₃ – шероховатость, зависящая от пластической деформации в зоне контакта заготовки инструмента; h₄ – шероховатость режущей кромки инструмента.

Рисунок 1 – Схема для расчета высоты профиля шероховатости поверхности при точении: h₁, h₂, h₃, h₄ – составляющие шероховатости.

Расчётная схема представлена на рисунке 2.

Рисунок 2 – Расчётная схема

Геометрическая составляющая шероховатости h₁ определяется по формуле:

ℎ₁ = 𝑦_𝑁 − 𝑦_𝐴

Составляющая шероховатости h₁ зависит от длины отрезков EN и FN, которые в свою очередь зависят от подачи, радиуса при вершине, главного и вспомогательного углов в плане.

Величина шероховатости h₂, обусловленная вибрациями режущего инструмента определяется по формуле:

где c_y, y_py, z_py, n, x_py – коэффициенты и показатели степени, зависящие от свойств обрабатываемого и инструментального материалов, h₁ – исходная высота профиля шероховатости обрабатываемой поверхности; HB_max, HB_min – максимальная и минимальная твердость заготовки; J – жесткость технологической системы.

В результате уширения приконтактных слоев стружки и оттеснения гребешков шероховатости возможно некоторое увеличение образующихся в процессе резания микронеровностей на величину h₃. Данный параметр зависит от величины пластического оттеснения, прочности на сдвиг обрабатываемого материала, предела текучести обрабатываемого материала, радиуса округления режущей кромки, подачи, радиуса при вершине, главного и вспомогательного углов в плане.

Величина шероховатости вершины резца h₄ зависит от способа заточки и изношенности пластины. Для неизношенного инструмента из мелкозернистых твердых сплавов принимается: h₄ = 0,5 мкм.

Другие параметры шероховатости могут быть выражены через значение Rz по формулам:

-среднеарифметическое отклонение профиля,

𝑅𝑎 = 0,2 ∙ 𝑅𝑧

-наибольшая высота профиля,

𝑅_𝑚𝑎𝑥 = 6 ∙ 𝑅𝑎

При анализе числовых значений составляющих h₁, h₂, h₃ установлено, что наибольшее влияние на шероховатость оказывает h₁. При точении с оптимальной скоростью резания составляющими h₂ и h₃ можно пренебречь. В этом случае погрешность шероховатости не превышает 15%.

Вычисленные значения шероховатости Rz для заданных случаев представлено в таблице 2.

Таблица 2 – Параметры процесса резания

Сталь 45 (τp = 485 МПа)	200	3,0	0,3	75	5	0,2	18,191
Сталь 40Х (τp = 563 МПа)	180	2,5	0,2	80	7	0,4	10,417
Сталь 12Х18Н9Т (τp = 775 МПа)	100	2,0	0,15	45	10	1,6	1,76

Для исследования характера влияния изменения подачи s на величину шероховатости была создана таблица 3, в которой представлены значения шероховатости Rz для разных значений подачи s (диаметр заготовки d = 80 мм, скорость резания V = 1,7 м/мин, глубина резания t = 2 мм, материал обрабатываемой заготовки – 40Х), и построен график зависимости Rz = f(s) (рисунок 3).

Таблица 3 – Значение шероховатости при изменении подачи

s, мм/об	0,1	0,2	0,3	0,4	0,5	0,6
Rz, мкм	2,93	11,97	23,104	35,36	48,37	61,93

Рисунок 3 – График зависимости Rz = f(s)

Для исследования характера влияния изменения радиуса при вершине резца r на величину шероховатости была создана таблица 4, в которой представлены значения шероховатости Rz для разных значений радиуса r (диаметр заготовки d = 80 мм, скорость резания V = 1,7 м/мин, глубина резания t = 2 мм, подача s = 0,5 мм/об, материал обрабатываемой заготовки – 40Х), и построен график зависимости Rz = f(r) (рисунок 4).

Таблица 4 – Значение шероховатости при изменении радиуса при вершине инструмента

r, мм	0	0,2	0,4	0,6	1	2
Rz, мкм	74,948	59,91	48,37	40,64	29,92	14,63

Рисунок 4 – График зависимости Rz = f(r)

Вывод

После расчета шероховатости поверхности деталей при несвободном резании инструментом с различной геометрией в плане было выполнено теоретическое исследование влияния геометрических параметров инструмента и режимов резания на параметры шероховатости поверхности деталей. Подача, радиус при вершине инструмента, вспомогательный угол в плане оказывают наибольшее влияние на величину шероховатости. Скорость и глубина влияние не оказывают.