4.4.1 Влияние различных факторов на шероховатость поверхность

Формообразование в процессе резания новой (обработанной) поверхности зависит от следующих основных факторов: вида обработки, ре­жимов резания, геометрии инструмента, свойств обрабатываемого материала, жесткости оборудования, состояния режущей кромки. Шероховатость (высота и шаг неровностей микропрофиля) по­верхности зависит от способа резания, подачи, скорости резания, геометрии заточки инструмента, СОЖ, материала заготовки и дру­гих факторов.

При каждом виде обработки действует один или несколько преобладающих факто­ров.

Микрогеометрия вновь образованной поверхности может иметь самую разнообразную форму и размеры.

Так, например, при продольном точении, торцовом фрезеровании и строгании наибольшее влияние на ше­роховатость оказывают подача, углы в плане (φ и φ1) и радиус при вершине инструментов; при цилиндри­ческом фрезеровании—подача и диаметр фрезы; при фасонном точении—состояние режущей кромки. Схемы образования шероховатостей за счет перечисленных пре­обладающих факторов приведены на рис. 4.15.

а — резцом при продольном точении; б — торцовой фрезой; в — цилиндриче­ской фрезой; г — фасонным резцом.

Рис. 4.15 - Схемы образования шероховатостей при обработке поверх­ностей различным инструментом

В первом и втором случае (рис. 4.15,а и б) в форми­ровании микрогеометрии поверхности участвуют глав­ная и вспомогательная режущие кромки с углами в плане φ и φ1. При перемещении резца на величину S за один оборот детали на образовавшейся поверхности остается гребешок высотой Н:

Н = S Sinφ Sin φ1 /Sin(φ + φ1),

Как видно из рисунка, чем меньше углы в плане и подача, тем меньше высота гребешков и лучше шероховатость поверхности.

Когда профиль неровностей получается от радиус­ного участка (r>0), фopмyлa для определения высоты неровностей Н имеет следующий вид:

½

H = r – (4r² – S²) /2,

11. Глубина резания на шероховатость поверхности влияет незначительно, и не как геометрический фактор, а как фактор, изменяющий температуру резания, условия наростообразования и деформацию срезаемого слоя.

12. Влияние скорости резания на шероховатость в наи­большей мере проявляется в области от 20 до 40 м/мин, где высота микронеровностей имеет наибольшее значе­ние. С повышением скорости до 120—190 м/мин шеро­ховатость постепенно уменьшается и затем практически не меняется. Ухудшение шероховатости при скоростях 20—40 м/мин объясняется интенсивным наростообразованием, а улучшение шероховатости при более высоких скоростях резания — повышением температуры в зоне резания и снижением трения между задней и обрабо­танной поверхностями.

13. Твердость материала влияет на шероховатость в та­кой зависимости: с увеличением твердости шерохова­тость уменьшается.

14. С увеличением переднего угла уменьшается пласти­ческая деформация срезаемого слоя, а следовательно и шероховатость.

15. Задний угол незначительно влияет на шероховатость обработанной поверхности. Если его изменение (уменьшение) увеличивает интенсивность из­носа по задней поверхности, то шероховатость при этом ухудшается, и наоборот.

16. Существенное влияние на шероховатость обработан­ной поверхности оказывает жесткость упругой техноло­гической системы (станка, приспособления, детали, ин­струмента).

Известно, что возникновение вибраций резко увели­чивает шероховатость. Однако даже при отсутствии ви­зуально наблюдаемых вибраций колебания инструмента относительно детали имеются, и тем больше, чем мень­ше жесткость. Причиной таких колебаний являются ди­намический характер самого процесса стружкообразования, срыв нароста, неравномерность припуска, полу­ченного на предшествующем переходе (за счет шерохо­ватости большего значения), и др.

• Смазочно-охлаждающие жидкости уменьшают тре­ние и пластическое деформирование металла в зоне об­разования стружки и тем самым способствуют умень­шению высоты неровностей. Особенно эффективно при­менение масляных СОЖ.

• Силы, действующие на инструмент. В про­цессе резания деформации подвергается не только сре­заемый слой металла, но и слой основного металла де­тали. При этом на инструмент действует сила нормаль­ного давления стружки на переднюю поверхность, сила трения движущейся стружки об эту поверхность, сила упругой деформации основного металла, действующая на заднюю поверхность, и сила трения в точках кон­такта задней поверхности и обработанной поверхности.

• Температура резания не сильно влияет на шероховатость поверхности, или влияет незначительно и не как геометрический фактор, а как фактор изменяющий температуру на условия наростообразования и деформацию срезаемого слоя.