2. Геометрия неровностей поверхностного слоя.

  Идеально правильную поверхность нельзя получить с помощью какого-либо метода обработки. Реальная поверхность детали несовершенна: суждение о сте­пени несовершенства зависит от масштаба рассмотрения. Можно рассматривать отклоне­ния от геометрической пра­вильности поверхности макро-, микро- и субмикроскопического порядка.

Макрогеометрические отклонения рассматриваются на боль­ших участках реальной поверхности детали (они характеризуют ее точность), микрогеометрические отклонения — на малых участках реальной поверхности с длиной стороны квадрата 10^-2... 10¹ мм. Совокупность неровностей поверхности на этой длине принято называть шероховатостью поверхности. Субмикроскопические неровности рассматривают на участках поверхности с размером стороны квадрата 1…10 мкм. Геометрические несовершенства этой области определяются молекулярной структурой поверхности.

Геометрические отклонения поверхностей различают также в зависимости от отношения длины шага S к высоте неровностей Н : при S : Н > 1000 имеют место микроскопические отклонения или

отклонения от правильной геометрической формы (конусность, овальность, вогнутость и др.), при

S : Н = 50 ... 1000 — вол­нистость поверхности и S : Н < 50 — шероховатость поверхности.

Волнистость поверхности —совокупность пери­одически повторяющихся неровностей, расстояние между кото­рыми значительно превышает их высоту. Волнистостью поверх­ности считают неровности с шагом 1 ... 10 мм. Высота неровностей волнистости и высота шероховатости практически одинаковы, отношение же длины шагов к высоте неровностей различно. Волнистость занимает промежуточное положение между отклонением от правильной геометрической формы и шероховатостью поверхности.

Волнистость определяется в перпендикулярном сечении по­верхностей, исключая при этом шероховатость и отклонения геометрической формы. Волнистость может образоваться на по­верхности детали при изготовлении (технологическая волнистость) вследствие вибраций из-за недостаточной жесткости системы станок — приспособление — инструмент — заготовка, геометриче­ских, кинематических и динамических погрешностей процесса обработки и в процессе эксплуатации машины (эксплуатационная волнистость). Технологическую волнистость подразделяют на поперечную (расположение волн перпендикулярно движению режущего инструмента) и продольную (волнистость совпадает с направлением движения инструмента).

Шероховатость поверхности — это совокуп­ность неровностей с относительно малыми шагами, образующих рельеф поверхности. Шероховатость поверхности после механи­ческой

обработки — это геометрический след режущего инстру­мента (металлического или абразивного),

искаженный в результате пластического и упругого деформирования и сопутствующей процессу

резания вибрацией технологической системы станок — приспособление — инструмент — заготовка.

Причинами, обусловливающими видоизменение и искажение основного геометрического профиля, являются также копирование микронеровностей рабочих кромок резца и абразивных зерен, образование зубцов нароста и адгезионные налипы на обработан­ной поверхности заготовки; деформирование материала заготовки после хода режущего инструмента и другие технологические, факторы, определяющие условия механической обработки (зазоры во вращающихся деталях станка, несбалансированность их и др.). Режущий инструмент разрушает на своем пути разнообразно расположенные зерна метал­ла; некоторые из них, име­ющие соответствующую ори­ентацию, срезаются, другие разрушаются отрывом с образованием мельчайших тре­щин в поверхностном слое заготовки.

Геометрические характе­ристики неровностей тесно связаны с физико-химиче­скими процессами разруше­ния металла при обработке резанием. Так, шероховатость поверхности при обработке хрупких металлов представляется в виде треугольных углублений, отвечающих форме вырванных зерен; в вязких металлах при больших скоростях резания сильно деформированные неровности имеют форму чешуек.