ФАКТОРИ, ЩО ВПЛИВАЮТЬ НА ЯКІСТЬ ОБРОБЛЕНОЇ ПОВЕРХНІ

Основним параметром геометричній точності поверхні є шорсткість, яка залежить від методів обробки, режимів різання, геометричних параметрів і якості заточки ріжучих пластин інструменту, фізико-механічних характеристик оброблюваного матеріалу, жорсткості технологічної системи, наявності охолоджувальної рідини та ін.

Професором П.Є. Дьяченко запропонована загальна формула, яка визначає параметр шорсткості:

де Rp - розрахункова висота шорсткості, що залежить від поздовжньої подачі;

Япл - шорсткість, одержувана в результаті пластичного деформування металу лезом інструменту;

Яупр - частка висоти шорсткості, яка виходить в результаті пружного відновлення металу після проходу інструменту;

Ял - шорсткість, створювана нерівностями і дефектами леза інструменту;

Отрута - шорсткість, одержувана за рахунок взаємодії стружки з обробленою поверхнею деталі або за рахунок повторного взаємодії з лезом різального інструменту;

Яж - шорсткість, що виникає через динамічної податливості технологічної системи.

Шорсткість обробки перш за все залежить від геометричних розмірів і форми леза інструменту, яка має контакт з оброблюваною поверхнею (рис. 1.49). В цьому випадку висота нерівностей може бути легко визначена за допомогою формул, які можуть бути отримані для будь-яких варіантів обробки.

У процесі різання при знятті або без зняття стружки при використанні методів пластичного деформування відбувається необоротна деформація кристалів металу. Хвиля деформації поширюється на всі боки від інструменту, в тому числі і в сторону вже обробленої поверхні. При цьому на деталі формуються нарости, тріщини, задираки і т.д., які підвищують шорсткість поверхні.

Схеми освіти розрахункової висоти шорсткості

Мал. 1.49. Схеми освіти розрахункової висоти шорсткості

Процес зняття стружки відбувається нерівномірно. Спочатку інструмент стикається з оброблюваної поверхнею, і сила тиску на метал починає рости. Метал під дією сили різання починає пружно деформуватися. Після того як сила різання побільшає межі міцності металу, відбувається його руйнування, що супроводжується зняттям стружки з одиничного ділянки. При цьому ріжучий інструмент робить стрибкоподібне переміщення щодо оброблюваної деталі, частина металу пружно деформується, і після проходу інструменту повертається в початковий стан. На обробленої поверхні утворюються чергуються ділянки зрізаного металу і пружно деформованого, причому ці ділянки мають різну висоту нерівностей (рис. 1.50-1.52).

Якість обробленої поверхні залежить від якості заточки ріжучого леза інструменту. Якщо на лезі є ризики, тріщини, вибоїни, то вони автоматично перенесуться на оброблювану поверхню. Особливо дефекти поверхні будуть істотні при обробці однолезвійним інструментом, а також при значному шляху різання, наприклад при струганні, протягуванні і т.д.

Мікрошліф кореня стружки з зоною пластичної течії металу

Мал. 1.50. Мікрошліф кореня стружки з зоною пластичної течії металу

Мікрошліф кореня стружки, на якому видно наріст, що сприяє підвищенню шорсткості

Мал. 1.51. Мікрошліф кореня стружки, на якому видно наріст, що сприяє підвищенню шорсткості

Існує багато схем обробки, при яких відведення стружки утруднений. Наприклад, при розточування, свердління, нарізування різьблення і т.д. повне видалення стружки із зони різання не гарантоване. В результаті стружка може знову потрапляти під ріжуче лезо, що чинить негативний вплив на формування обробленої поверхні.

Деформації в технологічній системі, викликані силами різання, змінюють положення вершини різця щодо оброблюваної заготовки. Крім того, як правило, державки різців виготовляються із загартованої сталі, яка має високу жорсткість. Державки при цьому не гасять

Схема освіти наросту і шорсткості поверхні

Мал. 1.52. Схема освіти наросту і шорсткості поверхні

коливання, що виникають в зоні різання, а, навпаки, їх підтримують. В результаті ріжуче лезо здійснює високочастотні коливання, що збільшує шорсткість обробки.

З параметрів режимів різання найбільший вплив на шорсткість обробки надають швидкість різання і подача. Зі зміною швидкості різання змінюється висота наросту, яка найбільшим чином пов'язана з виникненням на поверхні обробленої деталі відколів, мікротріщин та інших дефектів.

На рис. 1.53 показана залежність шорсткості від швидкості різання.

Вплив швидкості різання на шорсткість обробки

Мал. 1.53. Вплив швидкості різання на шорсткість обробки

Графік можна розділити на чотири зони. Перша зона відповідає малим швидкостям різання, близько 1 м / хв. Наріст при такій швидкості не утворюється, поверхня після обробки не має задирів.

У другій зоні швидкість різання складає від 1 до 30 м / хв. У цьому випадку величина наросту максимальна, поверхня має високу шорсткість.

Третя зона відповідає швидкостям різання від 25 до 80 м / хв. При різанні з такими швидкостями величина наросту зменшується, а якість обробленої поверхні поліпшується.

При швидкості різання більше 80 м / хв наріст відсутня. У цій зоні параметр шорсткості близький до розрахункового і зі зміною швидкості різання практично не змінюється.

На рис. 1.54 показана поверхню обробленої деталі при багаторазовому збільшенні, на рис. 1.55 - наріст на передній поверхні ріжучої пластини.

Поверхня деталі після лезвийной обробки

Мал. 1.54. Поверхня деталі після лезвийной обробки

Передня поверхня інструменту з наростом

Мал. 1.55. Передня поверхня інструменту з наростом

На рис. 1.56 представлена залежність шорсткості від подачі при точінні сталей.

Залежність шорсткості поверхні від подачі

Мал. 1.56. Залежність шорсткості поверхні від подачі

З графіка видно, що чим більше подача, тим більше ступінь шорсткості обробленої поверхні. Найбільше зростання шорсткості має місце при подачі 0,6 ... 0,7 мм / об, коли крива рухається вгору.

При малих подачах велику роль у формуванні шорсткості починають грати дефекти леза інструменту (див. Рис. 1.54 і 1.55).

Величина шорсткості може бути значно знижена, якщо обробку проводити не звичайними різцями з суцільнометалевими державками, а різцями, державки яких мають порожнини, заповнені композиційним матеріалом на полімерній основі, наприклад сінтеграном. Цей матеріал складається з різних фракцій граніту або габро діабазу, з'єднаних епоксидної або поліефірної смолою. У поперечному перерізі державки можуть мати різну комбінацію металу і композиційного матеріалу, як показано на рис. 1.57 і 1.58.

Конструкції різців з полімерної вставкою і з суцільнометалевої державкою

Мал. 1.57. Конструкції різців з полімерної вставкою і з суцільнометалевої державкою

Варіанти поперечного перерізу державок різців

Мал. 1.58. Варіанти поперечного перерізу державок різців

Завдяки тому, що сінтегран володіє високими демпфірувальними здібностями, в процесі різання відбувається гасіння коливань, що виникають в зоні різання. В результаті вершина різця не робить високочастотних коливань, що дозволяє їй зайняти стабільне положення в просторі. При цьому знижується шорсткість обробленої поверхні.

Приклади зниження шорсткості при різанні на токарному верстаті показані на рис. 1.59-1.62.

Залежність шорсткості обробленої поверхні від швидкості різання

Мал. 1.59. Залежність шорсткості обробленої поверхні від швидкості різання.

Пунктирна лінія - різець зі вставкою з сінтеграна. Опрацьований матеріал - сталь ШХ-15, HRC 58 ... 62, S = 0,08 мм / об, / = 0,3 мм. Виліт різця - 60 мм

Залежність шорсткості обробленої поверхні від швидкості різання

Мал. 1.60. Залежність шорсткості обробленої поверхні від швидкості різання.

Пунктирна лінія - різець зі вставкою з сінтеграна. Опрацьований матеріал - сталь ШХ-15, HRC 58 ... 62, S = 0,06 мм / об, / = 0,3 мм. Виліт різця - 60 мм

Залежність шорсткості обробленої поверхні від подачі

Мал. 1.61. Залежність шорсткості обробленої поверхні від подачі

Пунктирна лінія - різець зі вставкою з сінтеграна. Опрацьований матеріал - сталь ШХ-15, HRC 58 ... 62, V = 118,8 м / хв, t = 0,3 мм. Виліт різця - 30 мм

Залежність шорсткості обробленої поверхні від подачі

Мал. 1.62. Залежність шорсткості обробленої поверхні від подачі

Пунктирна лінія - різець зі вставкою з сінтеграна.

Опрацьований матеріал - сталь ШХ-15, HRC 58 ... 62,

V = 188,5 м / хв, t = 0,3 мм. Виліт різця - 60 мм

На параметр шорсткості великий вплив робить радіус заокруглення при вершині, головний і допоміжний кути в плані: при їх збільшенні шорсткість обробки знижується.

Використання при роботі інструмента смазивающе- охолоджуючої рідини покращує умови обробки, при цьому якість обробленої поверхні поліпшується.

 
Переглянути оригінал
< Попер   ЗМІСТ   ОРИГІНАЛ   Наст >