Влияние режимов резания на шероховатость обрабатываемой поверхности

Предложения по изменению в объеме и содержании материала, порядке изложения и т.д.

___________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________

Подпись _______________Дата согласования «______»______________________2013 г.

*Подписывается после окончательного согласования, с указанием замечаний и предложений.

.

ВЛИЯНИЕ РЕЖИМОВ РЕЗАНИЯ НА ШЕРОХОВАТОСТЬ ОБРАБАТЫВАЕМОЙ ПОВЕРХНОСТИ

1.1. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

Эксплуатационные свойства деталей машин и долговечность их работы в значительной степени зависят от состояния их поверхности. В отличие от теоретической поверхности деталей, изображаемых на чертеже, реальная поверхность всегда имеет неровности различной формы и высоты, образующиеся в процессе обработки. Высота, форма, характер расположения и направления неровностей поверхностей обрабатываемых заготовок зависят от ряда причин:

1. Режимов обработки

2. Условий охлаждения и смазки режущего инструмента.

3. Химического состава, микроструктуры обрабатываемого материала.

4. Конструкции, геометрии и режущей способности инструмента.

5. Типа и состояния оборудования.

6. Вспомогательного инструмента и приспособлений.

7. Ряда других специфических факторов.

Различают следующие отклонение от геометрической поверхности: макрометрические, вол-нистость и микрогеометрические. Макрометрические отклонения - единичные, не повторяющиеся регулярно отклонения от теоретической формы поверхности. Они характеризуют оваль-ность, конусообразность и другие отклонения от правильной геометрической формы.

Волнистость поверхности характеризует собой совокупность периодически чередующихся возвышений и впадин. Волнистость является следствием вибрации системы СПИД, а также неравномерности процесса резания.

Микрогеометрические отклонения или микронеровности образуются при обработке заготовок в результате воздействия режущей кромки, инструмента, а также вследствие пластической деформации. Микронеровности определяют шероховатость обработанной поверхности. Харак-тер и расположение микронеровностей зависят от направления главного движения при резании и направления движения подачи. Поперечная шероховатость образуется в направлении перпен-дикулярном движению инструмента, а продольная - в параллельном направления.

Согласно ГОСТ 2739-73 шероховатость измеряется в направлении, дающем наибольшее значение. Для оценки шероховатости ГОСТ 2789-73 устанавливает два параметра: среднее ариф-метическое отклонение профиля - R_a и высота неровностей - R_z. Среднее арифметическое отклоне-ние профиля R_a - среднее значение расстояний (у₁, у₂,... у_n) точек измеренного профиля до его средней линии (рис.1 и 2);

где у_i - абсолютное (бет учета алгебраического знака) расстояния до средней линии, n - число измеренных отклонений.

Средняя линия профиля - линия, имеющая форму геометрического профиля, являющаяся базой для нахождения числовых значений шероховатости. Средняя линия делит измеренной профиль так, чтобы в пределах базовой длины по обеим сторонам от этой линии до линии профиля площади были равны между собой, т.е. F₁+F₃....+F_n-1=F₂ + F₄+...+ F₁,

Длина участка, выбираемая для измерения шероховатости называется базовой длиной.

Высота неровностей R_z - среднее расстояние между пятью высшими точками выступов и пятью низшими точками впадин, находящимися в пределах базовой длины, измеренное от линии параллельной средней линии (см.рис. 1):

где h₁, h₃… h₉, — расстояние от высших точек выступов до линии параллельной линии; h₂, h₃… h₁₀ — расстояние от низших точек впадин до лини параллельной средней линии.

По ГОСТ:2789-73 шероховатость поверхности - совокупность неровностей с относи-тельно малыми шагами, образующих рельеф поверхности и рассматриваемых в пределах участка, длина которого выбирается в зависимости от характера поверхности и равна базовой длине. Данным ГОСТа установлены следующие значения базовых длин: 0,08; 0,25; 0,8; 2,5, 8 и 25 мы, а также 14 классов чистоты поверхности (табл.1).

Таблица I

Классификация шероховатости поверхности

Класс чистоты поверхности	Среднее арифметическое отклонение профиля	Высота неровностей	Базовая длина, мм
	80(50) 40(25) 20(12,5)
	10(6,3) 5(3,2)		2,5
	2,5(1,6) 1,25(0,8) 0,63(0,4)	6,3 3,2	0,8
	0,32(0,2) 0,16(0,1) 0,08(0,05) 0,04(0,025)	1,6 0,8 0,4 0,2	0,25
	0,02 0,01	0,1 0,05	0,08

Шероховатость поверхности оценивают двумя основными методами: качественным и количественным

Качественный метод оценки основан на сравнении обработанной поверхности с эталоном (образцом) поверхности посредством визуального сопоставления, сопоставления ощущении при ощупывании рукой (пальцем, ладонью, ногтем) и сопоставления результатов наблюдении под микроскопом. Визуальным способом можно достаточно точно определять класс чистоты поверхности, за исключением весьма точно обработанных поверхностей.

Количественный метод оценки основан на измерении микронеровностей поверхности с помощью приборов профилометров, профилографов, микроскопов и др.

Рассмотрим теоретически случай точения наружной цилиндрической поверхности резцом с главным углом в плане φ и радиусом закругления при вершине (см. рис.2), где S - подача за один оборот, t - глубина резания, Н_теор - теоретическая высота неровностей.

В действительности форма гребешков существенно отнимается от теоретической, т.к. в процессе резания появляется пластическая и упругая деформация и образуется нарост, что влияет на шероховатость поверхности. Микрогеометрия поверхности сильно изменяется если становятся другими скорость резания, продольная подача, глубина резания, радиус закругления резца в плане, износ резца (влияние остальных факторов, включая СОЖ; жесткость СПИД и т.д. в данной работе не рассматриваются).

Скорость резания - влияет различно на обработку хрупких и вязких металлов. Кривая 1 влияния скорости резания на микрогеометрию обработанной поверхности вязких металлов показана на рис. 3. При малых, близких к нулю скоростях V₁ - V₂ высота неровностей Н возрастает, что объясняется началом наростообразования и достигает максимума при V₂. Затем условия наростообразования ухудшаются. При скорости V₃ нароcт исчезает. В результате уменьшаются микронеровности. При дальнейшем повышении скорости резания Н снижается, что объясняется уменьшением трения и пластической деформации, Начиная со скорости резания V₄, величина которой зависит от условий обработки, процесс резания стабилизируется и высота микронеровностей практически становится постоянной, близкой к Н_теор.

При обработке хрупких металлов на режущей кромке резца почти не образуется нароста и чистота поверхности изменяется незначительно (кривая 2 на рис.3).

Подача. Зависимость высоты неровностей от величины продольной подачи S резца при точении резцом с радиусом r и величины упругого восстановления обрабатываемого материала H_y для зон скоростей, в которых не наблюдается нароста на инструменте при получистовом и чистовом точении (с малым но сравнению с S) определяется формулой:

Эта зависимость H = f(S) схематически показана на рис. 4. Кривая ОДF дает расчетную высоту неровностей (по геометрической форме вершины резца) , кривая СДК - действительную высоту неровностей Н. При подаче S = 0,15-0,2 мм/об наблюдается граница чистовых 1 и черновых 2 подач (тонких и толстых стружек). Для тонких стружек микрогеометрия обработанной поверхности определяется микрогеометрией лезвия режущего инструмента.

Величина упругого восстановления Н_y, определяется для зоны, где на резце отсутствует нарост по приближенной формуле:

где р - радиус притупления лезвия резца; ω - угол скалывания стружки.

Глубина резания почти не влияет на деформацию, поэтому высота неровностей Н изменяется в сравнении с другими параметрами резания незначительно.

2. ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ

1. Изучить основные понятия, термины и определения ГОСТ 2789-73.

2. Изучить влияние режимов резания на качество обрабатываемой поверхности.

3. Полъзуясь образцами-эталонами шероховатости поверхности и изготовленными при фиксированных режимах: резания деталями, определить качественным методом шероховатость обработанных поверхностей.

4. Построить графики зависимостей R_а от скорости резания при фиксировавших подачах и графики зависимостей R_a от подачи при фиксированных скоростях резания. Сделать выводы.