Реферат: Шорсткість поверхні
Швидкість різання є одним із найбільш суттєвих факторів, які впливають на розвиток пластичних деформацій при точінні. Малі швидкості різання вуглецевих конструкційних сталей (сталі 30, 40, 50) порядку V = 1 м/хв призводять до порівняно невеликого підвищення температури і сприяють утворенню елементної стружки. При цьому відокремлення стружки відбувається легко і без помітних деформацій верхнього шару обробленої поверхні. Нерівності на обробленій поверхні незначні.
Зі збільшенням швидкості різання до 40 м/хв в процесі утворення стружки виділяється велика кількість теплоти, яка сприяє пластичній течії відокремлюваного металу вздовж передньої та задньої поверхонь різця. В деякий момент під дією зусиль, які притискають шари металу до передньої поверхні різця, і високої температури шари металу приварюються до передньої (і частково задньої) поверхні, створюючи наріст. При швидкості різання 20–40 м/хв наріст найбільший і стійкий.
При подальшому підвищенні швидкості різання кількість теплоти, що виділяється у процесі стружкоутворення, збільшується. При цьому наріст нагрівається швидше за інші частини зони деформації, частково роззміцнюється і сили зчеплення окремих частинок наросту вже не можуть чинити достатній опір силам тертя спливаючої стружки. Тому частинки металу застійної зони виносяться разом зі стружкою. Внаслідок цього наріст зменшується і в інтервалі швидкостей 60–70 м/хв повністю зникає. При наступному підвищенні швидкості різання нарости на різці більше не створюються.
Шорсткість оброблюваної поверхні тісно пов’язана з процесами утворення стружки і в першу чергу з явищем наросту. В зоні малих швидкостей (V= 2–5 м/хв), при яких наріст не утворюється, розміри нерівностей обробленої поверхні незначні. Зі збільшенням швидкості розміри нерівностей поверхні зростають, досягаючи при 20–40 м/хв свого найбільшого значення, що багатократно перевищує розрахункову величину.
Подальше підвищення швидкості різання зменшує наріст і знижує висоту шорсткості обробленої поверхні.
В зоні швидкостей (V> 70 м/хв.), при яких наріст не утворюється, шорсткість поверхні виявляється мінімальною. В цьому випадку подальше збільшення швидкості різання лише несуттєво знижує висоту шорсткості поверхні. Зв’язок процесів утворення шорсткості обробленої поверхні та наросту на різці зі швидкістю різання показаний на рис. 2.
Рис. 2. Вплив швидкості різання на утворення наросту та шорсткість обробленої поверхні при точінні сталі 45
При великій швидкості різання глибина пластично деформованого поверхневого шару незначна, і розміри шорсткості наближаються до розрахункових.
У випадку обробки крихких матеріалів (наприклад, чавуну) разом із зрізанням окремих частинок металу відбувається їх зсув і безладне крихке відколювання від основної маси металу, що збільшує шорсткість поверхні. Підвищення швидкості різання зменшує відколювання частинок, і оброблювана поверхня стає більш гладкою.
При чистовій обробці металів, коли стан і точність обробленої поверхні мають вирішальне значення, цілком природне намагання вести обробку в зоні швидкостей, при яких наросту на інструменті не утворюється, а шорсткість поверхні виходить найменшою. Такою зоною для конструкційних сталей (як це відмічалось раніше) є 5 м/хв ≥ V ≥ 70 м/хв.
Подача – другий елемент режиму різання, що суттєво впливає на шорсткість.
Це пов’язано не тільки із згаданими раніше геометричними причинами, але і суттєво обумовлено пластичними і пружними деформаціями у поверхневому шарі.
Різання металів здійснюється інструментом, лезо якого завжди має радіус заокруглення ρ. При вдавлюванні різця в оброблюваний матеріал відбувається відокремлення стружки по площині сколювання А–А (рис. 3). При цьому частина металу, що лежить нижче точки В, не зрізується, а підминається заокругленою частиною різця, піддаючись пружній та пластичній деформаціями.
Рис. 3. Схема відокремлення стружки різцем з радіусом заокруглення леза
Після проходження різця незрізаний шар металу частково пружно відновлюється, викликаючи тертя по задній поверхні різця. Різниця ступеня пружного відновлення металу виступів і западин нерівностей звичайно збільшують висоту шорсткості.
Рис. 4. Утворення шорсткості під час точіння з малими подачами (а) і збільшення шорсткості зі зменшенням товщини стружки (б)
Найменша товщина tmin шару, яка може бути зрізаною, залежить від радіуса заокруглення різальної кромки, властивостей оброблюваного матеріалу і швидкості різання (при зменшенні радіуса заокруглення ρ і збільшенні швидкості різання tmin зменшується).
При тонкому точінні різцем, що має радіус при вершині r, теоретично утворюється стружка змінної товщини з дуже тонкою вершиною (рис.4). Частина цієї вершини АВ з товщиною, меншоюtmin , практично не може бути зрізаною і підминається заокругленою вершиною леза. Фактичне зрізування металу відбувається тільки на ділянці ВС, на якій товщина стружки перевищуєtmin .
Після проходу різця деформована ділянка металу (на рис.4,а показана подвійною штриховою лінією) частково пружно відновлюється, збільшуючи висоту нерівностейRz = S2 /(8r) , що визначається геометричними причинами, до 
.
Очевидно, що фактична висота нерівностей 
дорівнює розрахунковій S2 /(8r) тільки при відносно великій подачі, при якій Rz = S2 /(8r) більше чи дорівнюєtmin .
При роботі з невеликими подачами (S < 0,05÷0,06) мм/об при r = 0,8÷1,0 мм) зменшення подачі не тільки не знижує висоту шорсткості, але й за певних умов може навіть викликати її збільшення у зв’язку зі зменшенням товщини стружки і збільшенням товщини ділянки, що пружно деформується (рис. 4, б ) [2].
В цьому випадку при зниженні подачі в декілька разів збільшується питома сила різання, а також підвищується ступінь пластичної деформації металу оброблюваної поверхні і стружки, усадка стружки, наріст на різці і, в кінцевому результаті, висота шорсткості. Точіння з подачею менше 0,12 мм/об не призводить до зниження висоти шорсткості за законом параболи (рис. 5, крива 3), як цього слід було очікувати згідно з теоретичною формулою (1), а викликає лише незначне зменшення шорсткості (крива 2) чи навіть її збільшення (крива 1). У заштрихованій частині відбувається збільшення шорсткості у зв’язку з пружними і пластичними деформаціями металу.
Рис. 5. Залежність шорсткості від подачі
Таким чином, навіть при мінімальній подачі неможна повністю усунути шорсткість обробленої поверхні, яка в цьому випадку суттєво визначається найменшою товщиною шару, що зрізується, і пластичними деформаціями оброблюваного матеріалу.
На рис. 5 показано, що при чистовому і тонкому точінні вуглецевих сталей зміна подачі від 0,02 до 0,1 мм/об мало впливає на висоту шорсткості. Нерівності поверхні в цьому випадку створюються не стільки під впливом геометричних причин, скільки в результаті пружних і пластичних деформацій, швидкості різання та радіуса заокруглення різального леза різця. У зв’язку з цим для забезпечення найменшої шорсткості обробленої поверхні і високої продуктивності чистове точіння вуглецевих конструкційних сталей потрібно проводити при S = 0,05÷0,12 мм/об.