Реферат: Шорсткість поверхні
За численними дослідженнями встановлено, що при звичайному точінні вплив глибини різання на шорсткість мізерний і практично може не прийматись до уваги. При зменшенні глибини різання до 0,02 мм (внаслідок наявності на різальній кромці заокруглення) нормальне різання припиняється і різець, відтискаючись від заготовки, починає ковзати по оброблюваній поверхні, періодично врізаючись в неї і вириваючи окремі ділянки. Тому глибину різання при роботі звичайними різцями не потрібно брати дуже малою.
При глибинах різання менших за подачу перша геометрично впливає на висоту шорсткості. В цьому випадку зменшення глибини різання знижує висоту шорсткості.
Оброблюваний матеріал і його структура суттєво впливають на характер і висоту нерівностей обробленої поверхні. Більш в’язкі та пластичні матеріали (наприклад, маловуглецеві сталі) схильні до пластичних деформацій, дають при їх обробці різанням грубі та шорсткі поверхні.
Шорсткість обробленої поверхні зменшується при переході від структури феритоперлиту до трооститу і трооститомартенситу. Ферит, як складова структура сталі, є м’яким, в’язким і таким, що легко деформується, при обробці різанням він має схильність до утворення нерівностей. З точки зору отримання поверхні з мінімальною шорсткістю, виявляються надзвичайно несприятливими структури з неоднорідними зернами, а саме: структури так званого глобулярного перлиту, що складаються з круглих зерен цементиту, розсіяних по основній масі фериту.
Значно менша шорсткість утворюється при обробці сталі після нормалізації та відпущення, яка має однорідну і дрібнозернисту структуру. У зв’язку з цим для отримання при механічній обробці мінімальної шорсткості рекомендується попередня нормалізація вуглецевої сталі при 850–870 °С або (у випадку полегшити умови різання і підвищити стійкість різального інструмента) відпалювання при 900 °С протягом 5 годин.
Встановлено, що зі збільшенням твердості оброблюваного матеріалу висота шорсткості знижується. При цьому одночасно зменшується залежність висоти шорсткості від швидкості різання і при твердості 500НВ вплив швидкості майже відсутній. На основі цих досліджень рекомендується проводити попередню термообробку конструкційних сталей, що підвищує їх твердість.
Вплив швидкості різання та твердості на висоту шорсткості вуглецевих сталей помітно проявляється лише в зоні порівняно невеликих швидкостей різання. При перевищенні швидкості різання 140 м/хв залежність висоти шорсткості від твердості помітно послаблюється. Це пояснюється тим, що при швидкості різання 140 м/хв і вище температура оброблюваного матеріалу досягає 840 °С. При такій температурі механічні властивості сталей різної початкової твердості вирівнюються, в результаті чого висота шорсткості стабілізується і практично не залежить від зміни швидкості різання.
Зниження в’язкості оброблюваного матеріалу за рахунок наклепу поверхневого шару також сприяє зменшенню шорсткості обробленої поверхні. На практиці це явище спостерігається при розвертанні отворів після зенкування, що утворює помітний наклеп обробленої поверхні. Якщо припуск, залишений на розвертання, менший глибини наклепаного зенкуванням більш крихкого поверхневого шару, то в результаті розвертання отримується поверхня з мінімальними нерівностями.
Зміна хімічного складу оброблюваного матеріалу, що відбивається на його в’язкості, в свою чергу впливає на розміри шорсткості обробленої поверхні заготовок як з кольорових сплавів, так і зі сталей.
Застосування МОР , що запобігає схоплюванню, зменшує тертя та полегшує процес стружкоутворення, сприяє зниженню висоти нерівностей поверхні.
4. Вібрації різального інструмента, верстата і заготовки
В процесі різання виникають вимушені коливання технологічної системи, які викликаються дією зовнішніх сил, і автоколивань системи, поява яких пов’язана з періодичним зміцненням (наклепом) шару металу, що зрізується, і зміною умов тертя чи різання. Вимушені коливання системи обумовлюються дефектами окремих механізмів верстата (неточність зубчастих передач, погане балансування частин що, обертаються, надзвичайні зазори у підшипниках тощо), які є причиною нерівномірності його руху.
Вібрація леза різального інструмента відносно оброблюваної поверхні є додатковим джерелом збільшення шорсткості обробленої поверхні. Очевидно, що висота шорсткості поверхні буде тим значніша, чим більша подвоєна амплітуда коливань леза інструмента відносно оброблюваної поверхні.
Суттєво впливає на шорсткість оброблюваної поверхні стан верстата. Нові і добре відрегульовані верстати, встановлені на масивних фундаментах чи на віброопорах, добре ізольовані від вібрацій іншого обладнання, забезпечують мінімальну шорсткість.
Дуже важливим є створення достатньо високої жорсткості пристроїв для закріплення заготовок і допоміжних інструментів для встановлення різального інструмента. Наприклад, у випадку обробки заготовок на револьверному верстаті з прутка із закріпленням останнього в трикулачковому самоцентруючому патроні висота шорсткості обробленої поверхні на 30–40 % вища, ніж при затисканні прутка в нормальному цанговому патроні, який має більшу поверхню зіткнення із заготовкою і тому створює більшу її стійкість. Щоб запобігти появі вібрації вільного кінця прутка (який має звичайно діаметр на 3–4 мм менший отвору шпинделя), застосовують спеціальне центруюче кільце, яке закріплюється на лівому кінці шпинделя. Такі вібрації легко передаються на оброблювану поверхню і викликають збільшення шорсткості на 70–120%.
Особливо відбивається вібрація технологічної системи на шорсткості обробленої поверхні при тонкому розточуванні на алмазно-розточувальних верстатах. При цьому зі зменшенням жорсткості та збільшенням піддатливості її технологічної системи амплітуда коливань вершини різця зростає, викликаючи відповідне підвищення зношування різця (рис. 6, а ). Збільшення амплітуд коливань із зростанням піддатливості технологічної системи і збільшення глибини різання, а отже, і збільшення ширини леза супроводжується зростанням шорсткості обробленої поверхні (рис. 6, б ).
Рис. 6. Вплив податливості технологічної системи алмазно-розточувального верстата : а – на амплітуду коливань (1) і зношування інструменту (2) ; б – на шорсткість поверхні заготовки зі сталі 20Х, обробленої при V = 100м/хв ; S = 0,14мм/об
При роботі на алмазно-розточувальних верстатах жорсткість технологічної системи зменшується зі збільшенням відношення довжини L розточувальної борштанги до її діаметра D. При зниженні жорсткості борштанги і збільшенні L/D шорсткість обробленої поверхні зростає. Наприклад, при розточуванні отворів Æ30 мм в деталях зі сталі 20Х на алмазно-розточувальному верстаті 2706 при V= 250 м/хв, S = 0,02 мм/об, t = 0,1 мм і L/D = 2 шорсткість поверхні Ra = 0,8 мкм, при L/D = 4 значення Ra = 1,35 мкм і при L/D = 5 значення Ra = 1,6 мкм.
Нерівномірність припуску, що знімається при тонкому розточуванні і обумовлює коливання сил різання, також може стати причиною вібрації технологічної системи, що збільшує шорсткість обробленої поверхні.
Формування шорсткості поверхні при різних видах механічної обробки (фрезеруванні, свердлінні, шліфуванні, викінчуванні тощо) підкоряється взагалі тим же закономірностям, що і при точінні. Характер цих закономірностей видозмінюється в залежності від зміни співвідношення впливу геометричних причин, пластичних деформацій та вібрацій, пов’язаних з особливостями окремих видів механічної обробки.
Використана література
1. Бондаренко С.Г. Розмірні розрахунки механоскладального виробництва.– К. 1993. – 544 с.
2. Маталин А.А. Технология машиностроения.– Л. – М., 1985. – 496 с.
3 Основы технологии машиностроения / Под ред. В.С. Корсакова – М., 1977. – 416 с.
4. Справочник технолога-машиностроителя / Под. ред. А.Г. Косиловой, О.К Мищерякова. Т. 1. – М.. 1985. – 655 с.
5. Руденко П.А., Шуба В.А и др. Отделочные операции в машиностроении. – К.: Техника, 1990. – 150 с.