В технике под поверхностью детали понимают наружный слой, который по строению и другим физическим свойствам отличается от внутренней части. Комплекс свойств, приобретаемых поверхностью детали в результате ее изготовления, характеризуется обобщенным понятием «качество поверхности». Качество поверхности детали можно характеризовать физико-механическими и физико-химическими свойствами, а также макро-, микрогеометрией и волнистостью поверхности. Оно формируется в процессе обработки детали в результате воздействия на поверхностный слой режущего инструмента и зависит от свойств обрабатываемого материала, режимов обработки, геометрии и режущих способностей инструмента и других технологических факторов. Физико-механические свойства поверхностного слоя определяются твердостью, структурными и фазовыми превращениями, величиной и глубиной остаточных напряжений и деформаций кристаллической решетки. Физико-химические…

Режущие кромки инструмента оставляют неровности в виде выступов и впадин различной формы и размеров, то есть поверхность является шероховатой. Шероховатость поверхности является одной из основных геометрических характеристик качества поверхности деталей, оказывающей существенное влияние на их эксплуатационные свойства. Термины и определения основных понятий по шероховатости поверхности установлены ГОСТ 25142-82 и ГОСТ 2789-73. Требования к шероховатости поверхности должны быть обоснованными и устанавливаться исходя из функционального назначения, конструктивных особенностей и условий работы детали. Поэтому правильное назначение этих требований имеет большое экономическое значение, поскольку с повышением качества поверхности стоимость обработки существенно возрастает.

Шероховатостью поверхности называется совокупность неровностей с относительно малыми шагами на базовой длине исследуемого участка. Иногда сочетание выступов и впадин полученной поверхности называют микронеровностями или микрогеометрией. Шероховатость обработанной поверхности является следствием пластической деформации поверхностного слоя детали при образовании стружки, копирования неровностей режущих кромок инструмента и трения его о заготовку, вырывания с поверхности частиц материала и других причин. Существенное влияние на шероховатость поверхности оказывают механические свойства обрабатываемого материала. Вязкие и пластичные материалы (например, низкоуглеродистые стали) дают при их обработке резанием значительно большую шероховатость. При снижении пластичности величина шероховатости уменьшается. Более твердые и хрупкие материалы (например, автоматные стали) после их обработки резанием имеют…

Физико-механические свойства и структура поверхностного слоя существенно отличаются от исходного материала. Это обусловлено воздействием на обрабатываемую поверхность заготовки силовых и тепловых факторов. После механической обработки стальной заготовки структура ее поверхностного слоя изменяется. Значительные деформации металла в зоне резания вызывают повышение его твердости и предела прочности и одновременное снижение пластичности. Как известно, это явление называется наклепом. Интенсивность и глубина распространения наклепа возрастают с увеличением сил резания и с повышением степени пластической деформации металла поверхностного слоя. Одновременно с упрочнением под влиянием нагрева зоны резания в металле поверхностного слоя протекают процессы разупрочнения и отдыха, возвращающие металл в его первоначальное ненаклепанное состояние. Степень и…

При этом каждому методу обработки соответствует определенный диапазон шероховатостей. Из параметров режимов резания наибольшее влияние на величину шероховатости оказывает скорость резания и подача. При этом влияние скорости резания на шероховатость в значительной степени сказывается при обработке достаточно пластичных материалов, склонных к образованию нароста (например, низкоуглеродистых конструкционных сталей), поскольку нарост изменяет форму режущей кромки инструмента. Поэтому вязкие и пластичные материалы дают при обработке резанием грубые и шероховатые поверхности. Наиболее интенсивное образование нароста наблюдается при скорости резания около 30 м/мин. Повышение скорости резания приводит к увеличению выделяемой в зоне резания теплоты, вследствие чего прочность нароста снижается, и он разрушается. В зоне скоростей…

Другим параметром режима резания, оказывающим существенное влияние на шероховатость, является подача. Практика механической обработки  показывает,  что  при  точении сталей с подачами от 0,01 до 0,15 мм/об, характерными для чистового точения, изменение подачи мало влияет на величину шероховатости. Однако при переходе в область более крупных подач (более 0,15 мм/об) шероховатость обработанной поверхности резко возрастает. Поэтому при отделочном точении стандартными проходными резцами с небольшим радиусом закругления подачу целесообразно принимать в пределах 0,09…0,12 мм/об. При точении широкими резцами с переходной кромкой 2…3 мм с углом φ1 равным 0 шероховатость поверхности от величины подачи не зависит. Это обстоятельство позволяет повысить производительность отделочных операций. При…

Следует отметить, что во многих случаях шероховатость возникает в результате одновременного и почти равнозначного воздействия всех рассмотренных факторов и вследствие этого не имеет четко выраженных закономерностей. На качество обработанной поверхности существенное влияние оказывает микрогеометрия и износ режущих инструментов. Микрогеометрия поверхности режущих элементов инструмента копируется на обработанной поверхности, ухудшая ее качество. Поэтому режущие поверхности резцов должны быть тщательно заточены и доведены абразивными алмазными кругами. Существенное влияние на шероховатость поверхности оказывает геометрия инструмента. В частности, с увеличением радиуса вершины резца r шероховатость уменьшается при условии жесткой и виброустойчивой технологической системы. Минимальная шероховатость обработанной поверхности обеспечивается при величине главного угла в плане φ=75…90о…

Применение этих жидкостей обеспечивает интенсивный отвод тепла из зоны резания, снижает трение, затрудняет образование нароста, замедляет износ инструментов, что впоследствии положительно сказывается на качестве обработанной поверхности. Соответствующим выбором смазочно-охлаждающих жидкостей можно существенно уменьшить шероховатость и повысить стойкость инструмента. Путем применения минеральных осерненных и растительных масел высота микронеровностей уменьшается на 25…40% по сравнению с обработкой без охлаждения. Шероховатость поверхности при шлифовании можно уменьшить тщательной фильтрацией охлаждающей жидкости от абразивных частиц. Важное значение на качество поверхности оказывает ее волнистость. При этом под волнистостью поверхности понимают совокупность более или менее регулярно чередующихся неровностей с относительно большим шагом, значительно превышающим принимаемую при измерении шероховатости…

В качестве критерия для разграничения шероховатости и волнистости используется величина отношения шага к высоте неровностей. Для шероховатости l/Н < 50; для волнистости L/Нв = 50…1000. Волнистость поверхности образуется в результате неравномерности подачи при точении и шлифовании, отклонения от плоскостности направляющих, наличии неуравновешенных масс, искажения формы шлифовального круга в процессе его работы и других факторов. Шероховатость и волнистость поверхности взаимосвязаны с точностью размеров. Высокой точности размеров всегда соответствуют малые значения шероховатости и волнистости поверхности. Шероховатость поверхности при конструировании назначается в зависимости от точности размеров и точности формы. Если допуск формы более 60% от допуска размера (ряд а), то Rа≤0,05Тр, Rz≤0,02Тр, если…

Зная влияние технологических факторов на качество поверхности, можно назначать условия обработки, обеспечивающие достижение заданных надежности и долговечности деталей машин в процессе их эксплуатации. Существенное влияние оказывает шероховатость на условия сухого или граничного трения между сопрягаемыми поверхностями. Сухое трение возникает из-за того, что при малых зазорах при малой шероховатости смазка выдавливается из зоны трения. В результате в зонах непосредственного контакта поверхностей образуются прочные металлические связи, то есть происходит их схватывание, обусловливающее интенсивный износ деталей.