ВЛИЯНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ НА КАЧЕСТВО ПОВЕРХНОСТИ

На качество поверхности в процессе механической обработки оказывают влияние свойства обрабатывае­мого материала, режимы резания, геометрические пара­метры инструмента и другие факторы.

Обрабатываемый материал. Шероховатость поверхности зависит от структуры и деформации материала, состояния его поверхностного слоя и т, п.

После обработки у вязких металлов шероховатость при прочих равных условиях получается больше, чем у хрупких металлов. Шероховатость поверхности умень­шается, если стальные заготовки предварительно под­вергаются термической обработке. Например, после нор­мализации углеродистой конструкционной стали марки 45 шероховатость уменьшается почти в 2 раза.

Наклеп на поверхностном слое металла' способствует уменьшению шероховатости поверхности.

В результате деформаций, возникающих в поверх­ностном слое металла в процессе резания, дно впадины и вершина выступа после прохода инструмента под­нимаются. Соотношения разнохарактерных деформаций, возникающих при обработке любой поверхности, не остаются постоянными, и поэтому на разных участках поверхности то вершины выступов поднимаются больше, чем дно впадины, то наоборот. Это приводит к различ­ной шероховатости поверхности в отдельных местах, т. е, к снижению ее качества.

Режимы резания. Шероховатость поверхности резко возрастает с увеличением подачи. При увеличении подачи увеличивается и глубина наклепа. При точении резцами с широкой режущей кромкой продольная по­дача не влияет на шероховатость поверхности.

Необходимо отметить, что при малых подачах умень­шение подачи незначительно сказывается на снижении шероховатости. Поэтому при чистовом точении практи­чески бесцельно уменьшать подачи ниже 0,05— 0,15 мм/об.

Глубина резания не влияет на шероховатость поверх­ности.

При очень малых глубинах резания (t=0,02— 0,04 мм) из-за притупления режущей кромки инстру­мент перестает нормально резать, и возникающие при этом вибрации резко увеличивают шероховатость.

Рис. 51. График зависимости шероховатости поверхности от скорости резания.

На шероховатость поверхности оказывает воздействие скорость резания. При низких скоростях резания нарост отсутствует, и шероховатость бывает незначительной. При скоростях резания порядка v = 20—30 м/мин, когда нарост достигает наибольшей величины, шероховатость возрастает. При дальнейшем повышении скоростей ре­зания (при прочих неизменных условиях) шероховатость поверхности уменьшается. Она станет стабильной, когда скорость резания достигнет более 100—150 м/мин.

На рис. 51 приведен график зависимости шерохова­тости поверхности ^_г от скорости резания. Высота не­ровностей до линии ab образуется в результате дей­ствия других причин, а увеличение шероховатости выше линии ab происходит из-за наростообразования.

Глубина наклепа возрастает с увеличением скорости резания, но при скоростях резания выше 200 м/мин она уменьшается.

Шероховатость поверхности увеличивается при свер­лении со скоростями резания v = 15—25 м/мин, а при зенкеровании — V = 20—30 м/мин. Наименьшая шерохо­ватость поверхности при развертывании получаете*} при v=4—8 м/мин.

Геометрические параметры режущего инструмента также влияют на шероховатость поверхности. С увели­чением радиуса при вершине резца шероховатость поверхности уменьшается. Эта зависимость наблюдается особенно резко в области малых радиусов (1—4 мм), но можно получить хорошие результаты и при работе резцами с радиусом 50—100 мм.

Углы в плане оказывают влияние на шероховатость поверхности в том случае, если резец работает не только закругленной вершиной, но и прямолинейными участ­ками главной и вспомогательной режущих кромок. С уменьшением вспомогательного угла в плане шеро­ховатость уменьшается, причем при малых углах более резко. Но практически при φ1 = 0 шероховатость поверхности все-таки остается.

Кроме того, при φ1 = 0 на величину шероховатости значительно влияет и такой фактор, как, например, не­возможность установки вспомогательной режущей кром­ки строго параллельно движению подачи. Тем не менее при очень малых углах в плане можно получить весьма чистую поверхность даже при больших подачах. Глав­ный угол в плане влияет на шероховатость поверхности аналогично вспомогательному. Широкие резцы даже при подачах б мм/об и более при чистовом точении дают весьма чистую поверхность — не ниже 7-го'класса.

Величина переднего угла ^ в небольшой степени влияет на шероховатость поверхности. Но это влияние не связано с геометрическими соображениями, а происхо­дит главным образом за счет изменения условий дефор­мации металла. Так как с увеличением переднего угла деформация металла уменьшается, то будет иметь место и некоторое уменьшение шероховатости.

Задний угол а также оказывает некоторое влияние на шероховатость поверхности. При малых значениях заднего угла (α = 2—30°) шероховатость поверхности меньше, чем при больших (α =12—15°). Это объясняет­ся, во-первых, тем, что при малых задних углах умень­шается износ инструмента и дольше сохраняются правильность формы и чистота контактных участков задней поверхности, а, во-вторых, тем, что нарост, получаю­щийся на инструменте и систематически срываемый стружкой, при малых задних углах будет связан толь­ко с передней поверхностью, а при больших величи­нах частично будет связан также и с задней поверх­ностью.

Чистота обработанной поверхности зависит от каче­ства доводки резца. Опыты многих исследователей по­казали, что низкое качество режущей кромки резца как следствие неудовлетворительной его доводки переносит­ся на обработанную поверхность в увеличенном виде. Особенно это заметно при чистовой обработке инстру­ментами с широкой режущей кромкой — развертками, протяжками, широкими резцами. Затупление режущего инструмента также неблагоприятно отражается на чи­стоте обработанной поверхности.

Жесткость технологической системы оказывает суще­ственное влияние на шероховатость поверхности. При недостаточной жесткости системы в процессе резания возникают вибрации, которые усиливают шероховатость поверхности.

При неизменной характеристике жесткости станка и инструмента шероховатость поверхности зависит от формы и размеров заготовки, а также от способа за­крепления ее. При консольном закреплении шерохова­тость увеличивается на свободном конце заготовки; при обработке в центрах с вращающимся задним центром шероховатость поверхности возрастает у заднего центра при длине заготовки l до 15d (диаметров). А при большей длине заготовки шероховатость поверхности увеличивается от заднего центра к середине ее длины и за­тем уменьшается по мере приближения к переднему центру. Шероховатость изменяется также при креплении заготовки в патроне с поддержкой задним вращающим­ся центром.

Смазочно-охлаждающая жидкость. Значительное влияние на процесс образования неровностей поверх­ности оказывает применяемый при ее обработке состав охлаждающей жидкости. Наилучшие результаты полу­чаются, если в охлаждающей жидкости содержатся минеральные масла и другие вещества, повышающие ее смазочные свойства.