Здавалка
Главная | Обратная связь

Влияние факторов на величину шероховатости



При обработке различных материалов высота неровностей тесно связана с интенсивностью износа инструмента. Те факторы (скорость и глубина резания, передний и задний углы инструмента, марка инструментального материала, ширина фаски по задней поверхности, диаметр обрабатываемой детали, жесткость системы СПИД и др.), которые при изменении снижают интенсивность износа инструмента, уменьшают и высоту неровностей обработанной поверхности.

 

Влияние скорости резания

Выбор той или иной скорости резания определяется требуемой стойкостью режущего инструмента и требованиями к точности и шероховатости обработанной поверхности.

Работа на низких скоростях резания, при которых нарост не образуется, приводит к получению меньшей шероховатости. При повышении скорости резания высота неровностей возрастает, достигая при v = 20-30 м/мин максимального значения. При указанных скоростях наблюдается максимальное развитие нароста, и он становится наиболее устойчивым. Вершина нароста, выступая впереди лезвия резца и ниже линии резца, увеличивает шероховатость лезвия, формулирующего обработанную поверхность, оставляет на поверхности среза глубокие борозды и разрывы. Дальнейшее повышение скорости резания приводит к уменьшению наростообразования и высоты неровностей обработанной поверхности. В зоне скоростей резания за пределами наростообразования высота неровностей наименьшая, и дальнейшее повышение скорости резания на высоту неровностей влияет незначительно.

Различными исследователями установлены взаимные связи между высотой неровностей обработанной поверхности, с одной стороны, и усадкой стружки, силами резания и высотой нароста, с другой стороны. Важное значение для понимания и объяснения характера зависимостей имеет установление взаимо­связи между высотой неровности и интенсивностью износа инструмента.

Между трением и шероховатостью поверхности при резании металлов существует взаимная связь. Повышение скорости резания, приводящее к уменьшению явлений адгезии, наростообразования и интенсивности износа инструмента, также снижает и высоту неровностей обработанной поверхности. При работе на высоких скоростях резания наблюдается более интенсивный диффузионный износ режущего инструмента. Формообразующая часть режущего лезвия в этом случае быстрее, чем при работе на оптимальной скорости резания, становится более шероховатой. Повышение скорости резания в этом случае может привести к повышению сил резания, коэффициента тре­ния, глубины и степени наклепа поверхностного слоя и высоты неровностей обработанной поверхности.

Кроме того, высота неровностей зависит от интенсивности размерного износа резца. Чем выше интенсивность износа инструмента, тем больше и высота неровностей обработанной поверхности.

Таким образом, параметрические уравнения максимальной размерной стойкости инструмента, предназначенные для выбора скоростей резания, являющихся оптимальными по интенсивности износа и размерной стойкости инструмента, могут одновременно использоваться также и для выбора скоростей резания, являющихся оптимальными по шероховатости обработанной поверхности.

 

Влияние подачи и радиуса при вершине резца

Подача является важным элементом режима резания, влияющим на производительность процесса обработки. При чистовой обработке повышение подачи чаще ограничивается шероховатостью обработанной поверхности. Высота неровностей, измеренная на детали, может существенно отличаться от расчетной высоты неровностей, особенно при работе на малых подачах. При постоянной скорости резания повышение подачи приводит к росту темпе­ратуры контактных поверхностей. При повышении подачи приходится снижать скорость резания, иначе стойкость инструмента оказывается совершенно недостаточной.

С повышением подачи при сохранении постоянства оптималь­ной температуры резания ширина контакта стружки с передней поверхностью с и нормальное напряжение на передней поверхности увеличиваются, а усадка стружки и касательные напряжения на передней поверхности снижаются. Нормальные напряжения и касательные напряжения на задней поверхности при повышении подачи уменьшаются, а коэффициент трения по задней поверхности остается постоянным. Скорость размерного износа и величина оптимального поверхностного относительного износа при повышении подачи также снижаются.

Снижение усадки стружки повышает высоту неровностей. Металл, превращаемый в стружку, подвергается усадке не только по толщине, но и по ширине. Увеличенная по ширине стружка при сходе по передней поверхности непрерывно срывает (срезает) вершины гребешков, образуемых на поверхности среза. Под влия­нием срыва вершин гребешков общая высота неровностей умень­шается. Чем больше усадка стружки, тем больше ее уширение и значительнее уменьшается высота неровностей. Следовательно, повышение подачи как фактор, уменьшающий усадку стружки, должно увеличивать высоту неровностей. Зависимость Ra=f(S) будет зависеть от суммарного влияния факторов.

Таким образом, уменьшение подачи ниже критической на высоту неровностей заметно не влияет, но сопровождается повышением интенсивности износа инструмента и снижением производительности обработки. Величина зависит от радиуса при вершине резца, свойств инструментального материала и качества заточки. Правильный выбор радиуса закругления вершины резца позволяет повысить производительность чистовой обработки (так как появляется возможность применения больших подач) и раз­мерную стойкость инструмента при сохранении заданной высоты неровностей обработанной поверхности.

 

Влияние глубины резания

Глубина резания как геометрический фактор не может изменять профиль и высоту неровностей обработанной поверхности. Глубина резания влияет на высоту неровностей при изменении температуры резания, условий наростообразования, деформации срезаемого слоя, жесткости системы СПИД, интенсивности срезания и деформации вершин гребешков сходящей стружкой. Но так как глубина резания слабо влияет на температуру резания, усадку стружки и геометрические параметры нароста, то и высота неровностей изменяется незначительно. При работе резцом с ε < 90° изменение глубины резания может существенно влиять на высоту неровностей, что связано с из­менением отношения ширины срезаемого слоя к его толщине, а также жесткости стружки и ее срезающей способности. Глубина резания, являющаяся оптимальной по шероховатости обработанной поверхности, оптимальна и по интенсивности износа инструмента.

Таким образом, изменение глубины резания в пределах 0,5-2,0 мм при сохранении постоянства оптимальной температуры резания на высоту неровностей не влияет.

 

Влияние заднего угла

При увеличении заднего угла инструмента трение по задней поверхности снижается вследствие уменьшения площадки контакта и радиуса округления режущей кромки. Так как величина заднего угла α на процесс деформации срезаемого слоя непосредственно не влияет, то влияние угла на высоту неровностей может проявляться лишь через изменение интенсивности износа вершины резца и условий трения площадки контакта об обработанную поверхность.

При малых задних углах более быстро образуется значительная площадка износа по задней поверхности, чем при больших задних углах. Увеличение площадки износа приводит к росту высоты неровностей. Рост ширины фаски износа не всегда со­провождается увеличением высоты неровностей. В большинстве случаев увеличение заднего угла снижает ширину фаски износа по задней поверхности и высоту неровностей. Но при этом повышается интенсивность радиального износа и с вершины резца изнашивается большой слой материала. Лучшие условия окончательного формирования контура режущего лезвия повышают неровности. Следовательно, влияние заднего угла на высоту неровностей является двойственным и противоречивым. Т.е. с увеличением заднего угла высота неровностей может возрастать, уменьшаться или оста­ваться неизменной.

Таким образом, влияние заднего угла на высоту неровностей необходимо рассматривать с учетом того, какие факторы при установлении характера функции принимаются постоянными. При постоянном пути резания увеличение заднего угла заметно не влияет на высоту неровностей. Увеличение заднего угла при постоянной ширине фаски износа по задней поверхности приводит к росту высоты неровностей, а при постоянном радиальном износе к снижению высоты неровностей.

 

Влияние переднего угла

Передний угол облегчает процесс отделения и отвода стружки. Чем больше передний угол, тем меньше деформация срезаемого слоя, нормальная сила на передней поверхности, температура на поверхностях контакта, радиус округления режущего лезвия, упругая деформация поверхности среза и искажение профиля неровности. Влияние переднего угла на высоту неровностей не превышает 3% и несоизмеримо мало по сравнению с влиянием других факторов.

При работе на высоких скоростях резания (при отсутствии нароста) передний угол незначительно влияет на изменение высоты неровностей. При увеличении переднего угла высота неровностей может повышаться, снижаться и оставаться неизменной. Влияние переднего угла на высоту неровностей изучается параллельно с исследованием интенсивности размерного износа.

Таким образом, при чистовом точении стальных деталей влияние переднего угла на высоту неровностей обработанной поверхности и интенсивность износа резца незначительно.

 

Влияние упругих деформаций

При упругом восстановлении поверхности резания после прохода резца металл поднимается на вершине гребешка и на дне впадины на различную величину, в результате чего фактическая высота неровностей не будет совпадать с расчетной.

Таким образом, главными факторами, влияющими на глубину повторного резания, являются твердость и модуль упругости материала детали. Элементы режима резания при сохранении постоянства степени перекрытия на глубину повторного резания влияют незначительно. На образование неровностей обработанной поверхности влияют упругие деформации поверхности среза и вызываемое ими повтор­ное резание, которое можно определить экспериментом.

 

Влияние твердости материала детали

Между твердостью стали, ее обрабатываемостью и шероховатостью поверхности существует определенная связь. Большинство исследователей считает, что с увеличением твердости обрабатываемого материала происходит закономерное снижение высоты неровностей при прочих равных условиях обработки. Влияние твердости стали на высоту неровностей обработанной поверхности может быть различным, и связано с действием повторного резания в результате упругого восстановления поверхности резания.

Таким образом, влияние твердости стали на высоту неровностей обработанной поверхности необходимо рассматривать при сохранении постоянства оптимальной температуры резания, а не при сохранении постоянства произвольно выбранных скоростей резания. Повышение твердости стали при V=const может приводить как к монотонному снижению, так и к монотонному повышению высоты неровностей. При отсутствии повторного резания и соблюдении постоянства оптимальных температур контакта при точении стальных деталей с различной твердостью обеспечивается получение поверхностей с равной шероховатостью. Но при работе резцом с малой степенью перекрытия и сохранении постоянства оптимальной температуры резания повышение твердости стали повышает высоту неровностей. Такой характер зависимости объясняется тем, что в этом случае снижение величин при повышении твердости стали не в состоянии компенсировать или перекрыть повышения вели­чины за счет упругого восстановления поверхности среза, тогда как при работе резцом с большой степенью перекрытия такая компенсация происходит.

 

Влияние материала режущей части инструмента.

Шероховатость обработанной поверхности в зависимости от материала инструмента при условии сохранения постоянства его геометрических параметров и режимов резания может изменяться вследствие различия сил адгезии и условий трения на поверх­ности контакта, а также разной способности инструментов из различных материалов сохранять форму режущей кромки.

Различная склонность твердых сплавов к адгезионному взаимо­действию с материалом детали сказывается на усадке стружки, среднем коэффициенте трения и силах, действующих на задней поверхности. По влиянию на усадку стружки, силы резания и склонность к слипанию с конструкционными сталями твердые сплавы располагаются в следующей последовательности ВК8, Т5К10, Т15К6, Т30К4. Примерно в той же последователь­ности твердые сплавы располагаются и по влиянию на шерохова­тость обработанной поверхности. При обработке резцами, оснащенными твердым сплавом Т30К4, усадка стружки, силы на задней поверхности и высота неровностей обработанной поверхности наименьшие.

Таким образом, выбор наиболее рациональных марок твердого сплава по высоте неровностей, образующихся на обрабатываемой детали, зависит от используемых скоростей резания.

Контрольные вопросы

1. Раскройте влияние факторов на величину шероховатости.

2. Перечислите основные методы и приборы для измерения шероховатости поверхностей, раскройте особенности их работы?

3.Раскройте влияние параметров режима резания на шероховатость поверхностей?







©2015 arhivinfo.ru Все права принадлежат авторам размещенных материалов.