Факторы, влияющие на качество поверхности

Шероховатость поверхности зависит от метода и режима обработки, качества применяемого режущего инструмента, жесткости технологической систем, физико-механических свойств обрабатываемого материала, вида применяемой смазывающе-охлаждающей жидкости, вибрации технологической системы и других факторов.

Каждому методу обработки (точение, шлифование и др.) соответствует свой диапазон получаемой шероховатости поверхности.

Ниже приведены значения шероховатости, получаемой при различных методах обработки, стали и серого чугуна с параметрами и экономической точности

Из сопоставления этих значений можно увидеть их взаимосвязь: чем выше точность получаемого размера, тем меньше шероховатость поверхности.

При обработке заготовок лезвийным инструментом шероховатость поверхности зависит от скорости резания и подачи.

Рис. 6.5. Зависимость шероховатости от: а) – скорости резания при точении 1-стали и 2-чугуна; б) - подачи (при точении стали 45 резцом с радиусом закругления вершины 2,5 мм)

Установлено, что после обтачивания стальной заготовки со скоростью резания около 20 м/мин наблюдается наибольшая шероховатость что связано с явлением активного образования нароста на режущей части резца. При скорости резания свыше 80 м/мин образование нароста практически прекращается.

При обработке заготовок абразивным инструментом шероховатость поверхности снижается с уменьшением зернистости и повышением твердости шлифовального круга, повышением скорости резания уменьшением продольной поперечной подач.

Рис. 6.6. Структура поверхностного слоя

Физико-механические свойства поверхностного слоя деталей и заготовок в значительной мере зависят от воздействия тепловых и силовых факторов в процессе обработки. Поверхностный слои обработанной стальной заготовки состоит из трех зон (рис. 6.6): I - зоны выраженной деформации, характеризуемой искажением кристаллической решетки, дроблением зерен и повышенной твердостью;

II - зоны деформации, характеризуемой вытянутыми зернами и снижением твердости по сравнению с первой зоной; III - переходной зоны (зоны постепенного перехода и структуре основного металла).

Исходные заготовки из стали, подученные ковкой, литьем или прокатом, имеют поверхностный слой, состоящий из обезуглероженной зоны и переходной зоны, т.е. зоны с частичны; обезуглероживанием. Например, заготовки, полученные горячей штамповкой, имеют обезглероженный слой в пределах 150 - 300 мкм, а полученные свободной ковкой - от 500 до 1000 мкм.

-- При обработке стальных заготовок резанием глубина деформации распространяется до 100 – 300 мкм. У чугунных заготовок глубина распространения деформации незначительна (до 15 мкм).

При механической обработке металлов деформация поверхностного слоя сопровождается упрочнением (наклепом) этого слоя. С увеличением глубины резания и подачи глубина наклепанного слоя возрастает. Так, например, при черновом течении глубина наклепа составляет 200 - 500 мкм, при чистовом точении 25 - 30 мкм, при шлифовании 15 - 20 мкм и при очень тонкой обработке 1-2 мкм.

При шлифовании деталей доминирующим фактором является тепловой служащий причиной появление в поверхностно слое обрабатываемого металла растягивающих напряжений. Появление растягивающих напряжений связано с быстрым нагреванием поверхностного слоя в зоне контакта металла детали со шлифовальным кругом. После прохождения шлифовального круга металл, охлаждаясь стремится вызывая растягивающие напряжения. При шлифовании с выхаживанием растягивающие напряжение уменьшаются и возникают сжимающие.