4.1. ГЕОМЕТРИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ОБРАБАТЫВАЕМОЙ ПОВЕРХНОСТИ

ГЛАВА 4. КАЧЕСТВО ПОВЕРХНОСТИ ДЕТАЛЕЙ МАШИН

Надежность и долговечность деталей машин зависят не только от точности их обработки, но и в большой степени от качества поверхности. Качество поверхности определяется ее геометрическими характеристиками и физико-механическими свойствами поверхностного слоя.

4.1. ГЕОМЕТРИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ОБРАБАТЫВАЕМОЙ ПОВЕРХНОСТИ

К геометрическим характеристикам обработанной поверхности относятся шероховатость, волнистость и направление неровностей обработки. Под шероховатостью обработанной поверхности понимается совокупность неровностей с относительно малыми шагами на базовой длине. Волнистость представляет собой совокупность периодически чередующихся неровностей с относительно большим шагом, превышающим принимаемую при измерении шероховатости базовую длину. Она занимает промежуточное положение между шероховатостью и отклонениями формы поверхности. Условным разграничением понятий шероховатости и волнистости является отношение шага к высоте неровностей; для шероховатости l/h <50; для волнистости L/Hв составляет от 50 до 1000 (рис. 4.1).

Рис. 4.1. Шероховатость и волнистость поверхности

Шероховатость поверхности. В результате обработки резанием на

поверхности детали остаются следы воздействия режущей кромки инструмента в виде выступов и впадин, различных по форме и размерам. Шероховатость является одной из основных характеристик качества поверхности (СТ СЭВ 638—77 и ГОСТ 2789—73). Числовые значения шероховатости поверхности определяются от единой базы, за которую принимается средняя линия профиля.

Количественно шероховатость поверхности оценивается высотными и шаговыми параметрами. К высотным параметрам относят среднее арифметическое отклонение профиля Ra, являющееся предпочтительным параметром; высоту неровностей профиля Rz по десяти точкам; наибольшую высоту неровностей профиля Кmах. К шаговым параметрам относят средний шаг неровностей профиля Smy средний шаг неровностей профиля по вершинам 5, относительную опорную длину профиля tp. Шаговые параметры (Sm, S и tp) введены для учета различной формы и взаимного расположения характерных точек поверхности. Параметр tp комплексно характеризует высоту и форму неровностей и позволяет судить о фактической площади контакта поверхностей.

Выбор параметров шероховатости поверхности зависит от конструкции детали и функционального назначения ее поверхностей и их конструктивных особенностей. Обозначение шероховатости поверхностей и правила нанесения их на чертежи регламентирует ГОСТ 2.309—73.

Оценка шероховатости поверхности может осуществляться качественными и количественными методами. Качественные методы оценки основаны на сравнении обработанной поверхности с образцами. Количественные методы оценки основаны на измерении микронеровностей специальными приборами, которые разделяют на контактные (профилографы и профилометры) и бесконтактные (оптические) .

На шероховатость поверхности оказывают влияние: скорость

резания, подача, глубина резания, геометрия и состояние режущей части инструмента, свойства обрабатываемого материала и материал инструмента, вид охлаждающей жидкости и др.

Скорость резания оказывает существенное влияние на образование шероховатости поверхности. При скорости резания 20— 40 м/мин стальных заготовок высота микронеровностей достигает наибольшего значения, что связано с увеличенным периодическим образованием и разрушением нароста на режущей части инструмента. При дальнейшем увеличении скорости резания шероховатость постепенно уменьшается.

Подача оказывает также существенное влияние, на высоту микронеровностей. При малых подачах (не более 0,2 мм/об) шероховатость поверхности изменяется незначительно. При подачах свыше 0,2 мм/об микронеровности обработанной поверхности возрастают более интенсивно.

Глубина резания незначительно влияет на высоту неровностей, и практически ее можно не учитывать.

Смазочно-охлаждающие жидкости уменьшают шероховатость и повышают стойкость инструмента. Применение минеральных и растительных масел уменьшает высоту микронеровностей до 40% по сравнению с обработкой без охлаждения.

Значительное влияние на шероховатость поверхности оказывает состояние режущей части инструмента: неровности и зазубрины на режущем лезвии инструмента и его затупление.

На шероховатость поверхности оказывают влияние химический состав и структура материала заготовки. Увеличение содержания углерода в стали снижает шероховатость поверхности. Положительный эффект дает применение сталей с повышенным содержанием серы, с присадкой свинца.

Волнистость поверхности. Причиной появления волнистости является вибрация, возникающая при определенных условиях механической обработки. Волнистость поверхности до настоящего времени не стандартизирована, и при ее назначении руководствуются отраслевыми нормалями или рекомендацией СЭВ (PC 3951—73). Волнистость характеризуется: высотой WZ наибольшей высотой Wmax и средним шагом Sw волны; профиль волны близок к синусоидальному. На практике используют высоту волны и ее шаг. Для количественной оценки параметров волнистости используют круг-ломеры, специальные профилографы с удлиненной трассой и интерференционные приборы.

Направление неровностей. В отдельных случаях шероховатость регламентируют направлением неровностей. Направление неровностей влияет на совместный контакт сопряженных поверхностей. Например, для поверхностей скольжения совпадение направления штрихов обработки с направлением скольжения уменьшает износ. В соответствии с требованиями СТ СЭВ 638—77 и ГОСТ 2789—73 существует шесть направлений неровностей: параллельное, перпендикулярное, перекрещивающееся, произвольное, кругообразное, радиальное. В каждом конкретном случае оптимальный выбор направленности неровностей зависит от определенных условий эксплуатации.

содержание .. 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 ..