Реферат Шорсткість поверхні


>Шорсткістьповерхні


1.Загальні заподійвиникненняшорсткості

>різаннявібраціядеформаціяшорсткість

>Всірізноманітніфактори, щообумовлюютьшорсткістьобробленоїповерхні, можнаоб’єднати у трьохосновнігрупи:

· заподій,пов’язані ізгеометрієюпроцесурізання;

· заподій,пов’язані ізпластичною тапружноюдеформаціямиоброблюваногоматеріалу;

· заподій,пов’язані ізвиникненнямвібраційрізальногоінструменту.

>Процесвиникненнянерівностейвнаслідокгеометричних причинприйнятотрактувати яккопіювання наоброблюванійповерхнітраєкторії руху йформирізальних ліз. Згеометричної точкизору величина, форма йвзаємнерозташуваннянерівностей (>напрямокслідівобробки)визначаютьсяформою й станомрізальних ліз йтимиелементами режимурізання, котрівпливають назмінутраєкторії рухурізальних лізвідноснооброблюваноїповерхні.

Урізнихумовахобробкипластичні тапружнідеформаціїоброблюваногоматеріалу йвібраціїспотворюютьгеометричноправильну формунерівностей,порушують їхньогозакономірнийрозподіл наповерхні йсуттєвозбільшують їхньоговисоту. Урядівипадківпластичнідеформації тавібраціївикликаютьпоявупоздовжньоїшорсткості, Якадосягаєзначнихрозмірів, й збільшенняпоперечноїшорсткості.

>Переважно наформуванняшорсткостіповерхнівпливає (як правило) одна ізтрьохзгаданих груп причин, Яка йвизначає характер й величинушорсткості.Проте, в окремихвипадкахшорсткістьвиникає врезультатіодночасної ймайжерівнозначної дії всіхзгаданих причин йвнаслідок цого немаєчітковираженихзакономірностей.


2.Геометричні заподійстворенняшорсткості приточінні

За одиноберт заготівлірізецьпереміщується на величинуподачі P.S1 (>мм/об) й переходити ізположення 2 вположення 1 (рис. 1, а). При цьому наобробленійповерхнізалишаєтьсядеякачастинаметалу, незнятарізцем, й вонастворюєзалишковийгребінецьm.Цілком очевидно, що величина й форманерівностейповерхні, щоскладається ззалишковихгребінців,визначаєтьсяподачею P.S1 йформоюрізальногоінструменту.Наприклад, призменшенніподачі дозначення P.S2висотанерівностей R>zзнижується до (рис. 1, б).Змінакутів й1 впланівпливає не так нависоту, але й і на формунерівностейповерхні (рис. 1, в). Привикористаннірізців ззаокругленоювершиноюдостатньо великогорадіусаr1 форманерівностейстаєвідповіднотакожзаокругленою (рис. 1, р). При цьому збільшеннярадіусазаокругленнявершинирізця доr2призводить дозменшеннявисоти R>zшорсткості (рис. 1, буд).

>Рис. 1.Геометричні заподійутворенняшорсткості под годинуточіння

>Виходячи ізнаведенихміркуваньгеометричного характеру, проф.Чебишев В.Л.запропонуваввизначативисоту R>zнерівностей приобробцірізцем взалежності відподачі P.S йрадіусаrзаокругленнявершинирізця заформулою:

.                                                                        (1)

Упроцесіствореннянерівностей приточіннірізцями ізневеликимирадіусамизаокруглення й із великими подачамиберуть доля не лишекриволінійначастинарізальної крайкирізця,створенарадіусомrзаокруглення, але й іпрямолінійнаділянкарізальноголеза (рис. 1, е) [2]. У цьомувипадку у формулуЧебишева В.Л.включаютьзначенняголовнихкутів й1 вплані:

.

>Якщошорсткістьформуєтьсяповністюзаокругленоючастиноюрізальної крайки, товисотамікронерівностейможе бутивизначена заформулою:

.

>Якщо привиготовленнірізця чи впроцесі йогоексплуатації на йоголезахутворюютьсявищерблення, то смердоті безпосередньо впідвищенняшорсткостіповерхні.

Запрактичнимиданими призатупленнірізальногоінструмента йпояві наньомувищербленьшорсткістьобробленоїповерхні приточіннізростає на 50–60 %, прифрезеруванніциліндричними фрезами – на 100–115 %, прифрезеруванніторцевими фрезами – на 35–40 %, присвердлінні – на 30–40 % й прирозвертанні – на 20–30 %.

>Вказане збільшенняшорсткостіоброблюваноїповерхні призатупленнірізальногоінструментапов’язане не лише ізгеометричнимвпливомвищерблень, щовиникають нарізальномулезі, але й ізізбільшеннямрадіусазаокругленнялеза.Збільшеннярадіусазаокругленнялезазбільшуєступіньпластичноїдеформаціїметалуповерхневого кулі, щопризводить дозростанняшорсткостіповерхні.

Дляусуненнявпливувищерблень йпритупленнярізальноголезарекомендуєтьсяретельне (>бажаноалмазне)доведенняінструментів йсвоєчасне їхніпереточування.

>Наведенівищевідомості прогеометричні заподійвиникненнянерівностей приточіннідаютьможливістьзробитинаступнівисновки.

1.Збільшенняподачі, головного йдопоміжного1кутіврізця упланіпризводить дозростаннявисотинерівностей. Причистовійобточцідоцільнокористуватисьпрохіднимирізцями ізмалимзначеннямкутів й1. Неслід безособливоїнеобхідностізастосуватипідрізнірізці.

2.Зростаннярадіусазаокругленнявершинирізцязнижуєвисотушорсткостіповерхні.

3.Зниженняшорсткостірізальнихповерхоньінструмента задопомогоюретельного (>бажано алмазного)доведенняусуваєвпливнерівностейрізальноголеза наоброблювануповерхню. Разомзізменшеннямшорсткостіоброблюваноїповерхні,доведенняпомітнопідвищуєстійкістьрізальногоінструмента, аотже, йекономічність йоговикористання.

3.Пластичні тапружнідеформаціїметалуповерхневого кулі

Приобробцірізаннямпластичнихматеріалів метавповерхневого кулізазнаєпластичноїдеформації, врезультатіякоїсуттєвозмінюютьсярозміри й форманерівностейобробленоїповерхні (>звичайношорсткість при цьомузбільшується).

Приобробцікрихкихметалівспостерігаєтьсявиривання окремихчастинокметалу, щотакож Веде до збільшеннявисоти йзміниформинерівностей.

>Швидкістьрізання >є одним знайбільшсуттєвихфакторів, котрівпливають нарозвитокпластичнихдеформацій приточінні.Малішвидкостірізаннявуглецевихконструкційних сталей (>сталі 30, 40, 50) порядку V = 1м/хвпризводять до порівняноневеликогопідвищеннятемператури йсприяютьутвореннюелементної стружки. При цьомувідокремлення стружкивідбувається легко й безпомітнихдеформаційверхнього куліобробленоїповерхні.Нерівності наобробленійповерхнінезначні.

>Зізбільшеннямшвидкостірізання до 40м/хв впроцесіутворення стружкивиділяється великакількістьтеплоти, Якасприяєпластичнійтечіївідокремлюваногометалувздовжпередньої тазадньоїповерхоньрізця. Удеякий момент поддієюзусиль, котріпритискають шариметалу допередньоїповерхнірізця, йвисокоїтемператури шариметалуприварюються допередньої (йчастковозадньої)поверхні,створюючинаріст. Пришвидкостірізання 20–40м/хвнарістнайбільший йстійкий.

Приподальшомупідвищеннішвидкостірізаннякількістьтеплоти, щовиділяється упроцесістружкоутворення,збільшується. При цьомунарістнагріваєтьсяшвидше заіншічастинизонидеформації,частковороззміцнюється йсилизчеплення окремихчастинокнаросту уже неможутьчинитидостатнійопір силамтертяспливаючої стружки. Томучастинкиметалузастійноїзонивиносяться разомзістружкою.Внаслідок цогонарістзменшується й вінтервалішвидкостей 60–70м/хвповністюзникає. Принаступномупідвищеннішвидкостірізаннянарости нарізці понад нестворюються.

>Шорсткістьоброблюваноїповерхнітіснопов’язана ізпроцесамиутворення стружки й впершучергу ізявищемнаросту. Узонімалихшвидкостей (V = 2–5м/хв), при якінаріст неутворюється,розміринерівностейобробленоїповерхнінезначні.Зізбільшеннямшвидкостірозміринерівностейповерхнізростають,досягаючи при 20–40м/хв свогонайбільшогозначення, щобагатократноперевищуєрозрахункову величину.

Подаліпідвищенняшвидкостірізаннязменшуєнаріст йзнижуєвисотушорсткостіобробленоїповерхні.

Узонішвидкостей (V > 70м/хв.), при якінаріст неутворюється,шорсткістьповерхнівиявляєтьсямінімальною. У цьомувипадку подалі збільшенняшвидкостірізаннялишенесуттєвознижуєвисотушорсткостіповерхні.Зв’язокпроцесівутворенняшорсткостіобробленоїповерхні танаросту нарізцізішвидкістюрізання показань на рис. 2.

>Рис. 2.Вплившвидкостірізання наутвореннянаросту  ташорсткістьобробленоїповерхні приточінністалі 45

Привеликійшвидкостірізанняглибина пластичнодеформованогоповерхневого кулінезначна, йрозміришорсткостінаближаються дорозрахункових.

Увипадкуобробкикрихкихматеріалів (>наприклад,чавуну) разом ззрізанням окремихчастинокметалувідбувається їхнізсув йбезладнекрихкевідколювання відосновноїмасиметалу, щозбільшуєшорсткістьповерхні.Підвищенняшвидкостірізаннязменшуєвідколюваннячастинок, йоброблюванаповерхнястає болеегладкою.

Причистовійобробціметалів, коли стан йточністьобробленоїповерхнімаютьвирішальнезначення,цілкомприродненамагання вестиобробку взонішвидкостей, при якінаросту наінструменті неутворюється, ашорсткістьповерхнівиходитьнайменшою.Такоюзоною дляконструкційних сталей (якцевідмічалосьраніше)є 5м/хв V 70м/хв.

Подача –другийелемент режимурізання, щосуттєвовпливає нашорсткість.

Цепов’язано не лише ззгаданимиранішегеометричними причинами, але й йсуттєво обумовленепластичними йпружнимидеформаціями уповерхневомушарі.

>Різанняметалівздійснюєтьсяінструментом,лезоякогозавждимаєрадіусзаокруглення. Привдавлюваннірізця воброблюванийматеріалвідбуваєтьсявідокремлення стружки поплощинісколюванняА–А (рис. 3). При цьомучастинаметалу, щолежитьнижче точки У, незрізується, апідминаєтьсязаокругленоючастиноюрізця,піддаючисьпружній тапластичнійдеформаціями.

>Рис. 3. Схемавідокремлення стружкирізцем ізрадіусомзаокругленнялеза

>Післяпроходженнярізцянезрізаний кулюметалучастковопружновідновлюється,викликаючитертя позаднійповерхнірізця.Різницяступеняпружноговідновленняметалувиступів йзападиннерівностейзвичайнозбільшуютьвисотушорсткості.


>Рис. 4.Утворенняшорсткості под годинуточіння ізмалими подачами (а) й збільшенняшорсткостізізменшеннямтовщини стружки (б)

>Найменшатовщинаt>min кулі, Якаможе бутизрізаною,залежить відрадіусазаокругленнярізальної крайки,властивостейоброблюваногоматеріалу йшвидкостірізання (призменшеннірадіусазаокруглення йзбільшеннішвидкостірізанняt>minзменшується).

При тонкомуточіннірізцем, щомаєрадіус привершиніr,теоретичноутворюється стружказмінноїтовщини іздужетонкоювершиною (рис. 4).Частинацієївершини АВ ізтовщиною,меншоюt>min, практично неможе бутизрізаною йпідминаєтьсязаокругленоювершиноюлеза.Фактичнезрізуванняметалувідбувається лише наділянці ЗС, наякійтовщина стружкиперевищуєt>min.

>Після проходурізцядеформованаділянкаметалу (на рис. 4, а показаноподвійноюштриховоюлінією)частковопружновідновлюється,збільшуючивисотунерівностей R>z = P.S2/(>8r) , щовизначаєтьсягеометричними причинами, до .

Вочевидь, щофактичнависотанерівностейдорівнюєрозрахунковій P.S2/(>8r) лише привідносновеликійподачі, приякій R>z = P.S2/(>8r) понад чидорівнюєt>min.

Прироботі ізневеликими подачами (P.S <0,050,06)мм/об приr =0,81,0 мм)зменшенняподачі не лише незнижуєвисотушорсткості, але й і запевних умівможенавітьвикликатиїї збільшення узв’язкузізменшеннямтовщини стружки йзбільшеннямтовщини ділянки, щопружнодеформується (рис. 4, б) [2].

У цьомувипадку призниженніподачі вдекількаразівзбільшуєтьсяпитома силарізання, атакожпідвищуєтьсяступіньпластичноїдеформаціїметалуоброблюваноїповерхні й стружки, усадка стружки,наріст нарізці й, вкінцевомурезультаті,висоташорсткості.Точіння ізподачею менше 0,12мм/об непризводить дозниженнявисотишорсткості за закономпараболи (рис. 5, крива 3), як цогослід було бочікувати згідно ізтеоретичноюформулою (1), авикликаєлишенезначнезменшенняшорсткості (крива 2) чинавітьїї збільшення (крива 1). Узаштрихованійчастинівідбувається збільшенняшорсткості узв’язку ізпружними йпластичнимидеформаціямиметалу.

>Рис. 5.Залежністьшорсткості відподачі

Таким чином,навіть примінімальнійподачінеможнаповністюусунутишорсткістьобробленоїповерхні, котра в цьомувипадкусуттєвовизначаєтьсянайменшоютовщиною кулі, щозрізується, йпластичнимидеформаціямиоброблюваногоматеріалу.

На рис. 5 показано, що причистовому й тонкомуточіннівуглецевих сталей змінуподачі від 0,02 до 0,1мм/об маловпливає нависотушорсткості.Нерівностіповерхні в цьомувипадкустворюються не скільки подвпливомгеометричних причин, стільки врезультатіпружних йпластичнихдеформацій,швидкостірізання тарадіусазаокругленнярізальноголезарізця. Узв’язку ізцим для забезпеченнянайменшоїшорсткостіобробленоїповерхні йвисокоїпродуктивностічистоветочіннявуглецевихконструкційних сталейпотрібнопроводити при P.S =0,050,12мм/об.

Приточіннікольоровихсплавів добродоведеними чиалмазнимирізцямиt>minзменшується. Тому длязниженнявисотишорсткостіможевиявитиськориснимзменшенняподачі до 0,01 – 0,02мм/об.

Зачисленнимидослідженнямивстановлено, що призвичайномуточіннівплив >глибинирізання нашорсткістьмізерний й практичноможе неприйматись доуваги. Призменшенніглибинирізання до 0,02 мм (>внаслідокнаявності нарізальнійкромцізаокруглення)нормальнерізанняприпиняється йрізець,відтискаючись від заготівлі,починаєковзати пооброблюванійповерхні,періодичноврізаючись внеї йвириваючиокремі ділянки. Томуглибинурізання прироботізвичайнимирізцями непотрібнобратидужемалою.

Приглибинахрізанняменших за подачупершагеометричновпливає нависотушорсткості. У цьомувипадкузменшенняглибинирізаннязнижуєвисотушорсткості.

>Оброблюванийматеріал й його структурасуттєвовпливають на характер йвисотунерівностейобробленоїповерхні.Більшв’язкі тапластичніматеріали (>наприклад,маловуглецевісталі)схильні допластичнихдеформацій,дають при їхніобробцірізаннямгрубі ташорсткіповерхні.

>Шорсткістьобробленоїповерхнізменшується припереході відструктуриферитоперлиту дотрооститу йтрооститомартенситу.Ферит, якскладова структурасталі,єм’яким,в’язким й таким, що легкодеформується, приобробцірізаннямвінмаєсхильність доутвореннянерівностей. З точкизоруотриманняповерхні ізмінімальноюшорсткістю,виявляютьсянадзвичайнонесприятливимиструктури ізнеоднорідними зернами, асаме:структури так званого глобулярногоперлиту, щоскладаються ізкруглих зеренцементиту,розсіяних поосновніймасіфериту.

>Значноменшашорсткістьутворюється приобробцісталі посленормалізації тавідпущення, Якамаєоднорідну йдрібнозернисту структуру. Узв’язку ізцим дляотримання примеханічнійобробцімінімальноїшорсткостірекомендуєтьсяпопереднянормалізаціявуглецевоїсталі при 850–870 °З чи (увипадкуполегшитиумовирізання й підвищитистійкістьрізальногоінструмента)відпалювання при 900 °Зпротягом 5 часів.

>Встановлено, щозізбільшеннямтвердостіоброблюваногоматеріалувисоташорсткостізнижується. При цьомуодночаснозменшується залежністьвисотишорсткості відшвидкостірізання й притвердості500НВвплившвидкостімайжевідсутній. Наосновіцихдослідженьрекомендуєтьсяпроводитипопереднютермообробкуконструкційних сталей, щопідвищує їхньоготвердість.

>Вплившвидкостірізання татвердості нависотушорсткостівуглецевих сталейпомітнопроявляєтьсялише взоні порівняно невеликихшвидкостейрізання. Приперевищеннішвидкостірізання 140м/хв залежністьвисотишорсткості відтвердостіпомітнопослаблюється. Цепояснюється тім, що пришвидкостірізання 140м/хв йвище температураоброблюваногоматеріалудосягає 840 °З. Притакійтемпературімеханічнівластивості сталейрізноїпочатковоїтвердостівирівнюються, врезультаті чоговисоташорсткостістабілізується й практично незалежить відзмінишвидкостірізання.

>Зниженняв’язкостіоброблюваногоматеріалу зарахунокнаклепуповерхневого кулітакожсприяєзменшеннюшорсткостіобробленоїповерхні. Напрактиціцеявищеспостерігається прирозвертанніотворів послезенкування, щоутворюєпомітний наклепобробленоїповерхні.Якщо додача,залишений нарозвертання,меншийглибининаклепаногозенкуванням болеекрихкогоповерхневого кулі, торезультатірозвертанняотримуєтьсяповерхня ізмінімальниминерівностями.

>Змінахімічного складуоброблюваногоматеріалу, щовідбивається на йогов’язкості, на свійчергувпливає нарозміришорсткостіобробленоїповерхні заготовок як ізкольоровихсплавів, то йзі сталей.

>ЗастосуванняМОР, щозапобігаєсхоплюванню,зменшуєтертя таполегшує процесстружкоутворення,сприяєзниженнювисотинерівностейповерхні.

4.Вібраціїрізальногоінструмента,верстата й заготівлі

Упроцесірізаннявиникаютьвимушеніколиваннятехнологічноїсистеми, котрівикликаютьсядієюзовнішніх сил, йавтоколиваньсистеми,поява якіпов’язана ізперіодичнимзміцненням (>наклепом) куліметалу, щозрізується, йзміною умівтертя чирізання.Вимушеніколиваннясистемиобумовлюються дефектами окремихмеханізмівверстата (>неточністьзубчастих передач,поганебалансуваннячастин що,обертаються,надзвичайнізазори упідшипниках тощо), котріє причиноюнерівномірності його руху.

>Вібраціялезарізальногоінструментавідноснооброблюваноїповерхнієдодатковимджерелом збільшенняшорсткостіобробленоїповерхні. Вочевидь, щовисоташорсткостіповерхні якщо тімзначніша,чимбільшаподвоєнаамплітудаколиваньлезаінструментавідноснооброблюваноїповерхні.

>Суттєвовпливає нашорсткістьоброблюваноїповерхні станверстата.Нові й добровідрегульованіверстати,встановлені намасивних фундаментах чи навіброопорах, доброізольовані відвібраційіншогообладнання,забезпечуютьмінімальнушорсткість.

>Дужеважливимєствореннядостатньовисокоїжорсткостіпристроїв длязакріплення заготовок йдопоміжнихінструментів длявстановленнярізальногоінструмента.Наприклад, увипадкуобробки заготовок наревольверномуверстаті із прутка ззакріпленнямостаннього втрикулачковомусамоцентруючомупатронівисоташорсткостіобробленоїповерхні на 30–40 % вищий, ніж призатисканні прутка в нормальномуцанговомупатроні,якиймаєбільшуповерхнюзіткнення ззаготовкою й томустворюєбільшуїїстійкість.Щобзапобігтипоявівібраціївільногокінця прутка (>якиймаєзвичайнодіаметр на 3–4 ммменшийотвору шпинделі),застосовуютьспеціальнецентруючекільце, якузакріплюється налівомукінці шпинделі.Таківібрації легкопередаються наоброблювануповерхню йвикликають збільшенняшорсткості на 70–120 %.

>Особливовідбиваєтьсявібраціятехнологічноїсистеми нашорсткостіобробленоїповерхні при тонкомурозточуванні наалмазно-розточувальнихверстатах. При цьомузізменшеннямжорсткості тазбільшеннямпіддатливостіїїтехнологічноїсистемиамплітудаколиваньвершинирізцязростає,викликаючивідповіднепідвищеннязношуваннярізця (рис. 6, а).Збільшенняамплітудколивань ззростаннямпіддатливостітехнологічноїсистеми й збільшенняглибинирізання, аотже, й збільшенняширинилезасупроводжуєтьсязростаннямшорсткостіобробленоїповерхні (рис. 6, б).

>Рис. 6.Впливподатливостітехнологічноїсистемиалмазно-розточувальноговерстата: а – наамплітудуколивань (1) йзношуванняінструменту (2); б – нашорсткістьповерхні заготівлізісталі20Х,обробленої при V =100м/хв; P.S =0,14мм/об

Прироботі наалмазно-розточувальнихверстатахжорсткістьтехнологічноїсистемизменшуєтьсязізбільшенням ставленнядовжини Lрозточувальноїборштанги доїїдіаметра D. Призниженніжорсткостіборштанги йзбільшенніL/Dшорсткістьобробленоїповерхнізростає.Наприклад, прирозточуванніотворів30 мм докладнозісталі20Х наалмазно-розточувальномуверстаті 2706 при V = 250м/хв, P.S = 0,02мм/об,t = 0,1 мм йL/D = 2шорсткістьповерхні Ra = 0,8мкм, приL/D = 4значення Ra = 1,35мкм й приL/D = 5значення Ra = 1,6мкм.

>Нерівномірністьприпуску, щознімається при тонкомурозточуванні йобумовлюєколивання силрізання,такожможе статі причиноювібраціїтехнологічноїсистеми, щозбільшуєшорсткістьобробленоїповерхні.

>Формуванняшорсткостіповерхні прирізних видахмеханічноїобробки (>фрезеруванні,свердлінні,шліфуванні,викінчуванні тощо)підкоряєтьсявзагалі тім жзакономірностям, що й приточінні. Характерцихзакономірностейвидозмінюється взалежності відзміниспіввідношеннявпливугеометричних причин,пластичнихдеформацій тавібрацій,пов’язаних ізособливостями окремихвидівмеханічноїобробки.


>Використаналітература

1. Бондаренко С.Г.Розмірнірозрахункимеханоскладальноговиробництва. – До. 1993. – 544 з.

2.Маталин А.А. Технологія машинобудування. – Л. – М., 1985. – 496 з.

3 Основи технології машинобудування / Під ред. В.С. Корсакова – М., 1977. – 416 з.

4. Довідниктехнолога-машиностроителя / Під. ред. О.Г.Косиловой,О.КМищерякова. Т. 1. – М.. 1985. – 655 з.

5. Руденко П.О., Шуба В.А та інших.Отделочние операції у машинобудуванні. – До.: Техніка, 1990. – 150 з.


Схожі реферати:

Навігація