3.2 Возникновение неровностей при механической обработке (точении)

Геометрические причины образование шероховатости. Рассмотрим их на примере процесса точения. При обработке деталей резцом за один оборот детали резец перемещается на величину подачи мм/об и переходит из положения 2 в положение 1 (рисунок 4,а). При этом на обработанной поверхности остается некоторая часть металла, не снятая резцом и образующая остаточный гребешок . Очевидно, что величина и форма неровностей поверхности, состоящая из остаточных гребешков, определяется величиной подачии формой режущего инструмента. Например, при уменьшении величины подачи до значениявысота микронеровностейуменьшается до значения(рисунок 4,б).

Изменение значений углов в плане ивлечет за собой изменение не только высоты, но и формы микронеровностей поверхности (рис.7,в).

Рисунок 4 - Образование неровностей при точении

При использовании резцов с закругленной вершиной форма микронеровностей соответственно изменяется.

При изготовлении режущего инструмента и, особенно, при его затуплении на режущем лезвии образуются неровности и зазубрены, определенным образом увеличивающие шероховатость обрабатываемой поверхности. Влияние неровностей лезвия инструмента на шероховатость обработанной поверхности особенно существенно при тонком точении с малыми подачами, когда величина неровностей лезвия соизмерима с величиной .

Шероховатость обработанной поверхности в значительной степени связана с процессами образования стружки, в первую очередь, с явлениями нароста. В зоне малых скоростей, при которых нарост не образуется (=1-3 м/мин), размеры микронеровностей обработанной поверхности незначительны. С увеличением скорости размеры неровностей возрастают, достигая при =20-40 м/мин своего наивысшего значения. Дальнейшее повышение скорости резания уменьшает величину нароста и понижает высоту шероховатости обработанной поверхности. В зоне скоростей, при которых нарост не образуется (>60-70 м/мин), шероховатость поверхности оказывается наименьшей.

При чистовой обработке металлов, когда состояние и точность обработанной поверхности имеют решающее значение, естественно стремление вести обработку в зоне скоростей, при которых нарост на инструменте не образуется, а шероховатость поверхности получается наименьшей. Такими зонами для большинства сталей и сплавов являются скорости до =1 м/мин и превышающие 60-70 м/мин.

Подача является вторым элементом режима резания, имеющим решающее значение для образования шероховатости.

3.3Методы измерения шероховатости

Шероховатость поверхности оценивают при контроле и приемке деталей. Применяемые методы можно разделить на прямые и косвенные. Для прямой оценки шероховатости применяют щуповые (профилометры и профилографы) и оптические (двойной и интерференционный микроскопы) приборы. Для косвенной оценки используют эталоны шероховатости и интегральные методы.

Профилометры выпускают стационарного и переносного типов. Они позволяют измерять шероховатость в пределах 0,02-5 мкм. Действие профилометра основано на ощупывании поверхности алмазной иглой, движущейся по ней по заданной траектории. Колебания иглы вызывают в электрической системе прибора соответствующую ЭДС. Наиболее распространены индукционные профилометры. На шкале профилометра оценка шероховатости дается по параметрам или(среднее квадратичное отклонение высоты микронеровностей от средней линии профиля).

Профилографы применяют для записи микропрофиля поверхности (=0,025-80 мкм) в виде профилограмм. При последующей обработке снятой профилограммы могут быть получены значенияидля данной поверхности. Профилографы предназначены для лабораторных исследований и не применяются для цехового контроля деталей. В оптико-механических профилографах профилограмма записывается световым лучом на фотопленке или пером самопишущего устройства на бумажной ленте. При измерении шероховатости поверхностей деталей из мягких материалов щуповыми приборами наблюдается царапанье поверхности деталей, несмотря на малое давление на иглу. Радиус закругления иглы (10-12 мкм) не позволяет ей проникнуть в узкие и глубокие впадины и отразить их на профилограмме.

Двойной микроскоп типа МИС-11 предназначен для измерения шероховатости поверхностей =0,8-80 мкм. В этом приборе микронеровности освещают световым лучом, направленным под некоторым углом к контролируемой поверхности. Микронеровности измеряют с помощью окулярного микрометра или фотографируют. Сменными объективами достигают увеличения более, чем в 500 раз. На приборе определяют шероховатость поверхности по показателю. Недостаток метода – необходимость измерений и подсчетов результатов измерений.

Микроинтерферометры типа МИИ-4 используют для измерения шероховатости поверхностей =0,025-0,6 мкм. Интерференционные полосы искривляются соответственно профилю микронеровностей на рассматриваемом участке поверхности. Высоту этих искривлений измеряют окулярным микрометром при увеличении почти в 500 раз. Фотографирование производят при увеличении до 300 раз. Микроинтерферометры применяют при лабораторных исследованиях и производственном контроле прецизионных деталей.

Метод сравнения поверхности контролируемой детали с аттестованными эталонами шероховатости поверхности является наиболее простым. Эталоны должны быть изготовлены из тех же материалов, что и контролируемые детали, так как отражательная способность материала влияет на оценку шероховатости поверхности. Эталоны необходимо обрабатывать теми же методами, которыми обрабатывают контролируемые детали.

Визуальная оценка по эталонам субъективна. При обработке деталей с малой шероховатостью рекомендуется использовать переносные или стационарные сравнительные микроскопы, в которых изображение контролируемой поверхности и эталона совмещены в поле одного т того же окуляра, разделенном на две равные части.

Интегральные методы позволяют оценить шероховатость поверхности по расходу воздуха, проходящего через щели, образуемые впадинами микропрофиля и торцовой поверхностью сопла пневматической измерительной головки, опирающуюся на исследуемую поверхность. Настройку пневматических приборов производят по эталонным деталям.

Волнистость поверхностей можно измерять на профилографах при большой базовой длине и применении ощупывающих игл с большим радиусом округления острия.