- •(Раздел «Обработка деталей резанием и пластическим деформированием»)
- •1. Влияние режимов резания на шероховатость обрабатываемой поверхности
- •1.1. Общие положения
- •2. Порядок выполнения работы
- •2. Влияние режимов обкатывания роликом на шероховатость обработанной поверхности
- •2.1. Общие положения
- •2.2. Порядок выполнения работы
- •2.3 Содержание отчета
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ УКРАИНЫ
ДОНБАССКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ АКАДЕМИЯ СТРОИТЕЛЬСТВА И АРХИТЕКТУРЫ
МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ
к практическим занятиям по курсу
«Технологические основы машиностроения»
(Раздел «Обработка деталей резанием и пластическим деформированием»)
(для студентов специальности 7.09.0228 и 7.009.0214 -
«Автомобили и автомобильное хозяйство»,
«Подъемно-транспортные, строительные,
дорожные машины и оборудование»
Макеевка 2005
УДК 621. 001
Методические указания к практическим занятиям по курсу
«Технологические основы машиностроения (для студентов специальностей 7.09.0228 и 7.009.0214) / Сост.: А.В. Матвиенко - Макеевка: ДонГАСА, 1999. -11 с.
Рассматриваются вопросы влияния параметров процесса обработки резанием и пластическим деформированием на шероховатость обрабатываемой поверхности.
Составитель: ассист. А.В. Матвиенко
1. Влияние режимов резания на шероховатость обрабатываемой поверхности
1.1. Общие положения
Эксплуатационные свойства деталей машин и долговечность их работы в значительной степени зависят от состояния их поверхности. В отличие от теоретической поверхности деталей, изображаемых на чертеже, реальная поверхность всегда имеет неровности различной формы и высоты, образующиеся в процессе обработки. Высота, форма, характер расположения и направления неровностей поверхностей обрабатываемых заготовок зависят от ряда причин:
Режимов обработки
Условий охлаждения и смазки режущего инструмента.
Химического состава, микроструктуры обрабатываемого материала.
Конструкции, геометрии и режущей способности инструмента.
Типа и состояния оборудования.
Вспомогательного инструмента и приспособлений.
Ряда других специфических факторов.
Различают следующие отклонение от геометрической поверхности: макрометрические, вол-нистость и микрогеометрические. Макрометрические отклонения - единичные, не повторяющиеся регулярно отклонения от теоретической формы поверхности. Они характеризуют оваль-ность, конусообразность и другие отклонения от правильной геометрической формы.
Волнистость поверхности характеризует собой совокупность периодически чередующихся возвышений и впадин. Волнистость является следствием вибрации системы СПИД, а также неравномерности процесса резания.
Микрогеометрические отклонения или микронеровности образуются при обработке заготовок в результате воздействия режущей кромки, инструмента, а также вследствие пластической деформации. Микронеровности определяют шероховатость обработанной поверхности. Харак-тер и расположение микронеровностей зависят от направления главного движения при резании и направления движения подачи. Поперечная шероховатость образуется в направлении перпен-дикулярном движению инструмента, а продольная - в параллельном направления.
Согласно ГОСТ 2739-73 шероховатость измеряется в направлении, дающем наибольшее значение. Для оценки шероховатости ГОСТ 2789-73 устанавливает два параметра: среднее ариф-метическое отклонение профиля - Ra и высота неровностей - Rz. Среднее арифметическое отклоне-ние профиля Ra - среднее значение расстояний (у1, у2, ... уn) точек измеренного профиля до его средней линии (рис.1 и 2);
где уi - абсолютное (бет учета алгебраического знака) расстояния до средней линии, n - число измеренных отклонений.
Средняя линия профиля - линия, имеющая форму геометрического профиля, являющаяся базой для нахождения числовых значений шероховатости. Средняя линия делит измеренной профиль так, чтобы в пределах базовой длины по обеим сторонам от этой линии до линии профиля площади были равны между собой, т.е. F1+F3....+Fn-1=F2 + F4+...+ F1,
Длина участка, выбираемая для измерения шероховатости называется базовой длиной.
Высота неровностей Rz - среднее расстояние между пятью высшими точками выступов и пятью низшими точками впадин, находящимися в пределах базовой длины, измеренное от линии параллельной средней линии (см.рис. 1):
где h1, h3… h9, — расстояние от высших точек выступов до линии параллельной линии; h2, h3… h10 — расстояние от низших точек впадин до лини параллельной средней линии.
По ГОСТ:2789-73 шероховатость поверхности - совокупность неровностей с относи-тельно малыми шагами, образующих рельеф поверхности и рассматриваемых в пределах участка, длина которого выбирается в зависимости от характера поверхности и равна базовой длине. Данным ГОСТа установлены следующие значения базовых длин: 0,08; 0,25; 0,8; 2,5, 8 и 25 мы, а также 14 классов чистоты поверхности (табл.1).
Таблица I
Классификация шероховатости поверхности
Класс чистоты поверхности |
Среднее арифметическое отклонение профиля |
Высота неровностей |
Базовая длина, мм |
1 2 3 |
80(50) 40(25) 20(12,5) |
320 160 80 |
8 |
4 5 |
10(6,3) 5(3,2) |
40 20 |
2,5 |
6 7 8 |
2,5(1,6) 1,25(0,8) 0,63(0,4) |
10 6,3 3,2 |
0,8 |
9 10 11 12 |
0,32(0,2) 0,16(0,1) 0,08(0,05) 0,04(0,025) |
1,6 0,8 0,4 0,2 |
0,25 |
13 14 |
0,02 0,01 |
0,1 0,05 |
0,08 |
Шероховатость поверхности оценивают двумя основными методами: качественным и количественным
Качественный метод оценки основан на сравнении обработанной поверхности с эталоном (образцом) поверхности посредством визуального сопоставления, сопоставления ощущении при ощупывании рукой (пальцем, ладонью, ногтем) и сопоставления результатов наблюдении под микроскопом. Визуальным способом можно достаточно точно определять класс чистоты поверхности, за исключением весьма точно обработанных поверхностей.
Количественный метод оценки основан на измерении микронеровностей поверхности с помощью приборов профилометров, профилографов, микроскопов и др.
Рассмотрим теоретически случай точения наружной цилиндрической поверхности резцом с главным углом в плане φ и радиусом закругления при вершине (см. рис.2), где S - подача за один оборот, t - глубина резания, Нтеор - теоретическая высота неровностей.
В действительности форма гребешков существенно отнимается от теоретической, т.к. в процессе резания появляется пластическая и упругая деформация и образуется нарост, что влияет на шероховатость поверхности. Микрогеометрия поверхности сильно изменяется если становятся другими скорость резания, продольная подача, глубина резания, радиус закругления резца в плане, износ резца (влияние остальных факторов, включая СОЖ; жесткость СПИД и т.д. в данной работе не рассматриваются).
Скорость резания - влияет различно на обработку хрупких и вязких металлов. Кривая 1 влияния скорости резания на микрогеометрию обработанной поверхности вязких металлов показана на рис. 3. При малых, близких к нулю скоростях V1 - V2 высота неровностей Н возрастает, что объясняется началом наростообразования и достигает максимума при V2. Затем условия наростообразования ухудшаются. При скорости V3 нароcт исчезает. В результате уменьшаются микронеровности. При дальнейшем повышении скорости резания Н снижается, что объясняется уменьшением трения и пластической деформации, Начиная со скорости резания V4, величина которой зависит от условий обработки, процесс резания стабилизируется и высота микронеровностей практически становится постоянной, близкой к Нтеор.
При обработке хрупких металлов на режущей кромке резца почти не образуется нароста и чистота поверхности изменяется незначительно (кривая 2 на рис.3).
Подача. Зависимость высоты неровностей от величины продольной подачи S резца при точении резцом с радиусом r и величины упругого восстановления обрабатываемого материала Hy для зон скоростей, в которых не наблюдается нароста на инструменте при получистовом и чистовом точении (с малым но сравнению с S) определяется формулой:
Эта зависимость H = f(S) схематически показана на рис. 4. Кривая ОДF дает расчетную высоту неровностей (по геометрической форме вершины резца) , кривая СДК - действительную высоту неровностей Н. При подаче S = 0,15-0,2 мм/об наблюдается граница чистовых 1 и черновых 2 подач (тонких и толстых стружек). Для тонких стружек микрогеометрия обработанной поверхности определяется микрогеометрией лезвия режущего инструмента.
Величина упругого восстановления Нy, определяется для зоны, где на резце отсутствует нарост по приближенной формуле:
где р - радиус притупления лезвия резца; ω - угол скалывания стружки.
Глубина резания почти не влияет на деформацию, поэтому высота неровностей Н изменяется в сравнении с другими параметрами резания незначительно.