1. Точность и качество поверхности при обработке резанием

Конечной целью обработки резанием является получение детали, имеющей заданную точность и качество поверхности. Точность детали характеризуется, как известно, точностью размера, формы, взаимного расположения поверхностей, а также волнистостью и шероховатостью поверхности; качество поверхности, помимо шероховатости, определяется величиной наклепа и остаточных напряжений.

Среди факторов, определяющих точность обработки резанием, помимо точности станка, квалификации оператора, износа инструмента, важное значение имеют силы резания; определенную роль могут играть возникающие при резании вибрации и, особенно для маложестких деталей, остаточные напряжения.

Шероховатость обработанной поверхности определяется схемой процесса резания, т.е. схемой взаимодействия детали и инструмента, геометрией инструмента и режимами обработки.

Физическое состояние поверхностного слоя, характеризуемое наклепом и остаточными напряжениями, зависит от материалла, геометрии инструмента, режимов и условий резания.

3. Влияние факторов процесса резания на точность обработки

Точность обработки деталей резанием зависит от точности станка, его технических характеристик, состояния, его настройки, качества оснастки и режущего инструмента, квалификации оператора, качества СОЖ, рациональности режимов резания, состояния заготовок и некоторых других “установочных” факторов, влияние которых достаточно очевидно и прогнозируемо.

Ниже рассмотрим влияние на точность обработки сил резания и остаточных напряжений - факторов, проявляющихся в процессе обработки.

Наибольшее влияние на точность обработки оказывают, как отмечалось, силы резания, которые вызывают упругую деформацию системы СПИД (станок - приспособление - инструмент - деталь) и тем самым создают погрешности обработки. Величина этих погрешностей возрастает пропорционально силам резания. Можно считать, что все факторы, влияющие на силу резания, влияют в той или иной мере на точность обработки. Очевидно, что при данной жесткости¹ элементов системы СПИД для уменьшения погрешностей обработки следует стремиться к уменьшению составляющих силы резания.

Если по каким-либо причинам это не удается, следует повысить жесткость системы. Эта задача решается применительно к конкретным условиям обработки. Рассмотрим один из примеров.

а

б

Рис. 4.58. Погрешность обработки вызванная действием сил резания: а – схема действующих сил; б – вид погрешности формы

Точение вала, закрепленного в центрах, обязательно сопровождается его деформацией y под действием составляющей P_y силы резания (рис.4.18а). Очевидно, чем больше P_y и меньше жесткость вала (определяемая соотношением его диаметра и длины), тем больше деформация вала. При этом резец будет снимать с детали переменный припуск: если полагать, что жесткость передней и задней бабок станка намного больше жесткости детали, то на краях он практически равен установочной величине t, а в среднем сечении t - y. Следовательно, появится погрешность вала - бочкообразность (рис. 4.18б).

Для уменьшения этой погрешности необходимо стремиться к уменьшению составляющей силы резания Р_y; помимо известных средств снижения силы резания Р, этого можно достичь, например, увеличением главного угла в плане  вплоть до 90. С другой стороны, радикальным средством, повышающим жесткость элементов системы СПИД, в данном случае детали, является применение люнета - устройства, поддерживающего вал при его обработке.

Действие упругих деформаций проявляются, например, при обработке деталей на шлифовальных станках. Как отмечалось выше, “неблагоприятная” геометрия зерен шлифовального круга приводит к возникновению относительно большой силы резания, в том числе ее радиальной составляющей. В связи с этим, обработка шлифованием даже на высокоточных станках завершается, как правило, “выхаживанием”, т. е. производится несколько ходов вращающегося круга без его подачи на обрабатываемую деталь.

Возникающие при резании вибрации могут привести к увеличению волнистости и шероховатости поверхности.