Причины возникновения шероховатости.
На шероховатость поверхности, обработанной лезвийным инструментом, оказывает влияние большое число факторов и, в первую очередь, метод обработки заготовок. Каждый метод обработки характеризуется применяемым оборудованием и инструментом, и в зависимости от этого, позволяет получить различную шероховатость поверхности (табл.5). Образование шероховатости нельзя объяснить только следом движения режущей кромки (при обработке стальных заготовок) и влияние хрупкого скалывания частиц (серый чугун, хрупкий цветной металл).
Таблица 5.
Параметры шероховатости поверхности в зависимости от методов обработки заготовок.
| Обработка | Параметр шероховатости | ||||
| Ra, мкм | Rz, мкм | R max, мкм | Sm, мм | S, мм | |
| Точение: черновое получистовое чистовое тонкое | 12-32 2-6 0,8-2,5 0,1-0,8 | 63-160 10-80 4-12,5 0,5-4 | 72-192 12-96 4,8-15 0,6-4,8 | 0,032-1,25 0,16-0,4 0,08-0,16 0,02-0,1 | 0,32-1,25 0,16-0,4 0,01-0,1 0,01-0,1 |
| Сверление и рассверливание | 3,2-12,6 | 16-63 | 19,2-75,6 | 0,16-0,8 | 0,08-0,63 |
| Зенкерование: черновое чистовое | 2,5-8 1,25-3,2 | 12,5-40 6,2-16 | 15-48 7,5-19,2 | 0,16-0,8 0,08-0,25 | 0,063-0,4 0,05-0,16 |
| Развертывание: черновое чистовое тонкое | 1,25-2,5 0,63-1,25 0,32-0,63 | 6,2-12,5 3,2-6,2 1,6-3,2 | 7,5-15 3,8-7,5 1,9-3,8 | 0,08-0,2 0,032-0,18 0,016-0,04 | 0,04-0,16 0,012-0,08 0,008-0,02 |
| Растачивание: черновое получистовое чистовое тонкое | 4-16 1,6-8 0,8-2 0,2-0,8 | 20-80 8-40 4-12 1-4 | 24-96 9,6-48 4,8-12 1,2-4,8 | 0,16-0,4 0,12-0,32 0,08-0,16 0,02-0,1 | 0,16-0,4 0,12-0,32 0,05-0,16 0,01-0,1 |
| Торцовое фрезерование: черновое чистовое тонкое | 4-16 1-4 0,032-1,25 | 20-80 5-20 1,6-6,2 | 24-96 6-24 1,9-7,5 | 0,16-0,4 0,08-0,2 0,023-0,1 | 0,16-0,4 0,063-0,2 0,016-0,08 |
| Строгание: черновое чистовое тонкое | 6,4-24 1,0-6,3 0,32-1,25 | 32-120 5-32 1,6-8 | 38-244 6-38 1,9-9,6 | 0,2-1,6 0,8-0,25 0,025-0,12 | 0,2-1,6 0,06-0,025 0,012-0,1 |
Из режимов резания наиболее существенное влияние на величину шероховатости оказывает подача и скорость резания. При увеличении подачи шероховатость увеличивается. Объясняется это двумя причинами (рис.2):
1. За один оборот снимается большой слой металла, вследствие чего явления отрыва и выламывания частиц металла возрастает.
2. Увеличивается площадь остаточного сечения снимаемого слоя, так при подаче S (рис.2) площадь остаточного сечения abc, а при S’ – a b’c’, соответственно увеличивается высота неровностей H и H’.
Рис. 2. Влияние подачи на шероховатость поверхности
Изменение скорости резания на шероховатость влияет по разному. Например, при обработке стали в определенном диапазоне скоростей (при точении 18-22 м/мин) на режущей кромке инструмента образуется нарост, который способствует увеличению шероховатости и образования наклепа на обрабатываемой поверхности, далее с увеличением скорости явления наростообразования прекращается, температура в зоне резания повышается и стружка снимается более плавно, без отрыва кристаллов, поэтому величина микронеровностей уменьшается.
Из геометрических параметров режущей кромки существенное влияние на шероховатость оказывает главный угол в плане φ, задний угол α и радиус при вершине режущей кромки R. Чем меньше угол в плане, тем меньше площадь и высота остаточного сечения H. Уменьшение заднего угла увеличивает площадь контакта обрабатываемой поверхности с резцом, что вызывает задиры на ней, следовательно, увеличивает шероховатость. Поэтому, чем меньше шероховатость задней границы режущей головки инструмента, тем меньше шероховатость обрабатываемой поверхности. Увеличение радиуса R при вершине режущей кромки уменьшает площадь остаточного сечения, следовательно уменьшает шероховатость.
Из физико-механических свойств материала на шероховатость в основном, оказывает влияние его твердость и вязкость. При обработке вязких и мягких материалов добиться малой шероховатости труднее, т. к. на поверхности от самых малых усилий остаются следы и задиры, при обработке деталей из твердых сплавов этого не происходит.
При обработке с применением смазывающе-охлаждающей жидкости (СОЖ) большое значение имеет ее правильный подбор. СОЖ является смазкой, уменьшающей трение между контактирующими частями режущего инструмента и обрабатываемой поверхности и окислителем поверхностного слоя (окисная пленка легче разрушается). Правильно подобранная СОЖ уменьшает шероховатость на 10-40%. В качестве СОЖ применяются: веретенное масло, олеиновая кислота, керосин с маслом, содовые растворы и др.