Факторы, влияющие на качество обработанной поверхности (на шероховатость поверхности).

Параметр шероховатости поверхности зависит от многих факторов: метода обработки, режимов резания, геометрических параметров и качества поверхностей режущего инструмента, пластической и упругой деформации обрабатываемого материала, жесткости системы станок–приспособление–инструмент–заготовка и связанных с ней вынужденных колебаний и вибраций при резании, смазочно-охлаждающей жидкости и др.

Из параметров режимов резания наиболее существенное влияние на процесс образования шероховатости поверхности оказывают скорость резания и подача. Влияние скорости резания на шероховатость поверхности при обработке сталей выражается зависимостью, приведенной на графике (рис. 6.1, а). На данном графике можно выделить следующие четыре характерные зоны:

I зона – характеризуется весьма малыми скоростями резания
(V = 1 м/мин), при которых нарост на резце не образуется;

II зона – характеризуется тем, что на кончике резца появляется нарост, достигающий наибольшей высоты при скоростях резания
25–30 м/мин, что вызывает адекватное увеличение шероховатости поверхности;

III зона – характеризуется постепенным уменьшением нароста до его исчезновения при V = 70 м/мин и соответствующим уменьшением шероховатости поверхности;

VI зона – в которой при скоростях больших 70 м/мин нарост не успевает образовываться, и поэтому шероховатость обрабатываемой поверхности стабилизируется на оптимальном уровне.

а) б)

Рис. 6.1. Графики зависимости параметра шероховатости
от параметров режимов резания:
а – влияние скорости резания; б – влияние подачи

Структуру металла поверхностных слоев оценивают металлографическим анализом с помощью металлографических микроскопов.

Остаточные напряжения определяют расчетными и экспериментальными методами. В частности, при экспериментальном методе, разработанном Н. Н. Давиденковым, остаточные напряжения определяют расчетами по деформации образца после снятия с него напряженного слоя. Следовательно, этот метод является разрушающим.

Состояние поверхностного слоя деталей оказывает существенное влияние на эксплуатационные свойства машин: износоустойчивость, усталостную прочность, стабильность посадок в сопрягаемых деталях (зазоров и натягов), а также коррозионную стойкость и др. Например, наклеп, возникающий в поверхностном слое, уменьшает износ поверхности в 1, 5–2 раза. Наклеп и остаточные напряжения сжатия в поверхностном слое повышают усталостную прочность, а остаточные напряжения растяжения снижают ее. Поверхности с меньшей шероховатостью меньше подвержены коррозии, а наклеп ускоряет коррозию в 1, 5–2 раза.

Качество поверхности деталей машин определяется методами
и режимами механической обработки. Его показатели могут быть улучшены путем применения как обычных методов обработки (точение, фрезерование, сверление, строгание), осуществляемых на оптимальных режимах, так и методами отделочно-упрочняющей обработки, одним из которых является алмазное выглаживание. Сущность алмазного выглаживания заключается в пластическом деформировании выступов, образующих шероховатость на обрабатываемой поверхности скользящим по ней выглаживателем, представляющим собой закрепленный в оправке алмазный кристалл.