Корсаков В.С. 1977 Основы (1004575), страница 29
Текст из файла (страница 29)
Шероховатость поверхностей отливок зависит от шероховатости стенок литейных форм, величины зерен формовочной смеси, плотности ее набивки и других факторов. При литье мелких заготовок в песчаные формы ручной формовки неровности достигают 500 мкм; при литье крупных заготовок — 1500 мкм: при машинной формовке они равны 300 мкм; при кокильном и центробежном литье 200 мкм; при литье под давлением 10 мкм; при литье по выплавляемым моделям н в корковые формы 10 — 40 мкм. Поверхностный слой заготовок, полученных ковкой, горячей штамповкой и прокаткой, имеет обезуглероженную зону, которая далее переходит в зону, в которой наблюдается частичное обезуглероживание.
Глубина обезуглероженного слоя: у заготовок, полученных свободной ковкой, 500 †10 мкм (в зависимости от их размера); у проката до 150 мкм и у калиброванного проката до 50 мкм. Отливки из серого чугуна имеют перлитпую корку (перлитная зона) глубиной 300 мкм и за ней зону со значительным содержанием феррита, переходящую постепенно в основную зону.
Поверхностный слой стальных отливок имеет зону обезуглероживания глубиной 200 мкм и далее переходную зону с частичным обезуглероживанием. Поверхностный слой обезуглерожен почти до чистого феррита на глубину 150 мкм. Глубина обезуглероженного слоя горячештампованной заготовки 200 мкм. При обработке заготовок резанием иа их поверхности возникают микронеровности. Шероховатость, измеренная в направлении движения подачи (поперечная шероховатость), обычно больше шероховатости, измеренной в направлении главного движении режущего инструмента (продольная шероховатость).
На шероховатость обработанной поверхности влияет несколько факторов. Прежде всего она зависит от метода обработки. Каждому методу обработки свойствен определенный диапазон высоты микронеровностей, форма и схема расположения штрихов от режущего инструмента на обрабатываемой поверхности, определяемые кинематикой движения инструмента относительно заготовки (параллельные, кругообразные, пересекающиеся, по спирали). Режимы резания влияют на шероховатость обрабатываемой поверхности, При скорости резания 20— 125 и Рис.
46. Влияние скорости резания на шероховатость обработанной поверхности т Рве. 47. Влияние подачи на ншроховатость обработанной поверхности 25 мlмин высота микроперовностей достигает наибольшего значения. Прп дальнейшем увеличении скорости резания, при прочих неизменных условиях, шероховатость поверхностей постепенно умепынается (рис. 46). 3опа увеличенной шероховатости связана с образованием нароста на режущей кромке инструмента. С увеличением скорости резания паростообразовапие прекращается и шероховатость уменьшается. Е!а шероховатость поверхности влияют захват и отрыв слоев, расположенных под режущей кромкой инструмента (при обработке стальных заготовок) и явления хрупкого выламывания частиц материала (при обработке заготовок из серого чугуна и твердых цветных сплавов), При высоких скоростях резания стружка отделяется режущим инструментом более плавно без вырывания частиц металла.
Подача по-разному влияет на шероховатость поверхности прп разных методах обработки. При точении стандартными проходными резцами с углом в плане 45' в малым радиусом закругления вершины (до 2 мм) подача заметно влияет на шероховатость (кривая 1 на рис. 47). При точении резцами с широкой режурдей кромкой (кривая 2) шероховатость поверхности не зависит от подачи, что позволяет повысить производительность отделочных операций. При сверлении и зенкерованйи отверстий, торцовом и цилиндрическом фрезеровании и других методах обработки (кривая 8) подача незначительно влияет иа шероховатость поверхности.
Глубина резания не оказывает заметного влияния па шероховатость поверхности, если жесткость технологической системы достаточно велика. В некоторых случаях (при снятии корки или удалении наклепанного слоя) увеличение глубины резания уменьшает шероховатость поверхности, так как инструмент работает по основному мета.ллу. Форма режущей кромки инструмента также влияет на шероховатость поверхности. Однако образование микронеровпостей нельзя обьяснить только следом движения режущей кромки в материале заготовки. Фактическая шероховатость, особенно при чистовой и тонкой обработке, получается больше расчетной, найденной из геометрических соотношений.
При шлифовании шероховатость снижается с увеличением окружной скорости шлифовального круга и с уменьшением скоро12б сти вращения обрабатываемой заготовки, размера зерна круга и глубины шл1гфопапня. Шлпфоаапие с выхаживанием снижает шерохоиатость поверхности. Микропероапости образуются также вследствие трения задней поверхности инструмента по обрабатываемой поверхности, которое возрастает по мере износа режущего инструмента. Уменьшение неровностей н зазубрин на режущей кромке путем ее доводки способствует получени1о более гладкой обработанной поверхности. Это особенно заметно при чистовой обработке развертками, протяжками, широкими резцами. На н,ерохоаатость поаерхпости влияют механические свойства, химический состав и структура материала заготовок.
При обработке заготовок из мягкой пизкоуглеродистой стали получается более шероховатая поверхность, чем при обработке заготовок из твердой стали с больншм содержанием углерода. Заготовки нз стали с поаышенпым содержанием серы (антоматпые стали) и из стали с присадкой саинца после обработки имеют менее шероховатую поверхность, чем заготовки из углеродистой стали. Заготовки из сталей с мелкозернистой структурой обрабатыиатотся лучше заготовок из сталей с крупнозернистой структурой. Заготовки из стали со структурой пластиичатого перлита обрабатываются хуже заготовок из сталей с глобулярпым перлитом.
Соотастствующим выбором смазочно-охлаждающей жидкости можно уменьшить шероховатость и повысить стойкость инструмента. При применении минеральных осерненных и растительных масел высота микронероаностей умепыпается на 25 — 40аго по сравнению с обработкой без охлаждения. Шероховатость поверхности при шлифовании можно уменьшить тщательной фильтрацией охлаждающей жидкости от частиц абразива. На 1нерохоаатость поверхности влияет жесткость технологической системы. Различная жесткость а сечениях заготовки, обусловленная условиями ее закрепления, вызывает появление неодинаковой шероховатости обработанной поверхности.
При консольном закреплении вала (рис. 48, а) шероховатость поверхности попышается на свободном конце вала; при обработке вала в центрах с вращающимся задним центром (рис. 48, б) шероховатость поверхности повышается у заднего центра при длине вала Е до )бе(, а при большей г и -4--тр й-ту и' о)а' а) Рис. 48.
Впияиие способа установки заготовки при обработке иа шероховатость поверхности 127 длине вала повышается от заднего центра к середине его длины и затем уменьшается по мере приближения к переднему центру. Неоднородность шероховатости поверхности, определяемая отношением Ю, /йг„,ы, может достигать 2 — 3, Вибрации злемептов технологической системы периодически изменяют положение режущей кромки инструмента относительно обрабатываемой поверхности, создавая па ней выступы и впадины. .На процесс вибрации влияют жесткость системы, зазоры в ее звеньях, неуравновешенность вращающихся частей и дефекты приводов станка.
В зависимости от частоты и амплитуды колебаний изменяются форма и размеры неровностей. Прн относительно невысокой частоте и большой амплитуде колебаний на обрабатываемой поверхности образуется волннстость; на отдельных участках поверхности она изменяется в зависимости от жесткости технологической системы в различных сечениях обрабатываемой заготовки. Вибрации технологической системы являются основной причиной появления волнистости. Волиистость может возникать в результате копирования неровностей заготовки, а также от действия остаточных напряжений в нежестких заготовках. Зная влияние технологических факторов на шероховатость поверхности, можно назначить условия обработки, обеспечивающие достижение заданной шероховатости поверхности.
Физико-механические свойства поверхностного слоя деталей машин изменяются под влиянием комплексного действии силовых и тепловых факторов в процессе обработки. При обработке лезвийными инструментами превалирующее влияние оказывают силовые факторы. Результатом силового действия при пластической деформации является разрушение структуры, повороты и смещения кристаллов и наклеп поверхностного слоя, характеризуемый повьппепием микротвердости и снижением вязкости. В поверхностном слое возникают остаточные напряжения, которые в зависимости от режима обработки могут быть положительными или отрицательными. В поверхностном слое стальных деталей наблюдаются три зоны: а) зона резко выраженной деформации; она характеризуется значительными искажениями кристаллической решетки, измельченными зернами, деформированной структурой и резким повышением микро- твердости; б) зона деформации, характеризуемая вытянутыми зернами, наволакиванием одних зерен на другие н значительным снижением микротвердости по сравнению с микротвердостью верхнего слоя; в) переходная зона, представляющая собой зону влияния деформации и зону постепенного перехода к строению основного металла.
При обработке заготовок из серого чугуна иногда обнаруживается слабо выраженная деформация на глубине пе более 15 мкм. При чистовой и черновой обработке стальных заготовок деформация распространяется на глубину от 50 до 300 мкм, а при обдирке до 1000 мкм. При шлифовании состояние поверхностного слоя опре- 128 деляется в основном тепловыми явлениями и в меньшей степени силовыми. В поверхностном слое происходит структурные преобразования, и на границах зерен появляются карбиды, образуются зоны закалки или отпуска, возникают остаточные напряжения.
Глубина поверхностных счоев с резко выраженными изменениями при черновом шлифовании составляет 10 — 30 мкм, а при чистовом и тонком шлифовании 5 мкм. Остаточные напряжения распространяются на глубину 50 †1 мкм; их величина может быть равной пределу текучести материала заготовки. Рнс. 49. Зпюра остаточных напрянюннй в повсрхностпон слое заыы товкн после нинфованнн а) Для шлифования характерна высокая температура, возникающая в тонком поверхностном слое, и распространение тепла в условиях нестационарного температурного поля. При этом возможно появление структурной неоднородности и вследствие этою мелких трещин.
Зги дефекты свойственны поверхностям со ишифовочными прижогами, возникающими в результате съема неравномерного припуска и работы затупленным кругом. У закаленных деталей в верхнем слое может образоваться зона вторичной закалки, а под ней зона вторичного отпуска с относительно низкой твердостью. В поверхностном слое при шлифовании возникают остаточные напряжения растяжении. Схема распределения остаточных напряжений а после шлифования на глубину й (рис. 49, а) приведена на рис. 49, б (кривая 1).
На образование этих напряжений влиякт тепловые процессы. В момент контакта шлифовального круга с небольшим участком заготовки поверхностный слой кратковременно сильно нагреваегся и стремится расшириться. Расширению препятствуют окружающие более холодные слои материала. В результате поверхностный слой оказывается пластически сжатым.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
