Влияние на качество обработки режимов резания и геометрических параметров инструмента

Наибольшее влияние на качество обработки оказывают режимы резания и геометрические параметры инструмента. Основные причины образования шероховатости поверхности: 1) геометрия и кинематика процесса резания; 2) упругие и пластические деформации; 3) вибрации.

Определим условия формирования неровностей в связи с геометрическими параметрами обработки.

1. При обработке поверхностей острозаточенным резцом (рис. 20.2, а).

;

; ;

;

высота микронеровностей:

. (20.3)

Как следует из формулы (20. 3), чистовую обработку следует вести на малых подачах и резцом с минимальными углами в плане. В связи с этим новатором Колесовым предложен резец, который снимает остаточные гребешки дополнительной режущей кромкой с =18^о и производит калибровку поверхности участком режущей кромки с =0^о. Причем длина того участка превосходит значение подачи S₀ и составляет примерно 1.2S₀. Высококачественное резание с применением таких резцов получило также название силового резания.

2. При обработке поверхностей резцом с радиусом при вершине (рис. 20.2, б).

;

; ;

высота неровностей:

. (20. 4)

Как видно из формулы (20.4), для снижения шероховатости надо стремиться к уменьшению подачи и к увеличению радиуса при вершине резца.

Рис. 20.2. Высота микронеровностей поверхности при токарной обработке:

а – острозаточенным резцом; б – резцом с радиусом при вершине

В зависимости от схемы формообразование поверхности осуществляется методами копирования, огибания и пересечения. Для каждого из этих методов характерен наиболее выгодный с точки зрения снижения высоты неровностей метод обработки.

Выведенные формулы неточны, т. к. не учитывают процессов, протекающих на передней и задней поверхностях инструмента. Реальное значение R_z c учётом пластического деформирования металла:

,

где - приращение высоты неровностей;

- приращение от трения по задней поверхности.

Из кинематических параметров обработки наибольшее влияние на высоту неровностей оказывает скорость резания (рис. 20.3, а). С увеличением скорости резания высота неровностей снижается. В диапазоне скоростей, при котором образуется нарост, характерен рост величины неровностей.

а

 

б

 

Рис 20.3. Зависимости шероховатости обработанной поверхности детали от скорости резания (а) и подачи (б): 1 – резание с наростом, 2 - резание без нароста

При увеличении подачи высота неровностей возрастает (рис 20.3,б). При больших значениях подачи на шероховатость оказывают влияние геометрические факторы (следы движения инструмента). Глубина резания почти не влияет на шероховатость обработанной поверхности.

Из геометрических параметров инструмента наибольшее влияние на шероховатость поверхности, как следует из формул (20. 3) и (20. 4), оказывает угол в плане j и радиус закругления режущих кромок. С увеличением j шероховатость несколько возрастает, а с уменьшением j₁ микронеровности уменьшаются (см. предыдущую лекцию). Передний угол влияет на шероховатость постольку, поскольку он влияет на образование нароста. Поэтому изменение особенно заметно влияет на шероховатость обработанной поверхности деталей из углеродистых конструкционных сталей в диапазоне скоростей 20-40 м/мин. С уменьшением высота нароста возрастает.

Задний угол влияет на шероховатость значительно меньше, чем . Наиболее сильно влияет в тех случаях, когда обработанная поверхность образуется главной режущей кромкой, например, при протягивании.

На величину шероховатости существенное влияние оказывает структура и твёрдость обрабатываемого металла (наличие феррита, перлита) через образование нароста, износ инструмента, микронеровности режущей кромки инструмента (копируются), жёсткость технологической системы (вибрации), СОЖ (можно уменьшить шероховатость в пределах до одного класса).