Шероховатость после механической обработки

При любом способе контактной обработки материалов (включая и частный случай — обработку резанием, в нашем случае фрезерование) на поверхности заготовки остаются мельчайшие неровности. Причиной этого является неравномерный скол материала под воздействием режущего клина, дефекты самого клина (включая естественный износ), нарушение контакта инструмента с заготовкой вследствие общей деформации системы «станок — инструмент — приспособление — заготовка» под влиянием силы резания или повышенной температуры и т. д. Совокупность микронеровностей (выступов и впадин) характеризует величину шероховатости поверхности.

Влияние на эксплуатационные свойства

Шероховатость измеряется в микрометрах (мкм). Чем меньше её величина, тем более гладкой является поверхность изделия. Шероховатость оказывает решающую роль на прочность, стойкость к истиранию, химическую и коррозионную стойкость, величину контактного трения, внешний вид изделия и ряд прочих важных показателей.

Основными узлами в любых машинах и механизмах являются кинематические пары трения. При их работе — взаимном перемещении — существенная доля энергии тратиться на преодоление сил трения, а значит, расходуется на нагрев и бесполезно рассеивается в виде механических потерь. Следствием трения также является износ и выход из строя деталей механизмов. Применение смазочных материалов помогает частично решить эту проблему, но требуемая толщина масляного слоя на поверхности опять-таки зависит от её шероховатости. Так для высоконагруженных подшипников скольжения слишком малая шероховатость приводит к тому, что масло выдавливается из зоны трения. Это может привести к «схватыванию» соприкасающихся деталей на молекулярном уровне. Напротив, при наличии определённой высоты микронеровностей, смазочное масло задерживается и образует надёжную защитную плёнку.

На основе обобщения большого числа опытных данных установлено, что определённые условия износа предполагают наличие оптимальной величины шероховатости, обеспечивающей максимальную стойкость изделий. Таким образом, шероховатость является очень важной конструкционной характеристикой детали. Наряду с допусками на отклонение размеров, шероховатость всегда указывается на чертежах, а техпроцесс строится, в том числе, под требования обеспечения заданной шероховатости готовых изделий после обработки.

Шероховатость при фрезеровании

Для снижения сил контактного трения необходимо уменьшать величину шероховатости. В основном это достигается путём обработки поверхности с целью повышения её качества. Часто ошибочно считается, что качество поверхности и её шероховатость — это одно и то же. Однако понятие «качества» подразумевает характеристику не только поверхности материала, но и внутренней структуры поверхностного слоя, который также подвергается изменением в процессе обработки. Так при фрезеровании заготовок из металлов, силы резания воздействуют на поверхность, нагревая её до 800-1000 °С. При такой температуре в металле происходят структурные изменения, так что поверхностный слой становиться отличным по свойствам от остального материала детали. Это следует учитывать при выборе режимов фрезерования и соотносить с величиной шероховатости поверхности, которую требуется получить после обработки.

На величину шероховатости (высоту неровностей) при фрезеровании оказывают влияние многие факторы: материал заготовки, тип инструмента, режим и условия фрезерование (наличие/отсутствие охлаждения, высокоскоростная обработка и пр.), кривизна вершины зубьев фрезы, а также величина подачи и, менее значительно, глубина фрезерования. Отсюда следует вывод, что для снижения высоты неровностей необходимо уменьшать углы заточки фрезы и увеличивать радиус закругления вершины зуба, а также снижать величину подачи. Таким образом, шероховатость обрабатываемой поверхности в значительной мере определяется геометрией и размерами (диаметром) фрезы. Так после этапа черновой обработки (к примеру, концевой фрезой Ø 6 мм) крупные неровности различимы невооружённым глазом. Промер высоты этих неровностей даёт внушительную величину шероховатости — до 100 мкм и выше. Последующее чистовое фрезерование (с заменой фрезы на более «тонкую») снижает шероховатость до величины 5-10 мкм и ниже.

На высоту неровностей (фактическую шероховатость после обработки) оказывают влияние и другие факторы. К примеру, различные материалы заготовки склонны к образованию отличающейся по свойствам стружки. Твёрдые металлы (подобно чугуну) образуют неровную стружку с острыми краями. При этом скол материала происходит не только в плоскости резания, но и распространяется на соседние слои. В результате высота неровностей, по сравнению с ожидаемой, оказывается выше. При малой величине подачи на качество поверхности заготовки большое влияние оказывает состояние режущей кромки фрезы. Неровности и дефекты режущего клина как бы «копируются» на обрабатываемой поверхности. Следовательно, при чистовой обработке особенно важно внимательно следить за качеством режущей части инструмента.

Современные фрезерные станки с ЧПУ отличаются высокой точностью обработки. В ряде случаев это позволяет получить требуемую шероховатость поверхности уже на этапе чистового фрезерования — без необходимости последующей шлифовки и полировки изделий.

Однако ошибкой будет считать, что во всех случаях требуется добиваться минимальной шероховатости. Это совершенно неоправданно экономически: чем ниже шероховатость — тем выше стоимость обработки, кроме того возрастает износ инструмента и повышаются затраты времени на техпроцесс. Поэтому величина шероховатости должна определяться в каждом конкретном случае исходя из конструктивных требований к деталям узлов машин, а также рекомендаций ГОСТов.

Представляем профессиональный фрезерный станок для обработки камня 1325 Stone. Запуск станка, процесс работы и пример готового изделия на видео.

В гостях у нашего постоянного клиента компании «Пластфактория», которые занимаются изготовлением POS-материалов и сотрудничают с крупными косметическими брендами.

Видеоотчет с посещения производства наших клиентов — компания «АЛЬТАИР». О работе на производстве, изготавливаемых изделиях и станках от компании Wattsan.

На шероховатость поверхности, обработанной резанием, оказывает влияние большое число факторов, связанных с условиями изготовления заготовки. В частности, высота и форма неровностей, а также характер расположения и направление обработочных рисок зависят от принятого вида и режима обработки; условий охлаждения и смазки инструмента; химического состава и микроструктуры обрабатываемого материала; конструкции, геометрии и стойкости режущего инструмента; типа и состояния используемого оборудования, вспомогательного инструмента и приспособлений.

Все многообразные факторы, обусловливающие шероховатость обработанной поверхности, можно объединить в три основные группы: причины, связанные с геометрией процесса резания; пластической и упругой деформациями обрабатываемого материала и возникновением вибраций режущего инструмента относительно обрабатываемой поверхности.

Процесс возникновения неровностей вследствие геометрических причин принято трактовать как копирование на обрабатываемой поверхности траектории движения и формы режущих лезвий. С геометрической точки зрения величина, форма и взаимное расположение неровностей (направление обработочных рисок) определяются формой и состоянием режущих лезвий и теми элементами режима резания, которые влияют на изменение траектории движения режущих лезвий относительно обрабатываемой поверхности. В различных условиях обработки пластические и упругие деформации обрабатываемого материала и вибрация искажают геометрически правильную форму неровностей, нарушают их закономерное распределение на поверхности и в значительной степени увеличивают их высоту. В ряде случаев пластические деформаций и вибрации вызывают появление продольной шероховатости, достигающей значительных размеров, и увеличение поперечной шероховатости.

Преобладающее влияние на формирование шероховатости поверхности оказывает (как правило) одна из трех указанных групп причин, которая и определяет характер и величину шероховатости. Однако в отдельных случаях шероховатость возникает в результате одновременного и почти равнозначного воздействия всех указанных причин и вследствие этого не имеет четко выраженных закономерностей.

Геометрические причины образования шероховатости

За один оборот заготовки резец перемещается на величину подачи S1 (мм/об) и переходит из положения 2 в положение 1 (рис. 1, а). При этом на обработанной поверхности остается некоторая часть металла, не снятая резцом и образующая остаточный гребешок m. Совершенно очевидно, что величина и форма неровностей поверхности, состоящих из остаточных гребешков, определяются подачей S1 и формой режущего инструмента.

Например, при уменьшении подачи до значения S2 высота Rz неровностей снижается до Rz (рис. 1, б). Изменение углов φ и φ1 в плане оказывает влияние не только на высоту, но и на форму неровностей поверхности (рис. 1, в).

При использовании резцов с закругленной вершиной достаточно большого радиуса r1 форма неровностей становится соответственно также закругленной (рис. 1, г). При этом увеличение радиуса закругления вершины резца до r2 приводит к уменьшению высоты Rz шероховатости (рис. 1, д).

Рис. 1. Геометрическике причины образования шероховатости при точении

Формула расчета подачи учитывающая геометрические причины образования шероховатости:

где S_o — подача на оборот; Ra — шероховатость, мкм; r — радиус при вершине инструмента, мм.

При изготовлении режущего инструмента и при его затуплении на режущем лезвии инструмента образуются неровности и зазубрины, определенным образом увеличивающие шероховатость обрабатываемой поверхности. Влияние неровностей лезвия инструмента на шероховатость обработанной поверхности особенно существенно при тонком точении с малыми подачами, когда неровности лезвия соизмеримы с величиной Rz. В отдельных случаях полного копирования профиля зазубрин лезвия на обрабатываемую поверхность может и не произойти, так как пластически деформированный металл стружки и обрабатываемой поверхности иногда затекает в зазубрины режущей кромки, частично затормаживаясь в их плоскости, и делает их как бы более мелкими. В результате этого рост высоты шероховатости обработанной поверхности в некоторых случаях отстает от увеличения глубины зазубрин режущего лезвия. Однако и в этих случаях влияние зазубрин лезвия на шероховатость обрабатываемой поверхности может быть значительным.

По имеющимся практическим данным при затуплении режущего инструмента и появлении на нем зазубрин шероховатость обработанной поверхности возрастает при точении — на 50—60%, фрезеровании цилиндрическими фрезами — на 100—115 %, фрезеровании торцовыми фрезами — на 35—45%, сверлении — на 30—40% и развертывании — на 20—30%. Указанное увеличение шероховатости обрабатываемой поверхности при затуплении режущего инструмента связано не только с геометрическим влиянием зазубрин, возникающих на режущем лезвии, но и с возрастанием радиуса округления лезвия. Увеличение радиуса округления лезвия повышает степень пластической деформации металла поверхностного слоя, что приводит к росту шероховатости поверхности. Для устранения влияния зазубрин и притупления режущего лезвия рекомендуются тщательная (желательно алмазная) доводка инструментов и своевременная их переточка.

Приведенные выше сведения о геометрических причинах возникновения неровностей при точении дают основание сделать следующие выводы.
1. Увеличение главного φ и вспомогательного φ 1 углов резца в плане приводит к росту высоты неровностей. При чистовой обточке целесообразно пользоваться проходными резцами с малыми значениями углов φ и φ 1, не следует без особой необходимости применять подрезные резцы.
2. Возрастание радиуса закругления вершины резца снижает высоту шероховатости поверхности.
3. Понижение шероховатости режущих поверхностей инструмента посредством тщательной (желательно алмазной) доводки устраняет влияние неровностей режущего лезвия на обрабатываемую поверхность. Наряду с уменьшением шероховатости обрабатываемой поверхности доводка заметно повышает стойкость режущего инструмента, а следовательно, и экономичность его использования.

Пластические и упругие деформации металла поверхностного слоя

При обработке резанием пластичных материалов металл поверхностного слоя претерпевает пластическую деформацию, в результате которой значительно изменяются размеры и форма неровностей обработанной поверхности (обычно шероховатость при этом увеличивается).

При обработке хрупких металлов наблюдается вырывание отдельных частиц металла, что также ведет к увеличению высоты и изменению формы неровностей.

Скорость резания является одним из наиболее существенных факторов, влияющих на развитие пластических деформаций при точении.

Шероховатость обработанной поверхности в значительной степени связана с процессами образования стружки и в первую очередь с явлениями нароста. В зоне малых скоростей (v = 2÷5 м/мин), при которых нарост не образуется, размеры неровностей обработанной поверхности незначительны.

С увеличением скорости размеры неровностей поверхности возрастают, достигая при 20—40 м/мин своего наивысшего значения, многократно превосходящего расчетную величину.

Дальнейшее повышение скорости резания уменьшает нарост и понижает высоту шероховатости обработанной поверхности.

В зоне скоростей (v > 70 м/мин), при которых нарост не образуется, шероховатость поверхности оказывается минимальной. В этом случае дальнейшее увеличение скорости резания лишь незначительно снижает высоту шероховатости поверхности.

При высокой скорости резания глубина пластически деформированного поверхностного слоя незначительна и размеры шероховатости приближаются к расчетным.

В случае обработки хрупких материалов (например, чугуна) наряду со срезом отдельных частиц металла происходят их сдвиг и беспорядочное хрупкое откалывание от основной массы металла, увеличивающее шероховатость поверхности. Повышение скорости резания уменьшает откалывание частиц, и обрабатываемая поверхность становится более гладкой.

При чистовой обработке металлов, когда состояние и точность обработанной поверхности имеют решающее значение, совершенно естественно стремление вести обработку в зоне скоростей, при которых нароста на инструменты не образуется, а шероховатость поверхности получается наименьшей.

Подача — второй элемент режима резания, оказывающий большое влияние на шероховатость, что связано не только с указанными выше геометрическими причинами, но и в значительной степени обусловлено пластическими и упругими деформациями в поверхностном слое.

Резание металлов осуществляется инструментом, лезвие которого всегда имеет некоторый радиус округления ρ. При внедрении резца в обрабатываемый материал происходит отделение стружки по плоскости скалывания А—А (рис. 2). При этом часть металла, лежащего ниже точки В, не срезается, а подминается округленной частью резца, подвергаясь упругой и пластической деформации.

Рис. 2. Схема отделения стружки резцом

После прохождения резца несрезанный слой металла частично упруго восстанавливается, вызывая трение по задней поверхности резца. Разница степени упругого восстановления металла выступов и впадин неровностей обычно увеличивает высоту шероховатости.

Наименьшая толщина t_min срезаемого слоя (при превышении t_min происходит резание, а при снижении — только пластическое и упругое смятие металла округленной поверхностью лезвия инструмента) зависит от радиуса округления режущего лезвия, свойств обрабатываемого материала и скорости резания (при сокращении радиуса округления р и увеличении скорости резания t_min уменьшается).

Неровности поверхности в этом случае образуются не столько под влиянием геометрических причин, сколько в результате упругих и пластических деформаций, скорости резания и радиуса округления режущего лезвия резца. В связи с этим для обеспечения наименьшей шероховатости обработанной поверхности и высокой производительности чистовое точение углеродистых конструкционных сталей следует проводить при s = 0,05÷0,12 мм/об.

При точении цветных сплавов хорошо доведенными или алмазными резцами t_min уменьшается, поэтому для снижения высоты шероховатости может оказаться полезным уменьшение подачи до 0,01—0,02 мм/об.

Наблюдениями многочисленных исследователей установлено, что при обычном точении влияние глубины резания на шероховатость ничтожно и практически может не приниматься во внимание. При уменьшении глубины резания до 0,02 мм (вследствие наличия на режущей кромке резца округления) нормальное резание прекращается и резец, отжимаясь от изделия, начинает скользить по обрабатываемой поверхности, периодически врезаясь в нее и вырывая отдельные участки. Поэтому глубину резания при работе обычными резцами не следует брать слишком малой.

При глубине резания меньше подачи глубина оказывает геометрическое влияние на высоту шероховатости. В этом случае уменьшение глубины резания снижает высоту шероховатости.

Обрабатываемый материал и его структура оказывает существенное влияние на характер и высоту неровностей обработанной поверхности. Более вязкие и пластичные материалы (например, малоуглеродистая сталь), склонные к пластическим деформациям* дают при их обработке резанием грубые и шероховатые поверхности.

Применение смазочно-охлаждающих жидкостей, предотвращающих схватывание, уменьшающих трение и облегчающих процесс стружкообразования, способствует снижению высоты неровностей поверхности.

Вибрации режущего инструмента, станка и заготовки

В процессе резания возникают вынужденные колебания системы станок—заготовка—инструмент, вызываемые действием внешних сил, и автоколебания системы, появление которых связано с периодическим упрочнением (наклепом) срезаемого слоя металла и изменением условий трения или резания. Вынужденные колебания системы обусловливаются дефектами отдельных механизмов станка (неточностью зубчатых передач, плохой балансировкой вращающихся частей, неудовлетворительной сшивкой ремня, чрезмерными зазорами в подшипниках и др.), являющимися причиной неравномерности его движения.

Вибрация лезвия режущего инструмента относительно обрабатываемой поверхности являются дополнительным источником увеличения шероховатости обработанной поверхности. Очевидно, что высота шероховатости поверхности будет тем значительнее, чем больше удвоенная амплитуда колебания лезвия инструмента относительно обрабатываемой поверхности.

Большое влияние на шероховатость обработанной поверхности оказывает состояние станка. Новые и хорошо отрегулированные станки, установленные на массивных фундаментах или на виброопорах, хорошо изолированные от вибраций другого оборудования, обеспечивает минимальную шероховатость.

Очень важным является создание достаточно высокой жесткости приспособлений для крепления заготовок и вспомогательных инструментов для установки режущего инструмента. Например, в случае обработки заготовок на револьверном станке из прутка с закреплением последнего в трехкулачковом самоцентрирующем патроне высота шероховатости обработанной поверхности на 30—40 % выше, чем при зажатии прутка в нормальном цанговом патроне, имеющем большую поверхность соприкосновения с заготовкой и создающем поэтому большую ее устойчивость.

Особенно сказываются вибрации технологической системы на шероховатость обработанной поверхности при тонком растачивании на алмазно-расточных станках. Неравномерность припуска, снимаемого при тонком растачивании, обусловливающая колебание сил резания, также может являться причиной вибрации технологической системы, увеличивающих шероховатость обработанной поверхности.

Формирование шероховатости поверхности при различных видах механической обработки (фрезеровании, сверлении, шлифовании, доводке и др.) подчиняется в общем тем же закономерностям, что и при точении. Характер этих закономерностей видоизменяется в зависимости от изменения соотношения влияния геометрических причин, пластических деформаций и вибраций, связанных с особенностями отдельных видов механической обработки.

Точность обработки поверхностей

Точность механической обработки деталей машино- и приборостроения является важнейшей характеристикой их качества. Под точностью детали понимается степень ее соответствия требованиям чертежа: по размерам, геометрической форме, правильности взаимного расположения обрабатываемых поверхностей и по степени их шероховатости.

Точность обработки, например, на шлифовальных станках можно достигнуть одним из двух принципиально отличных методов: пробных ходов и промеров, а также методом автоматического получения размеров на предварительно настроенных станках. Чем меньше разность между действительным размером и размером, указанным на чертеже, тем выше точность обработки.

Качество поверхности деталей машин и приборов определяется совокупностью характеристик шероховатости и волнистости, физико-механических, химических свойств и микроструктуры поверхностного слоя, образованного под воздействием силового, теплового и химических факторов в процессе обработки. В процессе шлифования заготовки в ее поверхностном слое изменяются структура, фазовый и химический состав, возникают остаточные напряжения.

Достигаемая при шлифовании шероховатость поверхности характеризуется прежде всего высотными параметрами (ГОСТ 2789—73). Это среднее арифметическое отклонение профиля Ra; высота неровностей по десяти точкам Rz и наибольшая высота неровностей профиля R_max. Помимо высотных, ГОСТ 2789-73

устанавливает шаговые параметры шероховатости: средний шаг неровностей профиля 5_Ш, средний шаг местных выступов профиля 5, а также относительную опорную длину профиля t_p, где р — уровень сечения профиля — расстояние между линией выступов профиля и линией, пересекающей профиль эквидистантно линии выступов профиля. Они выражаются в процентах от R_max.

Требования к шероховатости поверхности устанавливают одним или несколькими параметрами, когда это необходимо для обеспечения эксплуатационных свойств поверхности. Параметр Ra является предпочтительным. Базовую длину / выбирают на основании табл. 6.1.

Соотношение значений Ra, Rz, Rm_&x и базовой длины I

Базовая длина /, мм

Свыше 0,025 до 0,4

Свыше 0,10 до 1,6

Нормирование параметров шероховатости проводится на основании их связи с функциональными показателями деталей машин и приборов, причем значения этих параметров могут быть рассчитаны по теоретическим или эмпирическим уравнениям связи показателей эксплуатационных свойств деталей и их соединений с характеристиками качества поверхностей.

Рекомендации по выбору соотношений между точностью и шероховатостью поверхности представлены в табл. 6.2, по рекомендуемой и достигаемой шероховатости — соответственно в табл. 6.3 и 6.4.

Оценка по опорной длине профиля не обеспечивает достаточно полного представления об опорной площадке, так как шероховатость поверхности в поперечном и продольном направлениях различна и не связана постоянным соотношением. С уменьшением высоты поперечных микронеровностей высота продольной и поперечной шероховатости становится примерно одинаковой. Наличие волн на поверхности приводит к уменьшению опорной площади в 5-10 раз.

Параметр шероховатости Ra (мкм) поверхности детали в зависимости от квалитета допуска размера и уровня относительной геометрической точности

Уровни относительной геометрической точности при номинальных размерах, мм

Квалитета допуска размера

Свыше 50 до 120

Свыше 120 до 500

6.1. Точность обработки поверхностей

Примечания: 1. В таблице установлены наиболее грубые пределы (наибольшие допускаемые) параметра Ra.

2. Приняты следующие соотношения для уровней относительной точности: Ra ?₂о> %

Опорных шеек валов:

под подшипники скольжения

под вкладыши из бронзы

под баббитовые вкладыши

под вкладыши из чугуна и из графитопла- ста АМС-1

под подшипники качения

Обеспечивающие явление избирательного переноса

Посадочных шеек валов под зубчатые колеса

Валов, работающих при знакопеременных нагрузках

Шариковых и роликовых подшипников

отверстия под палец

Наружная поршневого пальца

Шеек и кулачков распределительных валов

Отверстий рычагов вилок, сопрягаемых с ва-

лам и или осями

Посадочных отверстий зубчатых колес

Основных отверстий корпусов:

Сопрягаемые корпусов и крышек

Окончание табл. 63

Напыленные, трения скольжения

Под электрохимические покрытия

Шероховатость поверхности при различных методах обработки

Наружные поверхности вращения

Внутренние поверхности вращения

Окончание табл. 6.4

Боковые поверхности шлицев

Боковые поверхности зубьев

Боковые поверхности профиля резьбы

резцами и гребенками

метчиками, плашками и самораскрывающими- ся нарезными головками

Накатывание и раскатывание резьбы

Примечание. Для упрочняющей обработки R_max — 5Ra, для остальных методов обработки Д_т;1Х = 7Ra; Rz = 5,5Ra.

Волнистость поверхности — совокупность периодически повторяющихся неровностей, у которых расстояние между вершинами выступов или углублениями впадин больше базовой длины /. Волнистость, как правило, образуется под воздействием колебаний в технологической системе СПИД (станок — приспособление — инструмент — деталь). Возникают эти колебания из-за неравномерности сил резания, наличия неуравновешенных масс и т.д. Форма волнистости зависит от причины ее возникновения, хотя в большинстве случаев профиль волнистости имеет форму, близкую к синусоидальной. Волнистость занимает промежуточное положение между отклонениями формы и шероховатостью поверхности.

Установлены высотные параметры волнистости W_z и W_max и шаговый параметр S_w, составляющие которых показаны па рис. 6.1.

Значения W — W₅ определяются на участке измерения l_w, длина которого составляет не менее пяти действительных наибольших шагов S_w волнистости.

Продольные числовые значения W_z выбирают из ряда 0,1; 0,3; 0,4; 0,8; 1,6; 3,2; 6,3; 12,5; 25; 50; 100; 200 мкм.

Наибольшая высота волнистости W_max — расстояние между наивысшсй и наинизшей точками измеренного профиля в пределах L_w, определенное на одной полной волне.

Средний шаг волнистости

Рис. 6.1. Профиль волнистости поверхности

Волнистость оказывает существенное влияние па качественные показатели изделий, поэтому вопросы ее нормирования и контроля имеют важное практическое значение.

В табл. 6.5 и 6.6 представлены рекомендации по обеспечению параметров волнистости поверхности при различных способах обработки.

Параметры поперечной волнистости

• 500-1400
• 450-1400

• 100-1350
• 120. 450

• 3.4- 24
• 3.5- 18

• 10-80
• 5. 400

• 250.. .500
• 550.. .1000

• 165.. .400
• 80.. .1850

• 4,8-24
• 6,5-22

• 10-25
• 10-100

• 1,25-13
• 0,8-4

• 750-1400
• 500. 900

• 100-700
• 200. 800

• 3. 20
• 4,5-35

• 15. 50
• 20-80

Доводка поверхностей: плоских

Примечания-. 1. В числителе представлены результаты, полученные при обработке стальных деталей, в знаменателе — чугунных.

2. /то_п — радиус закругления выступов поперечной волнистости.

Параметры продольной волнистости

Доводка плоских поверхностей

Примечание. В числителе представлены результаты, полученные при обработке стальных деталей, в знаменателе — при обработке чугунных.

Пластическую деформацию при шлифовании характеризуют изменением степени пластической деформации по глубине поверхностного слоя и степенью деформации отдельных зерен. Деформационное упрочнение (паклей) поверхностного слоя оценивают по глубине h_u и степени наклепа и_и, а интенсивность наклепа — по глубине поверхностного слоя — градиентом наклепа и_ур, являющимся важным параметром поверхностного наклепа после окончательной и отделочной обработки поверхностей:

где Я_тах и Я_исх — соответственно максимальная и исходная микро- твердость поверхностного слоя материала.

В табл. 6.7 представлены данные влияния видов шлифования различных сталей на степень и глубину наклепа обработанных поверхностей.

Влияние видов обработки на физические свойства поверхностных слоев

Шлифование круглое деталей из сталей: незакаленной углеродистой

шлифование плоских поверхностей

В качестве основных параметров для характеристики атомно- кристаллической структуры металла поверхностного слоя рекомендуются размеры блоков, углы из разориентирования. Оценку искажснности кристаллической решетки металла поверхностного слоя проводят по изменению ее параметров, а также по концентрации вакансий и плотности дислокаций. Вакансия — незанятое место

в узле кристаллической решетки. Отношение числа вакансий к числу атомов в данном объеме называется концентрацией вакансий. Дислокация — линейный дефект кристаллической решетки, не перемещающийся самопроизвольно и хаотически, как вакансия. Характеристикой дислокации является плотность дислокаций: суммарная длина дислокаций в сантиметрах, приходящаяся на 1 см 3 . Изменение фазового состава поверхностного слоя оценивают по дисперсности, форме, ориентировке и распределению фаз по толщине слоя.

Остаточные напряжения, под которыми понимают напряжения, существующие и уравновешивающиеся внутри твердого тела после устранения причин, вызвавших их появление, классифицируются по протяженности силового поля (предложено Н.Н. Дави- денковым):

• ? напряжения 1-го рода, или макронапряжения, охватывающие области, соизмеримые с размерами детали; они имеют ориентацию, связанную с формой детали; возникают от неоднородности силового, температурного или материального поля внутри детали;
• ? напряжения 2-го рода, или микронапряжения, распространяющиеся на отдельные зерна или группу зерен;
• ? напряжения 3-го рода — субмикроскопические, относящиеся к искажениям кристаллической решетки (статические искажения решетки или искажения 3-го рода).

Возникновение остаточных напряжений всегда связано с неоднородными линейными или объемными деформациями в смежных объемах материала детали.

С повышением твердости обрабатываемого материала уменьшается объем, подвергаемый пластической деформации. Чем мягче сталь, тем глубже распространяется влияние пластической деформации. Остаточные напряжения возрастают при увеличении сопротивления деформации по мере повышения твердости.

В табл. 6.8 и 6.9 представлены результаты по точности и качеству соответственно наружных и внутренних цилиндрических поверхностей после абразивной обработки.

Взаимосвязь эксплуатационных свойств деталей машин и приборов с характеристиками качества их поверхностей и поверхностных слоев отражают результаты, представленные в табл. 6.10.

Каждому способу шлифования соответствует определенная экономическая точность обработки. Точность при каждом рабочем