Влияние способов обработки и режимов резания на шероховатость поверхности

Остаточные напряжения. Напряжения 1-го рода - макронапряжения. Они охватывают области, соизмеримые с размерами детали, и имеют ориентацию, связанную с формой детали. Напряжения 2-го рода - микронапряжения, распространяющиеся на отдельные зерна металла или на группу зерен. Напряжения 3-го рода - субмикроскопические, относящиеся к искажениям атомной решетки кристалла.

Остаточные напряжения после механической обработки

Остаточные напряжения 1 рода возникают в результате различных технологических факторов при изготовлении детали. Обработка резанием поверхности заготовки детали обычно вызывает появление растягивающих напряжений величиной до 70 МПа. Глубина распространения их находится в пределах 50...200 мкм и зависит от условий формообразования поверхности.

Для расчетов чаще всего используют схематизированные кривые деформирования, показанные на рисунке. Кривая без упрочнения используется для описания сравнительно небольших пластических деформаций малоуглеродистых сталей, имеющих площадку текучести. В основе определения остаточных напряжений лежит известная в теории пластичности теорема о разгрузке. (Генки, 1924 г.) Остаточные напряжения равны разности между истинными напряжениями в упругопластическом теле и теми напряжениями, которые создавались бы в нем при предположении об идеальной упругости материала

Если точение проводится резцами с широкой режущей кромкой, установленной параллельно оси изделия, изменение подачи не отражается на шероховатости (кривая 2). При сверлении, зенкеровании, торцовом и цилиндрическом фрезеровании изменение подачи слабо влияет на шероховатость (кривая 3).

Каждому методу обработки (точение, шлифование и др.) соответствует свой диапазон получаемой шероховатости поверхности. При обработке заготовок лезвийным инструментом шероховатость в значительной мере зависит от скорости резания и подачи. При обработке вязких материалов в условиях образования нароста наибольшее значение Ra наблюдается при скорости резания 20…25 м/мин. Однако с увеличением скорости резания эффект образования нароста снижается и шероховатость уменьшается. Кроме того, при высоких скоростях резания (более 180 м/мин) значительно уменьшается глубина пластически деформированного слоя, что также снижает шероховатость поверхности. Подача S влияет на шероховатость в зависимости от используемого режущего инструмента и условий обработки. При точении стандартными резцами с углом в плане 45 ° и малым радиусом закругления при вершине резца (до 2 мм) подача (свыше 0,2 мм/об) существенно влияет на шероховатость (кривая 1).