«Металл-Столица». Продажа, ремонт и модернизация металлообрабатывающих станков и оборудования. Обработка и изготовление изделий из металла.

Качество поверхностей деталей полученных механической обработкой

Качество поверхностей деталей полученных механической обработкой
В современном машиностроении к качеству обработанных поверхностей ответственных деталей предъявляются высокие требования. Качество обработанной поверхности определяется степенью ее шероховатости, а также физическими свойствами поверхностного слоя—структурными деформациями, вызванными обработкой. Применение отделочных видов обработки—алмазное растачивание, окончательное шлифование, хонингование, притирка и другие дают возможность получить поверхности высокого качества, вместе с тем ни один из указанных методов обработки не обеспечивает получения идеально ровной поверхности, на ней остаются различные по характеру и величине неровности, в ряде случаев оказывающие серьезное влияние на эксплуатацию машин. Шероховатость поверхности и физические свойства поверхностного слоя имеют особо важное значение для работы взаимно сопряженных трущихся деталей. Шероховатость отрицательно влияет на точность сопрягаемых деталей.

Неровности на трущихся поверхностях препятствуют взаимному перемещению деталей (при подвижных посадках) и являются одной из главных причин возникновения трения. На преодоление сил трения в металлообрабатывающих станках расходуется 20—25% энергии двигателя. Неровности обрабатываемой поверхности отрицательно влияют на прочность деталей машин, так как впадины могут являться очагами мелких трещин и вызывать концентрацию напряжений. Эти трещины под действием нагрузки увеличиваются, особенно при переменных нагрузках. Под действием переменных нагрузок наступает усталость металла и детали разрушаются. Установлено, что стальные детали, обработанные резцом, под действием переменных нагрузок разрушаются значительно быстрее, чем детали после отделочной операции полирования. Прочность неподвижно соединяемых деталей также зависит от чистоты поверхности, так как при запрессовании деталей происходит смятие выступающих неровностей и уменьшение расчетного натяга.

С увеличением чистоты поверхности прочность неподвижных соединений увеличивается. Износ сопрягаемых деталей зависит от характера смазки, на условия работы которой, в свою очередь, влияет чистота трущихся поверхностей. Значительные неровности на них вызывают разрывы масляной пленки, нарушая нормальный процесс смазки. Долговечность современных машин в значительной степени зависит от качества трущихся поверхностей их деталей. Трение всегда сопровождается износом трущихся поверхностей: увеличиваются зазоры в сопряжениях, характер посадок резко изменяется, нарушается равномерность работы и детали приходят в негодность. Наиболее интенсивный износ деталей происходит в период ее приработки, затем скорость износа замедляется. В период приработки поверхностей происходит разрушение неровностей, полученных при механической обработке, и образование новых. Новые неровности имеют другую форму, направлены в сторону скольжения и в дальнейшем изменяются незначительно.

При одинаковых условиях работы трущихся пар в процессе приработки устанавливается одна и та же шероховатость, независимо от первоначальной, полученной при механической обработке. Следовательно, для определенных условий работы трущихся пар необходимо обрабатываемые поверхности выполнять с высотой шероховатостей, равной высоте неровностей поверхностей, полученных после приработки, тогда первоначальный износ деталей в период приработки будет минимальным и размеры деталей почти не изменятся, вследствие чего долговечность их увеличится. Детали с грубо обработанными поверхностями легче подвергаются коррозии и имеют относительно меньший запас прочности по сравнению с деталями, имеющими гладкие поверхности. Коррозия — это явление разрушения поверхности под влиянием химических веществ.

Для повышения антикоррозионной стойкости деталей необходима более гладкая поверхность. Из изложенного можно сделать вывод, что от качества поверхности зависят: точность сопрягаемых поверхностей; прочность деталей машин; износостойкость поверхностей трущихся пар; стабильность посадок подвижных соединений; прочность посадок неподвижных соединений; усталостная прочность деталей при переменных нагрузках; противокоррозионная стойкость поверхности; плавность и бесшумность, К. П. Д. и общая долговечность машины. Классификация чистоты поверхности по ГОСТу. Шероховатость, как известно, есть след движения режущего инструмента и характеризуется величиной неровностей в виде гребешков и впадин. Величина шероховатости обрабатываемой поверхности зависит от вида обработки, рода обрабатываемого материала, степени пластической деформации его при резании, режима резания, геометрии режущего инструмента, охлаждения и других факторов.

Чем меньше подача и больше радиус закругления резца, тем чище поверхность и меньше шероховатость. Для расчета теоретической высоты гребешков при токарной обработке существует Но величина не является действительной высотой гребешка, так как здесь не учтено образование нароста на режущей кромке резца. Высота гребешка будет выше и ее максимальная величина достигает при 200 °С, дальше идет ее уменьшение, при 600°С нарост на режущей кромке полностью исчезает и высота гребешка получает значение, подсчитанное по приведенной формуле. Классификация чистоты обрабатываемых поверхностей определяется по ГОСТ. Среднее арифметическое отклонение профиля приближенно определяется по формуле Вторым критерием оценки шероховатости поверхности служит высота неровностей.

Для оценки шероховатости поверхностей в лабораторных и производственных условиях применяют, в зависимости от характера поверхностей, различные приборы. Профилометры применяют для оценки чистоты поверхности в пределах 5-12-го классов. В заводских условиях эти приборы применяют для оценки чистоты поверхности особо ответственных деталей. В станкостроении получил распространение способ оценки чистоты обработанной поверхности путем ее сравнения с эталоном, имеющим известную степень чистоты. Для определения класса чистоты по эталонам необходимо подобрать два соседних по классу эталона, у одного из которых чистота поверхности выше, у другого ниже чистоты проверяемой поверхности. Последней присваивают класс более грубого эталона.