Понимание шероховатости поверхности: Ключевые факторы и проверенные методы улучшения

В предыдущей статье мы обсуждали чистоту поверхности, шероховатость поверхности как одну из ее характеристик, которую можно использовать для оценки качества станков и механических деталей. Здесь мы представим факторы, влияющие на шероховатость поверхности, и как улучшить шероховатость.

Что такое шероховатость поверхности?

Шероховатость поверхности, часто сокращаемая до шероховатости, определяется как более высокая частота реальных поверхностей относительно впадин, количественно оценивается отклонениями в направлении нормального вектора реальной поверхности от ее идеальной формы. Если эти отклонения велики, поверхность шершавая; если они малы, поверхность гладкая. Это важный индекс для определения того, является ли обработанная деталь пригодной или нет. Она влияет на износостойкость, качество, точность движения и срок службы деталей в процессе эксплуатации. Значительно получить соответствующую шероховатость поверхности в процессе ЧПУ обработки.

Факторы, влияющие на шероховатость поверхности

1. Резание

Когда режущий инструмент используется для резания заготовки, на поверхности останется остаточная резанная грань с микрогеометрической погрешностью, скорость подачи, главный/вспомогательный угол скоса и радиус дуги кончика резака, которые влияют на размер остаточной грани. Регулировка скорости подачи и угла в процессе обработки может уменьшить деформацию и зону резания детали. Кроме того, смазочное средство и резаки должны соответствовать характеристикам материала, чтобы уменьшить пластическую деформацию и подавить образование заусенца и накипи на резаке. Также эффективной мерой для уменьшения шероховатости поверхности является увеличение угла наклона резака для уменьшения пластической деформации.

2. Шлифование

Шлифование используется для тонкой обработки. Твердость абразивных зiaren очень высока, и они работают на высокой скорости. Можно получить высокую точность обработки и шероховатость поверхности. Из-за преимуществ шлифования в конкретном процессе обработки температура может достигать 1000–1500 °C, что углубляет пластическую деформацию, и отрицательный передний угол шлифования абразивных частиц относительно тонок. При шлифовании большинство деталей выдавливаются. В процессе пластической деформации сторона абразивных частиц образует пластический тепловой поток, а затем наносит небольшую шероховатость на детали, и высокая температура еще больше углубляет шероховатость поверхности.

3. Параметры резания

• Скорость подачи: уменьшение скорости подачи делает высоту остаточной зоны обработанной поверхности меньше, что полезно для уменьшения значения Ra шероховатости.
• Скорость резания: При резании пластичных материалов, когда скорость резания меньше 5 м/мин или больше 100 м/мин, не легко образовывается накипь на резаке, что полезно для уменьшения значения Ra шероховатости. Когда скорость резания V составляет 20–25 м/мин и температура резания около 300 °C, коэффициент трения между стружкой и передней гранью резака максимален, и высота накипи максимальна, что увеличивает значение Ra.

Как улучшить шероховатость поверхности

В процессе обработки механических деталей следующие методы могут улучшить шероховатость поверхности деталей.

1. Условия резания: соответствующим образом уменьшить количество поверхностной обработки. Резание пластичных материалов с высокой скоростью резания; уменьшение скорости подачи; использование высокоэффективной охлаждающей смазочной жидкости; повышение кинематической точности станков, усиление жесткости технологической системы; использование ультразвуковой вибрационной резки и т.д.
2. Выбор геометрических параметров инструмента: соответствующим образом уменьшить угол скоса пары и увеличить радиус дуги кончика резака, и при необходимости заточить полировальное ребро. Это делает резание более легким и уменьшает шероховатость поверхности. Выбирайте материал инструмента с малой сродни к заготовке; проводите оксидное и азотное обработку инструмента; ограничивайте износ на вспомогательном лезвии; выбирайте мелкозернистый твердый сплав как инструмент и т.д.
3. Контроль вибрации станка: начните с уменьшения трения и выдавливания между инструментом и заготовкой, заточите режущее ребро, добавьте охлаждающую жидкость и надлежащим образом термически обработайте некоторые материалы заготовки с хорошей вязкостью.
4. Выбор разумной технологии обработки: в процессе точной обработки деталей технология обработки также очень важна. Если процесс неразумен, это может повлиять на качество обработки и производственную эффективность. Многие точные обрабатываемые детали нуждаются в чистовой обработке после грубой.
5. Разный выбор исходных материалов: детали механического оборудования состоят из множества разных исходных материалов. Согласно разной плотности исходных материалов, выбор режущих инструментов и станков в обработке напрямую связан с шероховатостью поверхности. Распределение карбидов в легирующих элементах должно быть мелким и равномерным; легкообрабатываемая сталь должна содержать такие элементы, как сера, свинец и т.д.; заготовку следует закалить для повышения твердости и снижения пластичности; размер графита в чугуне следует уменьшить.