3.1. Материал заготовки
Основными причинами такого колебания параметров шероховатости является различная способность сталей при пластическом деформировании образовывать наросты и явления схватывания инструмента с заготовкой по площадке трения (явления адгезии).
При обработке лезвийным инструментом заготовок, полученных из мягкой малоуглеродистой стали шероховатость обработанной поверхности имеет большую величину, чем при обработке высокоуглеродистых сталей. А поверхность заготовок, полученная из стали, в составе которой имеется свинец или повышенное содержание серы, после обработки имеет меньшую шероховатость, чем поверхности из тех же сталей, но не имеющих в своём составе этих легирующих элементов.
Поверхности имеют меньшую величину микронеровностей при обработке сталей с мелкозернистой структурой, но микронеровности поверхности будут выше, если структура стали имеет пластинчатый перлит.
3.2. Методы обработки и режимы резания
Существующим методам механической обработки заготовок, также как и каждому методу получения заготовок, соответствует свой определенный диапазон получаемой шероховатости поверхности.
Например, черновое точение позволяет получать на поверхности заготовки шероховатость Rz = 80…150 мкм, тонкое точение Rz = 6...10 мкм, чистовое шлифование Rz = 5…10 мкм, хонингование Rz = 1...3 мкм.
При обработке лезвийными инструментами (резцами, фрезами) наиболее существенное влияние на шероховатость поверхности оказывает подача и скорость резания.
3.3. Геометрия режущего инструмента
Любую, обработанную режущим инструментом, поверхность в определённом приближении можно рассматривать как след рабочего движения части режущей кромки инструмента.
При таком представлении шероховатость поверхности будет определяться в поперечном сечении чисто геометрическими факторами: формой режущей кромки инструмента (радиусом закругления при вершине резца) и величиной подачи. При определённых условиях этот фактор будет определяющим при формировании шероховатости обработанной поверхности (поперечное точение, протягивание, некоторые методы фрезерования и т.д.)
Износ режущего инструмента также приводит к увеличению шероховатости, поэтому периодическая доводка режущего инструмента способствует уменьшению высоты шероховатости.
3.4. Упругие колебания технологической системы
Динамические вибрации элементов технологической системы периодически изменяют положение режущей кромки инструмента относительно обрабатываемой поверхности, создавая на ней микронеровности определённого характера.
Эти вынужденные вибрации технологической системы обуславливаются действием следующих факторов:
- жёсткостью отдельных элементов технологической системы;
- динамической неуравновешенностью вращающихся частей технологического оборудования, приспособлений и обрабатываемых деталей;
- дефектами отдельных механизмов оборудования, вызывающих неравномерность движения его рабочих органов;
- колебаниями припуска на обработку, как в партии деталей, так и на поверхности одной детали и т.д.
Помимо вынужденных вибраций, на упругие колебания технологической системы могут воздействовать автоколебания, которые возникают без какихлибо видимых причин.
Поэтому для обеспечения безвибрационной работы технологической системы необходимо проводить определённые конструкторские и технологические мероприятия, такие как:
- увеличения жёсткости элементов технологической системы;
- повышение демпфирующей способности системы;
- проектирование определённых режимных параметров (малые глубины резания, большие подачи и т.д.);
- применение режущего инструмента с определёнными параметрами (большие углы в плане, большие положительные передние углы, малые радиусы при вершине резцов и т.д.).
3.5. Смазочно-охлаждающая жидкость
Технологическая жидкость, подаваемая в зону резания, может активно участвовать в формировании геометрических характеристик и структуры поверхностного слоя обрабатываемой заготовки.
Способ подачи в зону резания и характеристики технологической смазочно-охлаждающей жидкости должны обеспечивать:
- уменьшение температурных деформаций инструмента и обрабатываемой заготовки в направлении выполняемого размера;
- пластифицирование поверхностного слоя заготовки путём адсорбирования поверхностно-активных веществ, которые способны оказывать расклинивающее действие на вершины микронеровностей (рис. 4.4, см. стр.88);
- смазочное и химическое воздействие на режущий инструмент и поверхностный слой заготовки.
Молекулы активных веществ технологической жидкости, проникая в микротрещины на поверхности заготовки, создают давление на стенки впадин имеющихся микронеровностей. Величина созданного давления может достигать 100 кН/м 2.
Благодаря этому действию активных веществ, облегчается процесс резания, уменьшаются явления налипания и отрыва металла с обрабатываемой поверхности заготовки и тем самым уменьшается шероховатость поверхности.
На практике в качестве технологической жидкости применяются различные эмульсии, содовые водные растворы с добавками нитрита натрия, мыльные растворы, сернистые масла, а также керосиновомасляные смеси.
