КАЧЕСТВО ПОВЕРХНОСТИ
Общие понятия
На поверхности детали после фрезерования образуются неровности в виде чередующихся гребешков и впадин (шероховатость и волнистость), возникают остаточные напряжения в верхнем слое металла, меняется твердость на разной глубине от поверхности (упрочнение и наклеп) и происходят другие явления, влияющие на свойства поверхностного слоя деталей машин. Все перечисленные характеристики определяют качество поверхностного слоя или, сокращенно, качество поверхности деталей машин.
В технике принято качество обработанной поверхности рассматривать с физической и геометрической сторон.
Физическое качество поверхности
Качество обработанной поверхности определяют отклонениями физических и механических свойств верхнего слоя металла от свойств металла в сердцевине детали.
При резании поверхностный слой детали претерпевает пластические деформации, поэтому его свойства оказываются отличными от свойств исходного металла (заготовки). Металл в этом слое оказывается упрочненным, его твердость повышается, в нем возникают внутренние напряжения.
При чистовом фрезеровании толщина упрочненного слоя не превышает нескольких сотых миллиметра, при черновом фрезеровании цилиндрической фрезой достигает 0,12 мм (средние значения 0,04—0,08 мм) и при черновом фрезеровании торцовой фрезой 0,2 мм (средние значения 0,06—0,10 мм).
Упрочнения и внутренние напряжения в поверхностном слое понижают усталостную прочность детали и вызывают ускоренное разрушение ее в работе, т. е. приводят к необходимости ремонта.
Поэтому фрезеровщик должен стремиться при обработке не применять затупленного инструмента, уменьшать при помощи интенсивного охлаждения температуру в зоне резания, по возможности разделять съем припуска на черновой и чистовой переходы, не увеличивать без необходимости подачу на зуб фрезы.
Микрогеометрия поверхности
Неровности на поверхности детали, получающиеся после грубой обработки при больших подачах на зуб и глубине резания, видны и легко ощутимы пальцем. Неровности после получистовой и чистовой обработки при малой подаче на зуб и небольшой глубине резания незаметны для невооруженного глаза и почти не ощутимы пальцем.
Геометрическое качество поверхности в смысле наличия на ней гребешков, впадин, штрихов и других неровностей на ее малых участках называется микрогеометрией поверхности. На микрогеометрию поверхности при фрезеровании в основном влияют следующие факторы:
1) режим фрезерования (скорость резания, подача на зуб, глубина резания, род охлаждаемой жидкости);
2) вибрации вследствие недостаточной жесткости станка, приспособления, инструмента и детали;
3) геометрия, качество, состояние заточки и износ зуба фрезы (трение задней поверхности зуба об обработанную поверхность);
4) механические свойства обрабатываемого материала и материала инструмента.
Современное машиностроение с большими скоростями движущихся деталей машин предъявляет весьма высокие требования к чистоте поверхностей деталей машины.