Виды неровностей. Характеристика микрогеометрии поверхности. Шероховатость. Профилограф

Следует отметить, что ППФ за счет своей широкополосности и высокой направленности на низких частотах являются практически незаменимым средством поиска заиленных объектов, трубопроводов и других предметов, находящихся в толще морского донного грунта

 

 

 

Контактный профилометр — прибор, предназначенный для измерения неровностей поверхности. Для оценки неровности поверхности часто используют специальный показатель — шероховатость поверхности. Т ипичный профилометр содержит шкалу, на которой и отсчитываются значения показателя шероховатости поверхности.

В технике профилометры в основном предназначены для измерений в лабораторных и цеховых условиях машиностроительных, приборостроительных и других предприятий, а также в полевых условиях, шероховатости поверхностей изделий, сечение которых в плоскости измерения представляет прямую линию.

Измерение параметров шероховатости поверхности производится по системе средней линии в соответствии с номенклатурой и диапазонами значений, предусмотренными ГОСТ 2789-73.

История возникновения и устройство

Профилометры появились во 2-й половине 30-х годов XX века одновременно со схожими приборами профилографами.

Контактный профилометр имеет датчик, оборудованный алмазной иглой. Алмазная игла перемещается перпендикулярно проверяемой поверхности, а датчик генерирует сигналы. Сигналы, полученные от датчика, проходят через электронный усилитель, обработка нескольких сигналов позволяет получить усреднённый параметр шероховатости поверхности — усреднённый показатель количественно характеризует неровности поверхности в расчёте на определённую длину.

 

 

 

МИКРОГЕОМЕТРИЯ - ОБРАБОТАННАЯ ПОВЕРХНОСТЬ

 Микрогеометрия обработанной  поверхности определяется взаимодействием  задней поверхности калибрующего  участка резца с обрабатываемым  металлом. Поэтому возникновение  микротрещин и даже небольших  отслаиваний на передней поверхности  резца из хрупких инструментальных  материалов практически не влияет  на величину остаточных микронеровностей.

Влияние микрогеометрии обработанных поверхностей в различных посадках сказывается различно.

На микрогеометрию обработанной поверхности влияет также износ резца по задней поверхности. При износе резца до 0 5 - 1 мм это влияние незначительно; однако большая величина износа, приводящая к значительному возрастанию шероховатости режущей кромки, величины р и сил, действующих в процессе резания, может вызвать увеличение высоты микронеровностей поверхности, а при недостаточной жесткости системы станок - заготовка - инструмент - приспособление может привести и к вибрациям, значительно ухудшающим чистоту обработанной поверхности ( см. фиг.

При ЭМС изменяется микрогеометрия ранее обработанной поверхности, но сама форма детали остается без изменений. Поэтому деталь, обрабатываемая этим способом, не должна иметь отклонения от овальности и других отклонений геометрической формы, выходящих за пределы технических требований чертежа. В тех случаях, когда затрудняется точная установка детали, обработку сглаживанием рекомендуется выполнять на том станке, на котором производилась чистовая обработка резцом.

Начало научному исследованию микрогеометрии обработанной поверхности было положено русским ученым, проф. При содействии В. Л. Чебы-шева еще в 1893 г. на Тульском оружейном заводе были применены лекала, при помощи которых контролировали не только размеры детали, но и чистоту ее обработанной поверхности.

Начало научного исследования микрогеометрии обработанной поверхности было положено проф. При содействии В. Л. Чебышева еще в 1893 г. на Тульском оружейном заводе были применены лекала, при помощи которых контролировали не только размеры детали, но и шероховатость ее обработанной поверхности.

Типы стружек. а - сливная, 6 - скалывания, в - надлома. Начало научного исследования микрогеометрии обработанной поверхности положено профессором В. Л. Чернышевым, при содействии которого в 1893 г. на Тульском оружейном заводе проводились измерения размеров и шероховатости обработанных поверхностей.

Влияние скорости резания на микрогеометрию обработанной поверхности представлено на фиг. Кривая / является более общим случаем, имеющим место при обработке сталей, за исключением высоколегированных.

Размерный износ режущего инструмента и микрогеометрия обработанной поверхности стальной или чугунной детали при фрезеровании резцом с широким лезвием в зависимости от материала, из которого изготовлен инструмент, геометрических параметров режущей части резца и составляющих режима резания.

Глубина же резания на изменение микрогеометрии обработанной поверхности влияет мало.

Для установления влияния смазки-охлаждения на микрогеометрию обработанной поверхности были испытаны шесть смазывающе-охлаждающих жидкостей. Опыты производились на жаропрочном сплаве ЭИ437Б протяжкой из быстрорежущей стали Р18 ( а 3, Y 15) со скоростью резания v - 1 5 м / мин и подъемом на зуб, изменявшимся в пределах sz 0 02 - 5 - 0 08 мм. Полученные в опытах результаты представлены на фиг.

Высота микронеровностей режущей кромки влияет на микрогеометрию обработанной поверхности; зазубрины режущей кромки копируются непосредственно на гребешках обработанной поверхности, увеличивая их высоту. Шероховатости от режущей кромки могут быть основными при продольном точении с малыми подачами, а также при поперечном ( фасонном, см., например, фиг.

 

Глубина и степень наклепа, а также микрогеометрия обработанной поверхности после протягивания жаропрочных и титановых материалов зависят от величины подъема на зуб, геометрии режущей части зубьев протяжки и скорости резания. Для титанового сплава ВТ2 подъем на зуб незначительно влияет на глубину наклепа.

Из изложенного следует, насколько важно влияние микрогеометрии обработанной поверхности на эксплуатационные характеристики детали.

В соответствии с ГОСТ 2789 - 45 оценку микрогеометрии обработанной поверхности следует производить по средней квадратичной высоте неровностей Нск.

При регулировании электрического режима основным параметром, определяющим микрогеометрию обработанной поверхности, является энергия импульсов.

Высота шероховатостей режущей кромки ( лезвия) также влияет на микрогеометрию обработанной поверхности, так как зазубрины лезвия копируются непосредственно на гребешках обработанной поверхности, увеличивая их высоту. Эти шероховатости могут быть основными при продольном точении с малыми подачами, а также при поперечном ( фасонном, см., например, фиг.

Исходный ( а и конечный ( б микропрофили обработанной поверхности при вершинном хонинговании. Одним из новых методов хонингования является вершинное хонингование, при котором достигается структура микрогеометрии обработанной поверхности с заданными параметрами.

Опыты показали, что при чистовом точении резцами стальных деталей наибольшее влияние на микрогеометрию обработанной поверхности оказывает способность материала резца сохранять первоначальный контур режущей кромки.

Количественная оценка качества поверхности в соответствии с ГОСТ 2789 - 51 производится на основе микрогеометрии обработанной поверхности и величины ее неровностей, выраженной в микронах.

Количественная оценка качества поверхности в соответствии с ГОСТом 2789 - 51 производится в зависимости от микрогеометрии обработанной поверхности и величины ее неровностей, выраженной в микронах.

Установлено, что износостойкость деталей, изготовленных из конструкционных сталей, в сильной степени зависит от микрогеометрии обработанных поверхностей и наклепа поверхностного слоя металла деталей. Успешная продолжительная работа трущейся пары обеспечивается при условии, что сопряженные поверхности деталей имеют микронеровности оптимальной высоты, а их поверхностный слой - оптимальную микротвердость. Износостойкость деталей не зависит от остаточных напряжений в поверхностном слое металла.

Чем выше твердость обрабатываемой стали, тем меньше высота шероховатостей; по мере увеличения скорости резания влияние твердости на микрогеометрию обработанной поверхности снижается.

 

При чистовой обработке скорость резания является одним из важнейших факторов, влияющим на производительность процесса, точность обработки и микрогеометрию обработанной поверхности, так как с изменением скорости происходят значительные изменения процесса пластической деформации и температуры резания, а также изменения во взаимодействии поверхностей инструмента и обрабатываемого изделия.

Зависимость чистоты обработанной поверхности от стойкости резца при фрезеровании с различными подачами.| Зависимость износа резца и. Большие подачи ( более 3 мм / об) можно рекомендовать в отдельных случаях, когда не предъявляются высокие требования к микрогеометрии обработанной поверхности.

Так как завивание стружки, ее усадка и упрочнение являются результатом пластической деформации при резании металлов, а последняя влияет также и на микрогеометрию обработанной поверхности, то можно сказать, что пластическая деформация, завивание стружки, усадка стружки и чистота обработанной поверхности имеют глубокую физическую связь.

Поэтому наряду с рассмотренным выше влиянием s, p, PJ и л ( которые в основном воздействуют как чисто геометрические факторы) на микрогеометрию обработанной поверхности оказывает влияние в процессе стружкообра-зования и ряд других факторов.

Критерием затупления резца были приняты величина износа по задней грани в пределах 0 3 - 0 4 мм, что соответствует размерному износу 0 04 - 0 05 мм, и ухудшение микрогеометрии обработанной поверхности до перехода из 6-го в 5 - й класс. Такой технологический критерий затупления резца характерен для обработки наиболее точных плоскостей в тяжелом машиностроении.

Для внедрения в промышленность стандарта оценки чистоты поверхности технологам необходимо разработать руководящие материалы по выбору условий механической обработки для получения в цеховых условиях заданной микрогеометрии, так как имеется большое различие между той микрогеометрией, которую можно было бы ожидать, исходя из формы режущего инструмента, и действительной микрогеометрией обработанной поверхности. Это расхождение объясняется в основном пластической деформацией и упругим восстановлением обрабатываемого металла после снятия нагрузки ( прохода резца), если резец рассматривать как индентор.

При износе резца до 0 5 - 1 мм по его задней поверхности влияние износа на шероховатость незначительно; однако большая величина износа, приводящая к значительному возрастанию шероховатости режущей кромки, величины Q и сил, действующих в процессе резания, может вызвать увеличение высоты микронеровностей обработанной поверхности, а при недостаточной жесткости системы СПИД привести и к вибрациям, значительно ухудшающим микрогеометрию обработанной поверхности ( см. фиг.

Начало научного исследования микрогеометрии обработанной поверхности было положено проф. При содействии В. Л. Чебышева в 1893 г. на Тульском оружейном заводе были применены лекала, с помощью которых контролировали не только размеры детали, но и шероховатость ее обработанных поверхностей.

Глубина же резания на изменение микрогеометрии обработанной поверхности влияет мало.

Приведенные данные показывают, что с увеличением подъема на зуб sz от 0 01 до 0 1 мм чистота поверхности при протягивании жаропрочных и титанового сплавов понижается на один класс, а жаропрочной стали ЭИ481 - на два и даже три класса. Изменение подъема на зуб до sz 0 04 мм практически не изменяет микрогеометрию обработанной поверхности. Отсюда следует, что при чистовом протягивании жаропрочных материалов вполне оправдана работа с sz до 0 03 мм вместо часто применяющихся sz - 0 01 - ь0 02 мм.

Имеются теоретические формулы для подсчета высоты гребешков исходя из формы лезвия инструмента. Однако опыт показывает, что микрогеометрия поверхности исходя из формы лезвия режущего инструмента и действительная микрогеометрия обработанной поверхности отличаются друг от друга. В области больших пластических деформаций ( при скорости около 20 м / мин в зависимости от подачи) периодически возникающий и исчезающий нарост изменяет форму режущей кромки инструмента, поэтому действительная форма лезвия не поддается точному определению.

Факторы, влияющие на прочность прессового сопряжения, весьма разнообразны. Прочность прессовых сопряжений зависит в основном от величины натяга, длины втулки ( поверхность сопряжения), от толщины стенок втулки, от модуля упругости материалов вала и втулки, от макро-и микрогеометрии обработанных поверхностей вала и втулки. Приведенный выше перечень параметров, влияющих на прочность прессовых соединений, говорит за то, что стандартизация прессовых посадок действительно затруднена, поэтому ОСТ не дает строго обязательных стандартов на прессовые посадки.

Факторы, влияющие на прочность прессового сопряжения, весьма разнообразны. Прочность прессовых сопряжений зависит в основном от величины натяга, длины втулки ( поверхность сопряжения), от толщины стенок втулки, от модуля упругости материалов вала и втулки, от макро - и микрогеометрии обработанных поверхностей вала и втулки. Приведенный выше перечень параметров, влияющих на прочность прессовых соединений, свидетельствует, что стандартизация прессовых посадок действительно затруднена, поэтому строго обязательных стандартов на прессовые посадки не существует.

 

Очевидно, при чистовой обработке со скоростями резания, лежащими за зоной наростообразования, микрогеометрия обработанной поверхности существенно улучшается по сравнению с обработкой на низких скоростях.