Санкт-Петербург
+7 (800) 777-17-87
Адрес
192019, г. Санкт-Петербург, Глухоозёрское шоссе, 12Ж
  • Фрезерные станки
  • Статья

Шероховатость поверхности при фрезерной обработке

Деталь, независимо от выбранного способа производства, невозможно изготовить с абсолютно идеальной и гладкой поверхностью.

При использовании любой технологии обязательно остаются неровности разной высоты, формы, значения (расположение) которых определяются условиями, факторами внешнего характера: качеством обрабатывающего инструмента, выбранной технологией обработки, физико-химическими свойствам материала заготовки, скоростью реза.  

Шероховатость поверхности, это совокупность неровностей, имеющих достаточно малый шаг, которые выделены на определённой длине, именуемой базовой. Этот показатель прямо влияет на стойкость к истирающим нагрузкам, прочность, коррозионную и химическую стойкость, показатели внешнего вида и контактного трения, ряд иных параметров. Это настолько важная характеристика, что её обязательно проставляют на чертежах. Выбор технологии обработки происходит с обязательным учётом достижения требуемой шероховатости.

В России шероховатость регламентируется блоком нормативов:

  • 309-73 (устанавливает обозначения);
  • 2789-73 (задаёт характеристики, параметры);
  • 25142-82 (вводит определения, термины).

Каким образом контролируется шероховатость обработанной поверхности

Чтобы определить фактическое значение данного параметра, деталь, визуально или органолептическим методом (на ощупь) сравнивают с эталонной версией. Образцы шероховатости установлены нормативом 9378-93. Каждый образец маркируется. На нём, в мкм, проставляются величины параметра Ra, указывается вид обработки (в нашем случае, фрезерование). Визуально, с приемлемой точностью, доступна оценка поверхности, у которой Ra≥ (6/10 – 8/10) мкм. Если требуется высокая точность, используют применяются микроскопы сравнения (вариант, щупы).

Осуществление количественного контроля рассматриваемых параметров выполняют:

  • бесконтактно, с применением специальных приборов (микроинтерферометры, иные);
  • контактно (в этом случае потребуются профилографы, профилометры).

В ходе контроля профиль поверхности проходится алмазной иглой специального типа, что позволяет получить фактический профиль поверхности.

Какими параметрами нормируется шероховатость

Оценка шероховатости профиля выполняется неровностям, располагающимся поперечно. Они определяются нормальным сечением контролируемой поверхности условной перпендикулярной плоскостью.

Фактический профиль отображается профилографом. Чтобы определить параметры профиля, следует провести:

  • среднюю линию (обозначение m), повторяющую номинальный профиль;
  • ещё одну, впадин, выступов (она эквидистанна средней линии).

«m», это база, используемая в целях определения остальных параметров шероховатости. Чтобы отделить шероховатость от иных неровностей поверхности со значительно большим шагом (примеры: волнистость, отклонение от заданной формы) выполняется её рассмотрение на ограниченном участке малых размеров. Длина последнего обозначается «l» и именуется базовой. Она задаётся на чертеже (вариант, определяется с учётом числовой величины высоты шероховатости конкретной поверхности, которое проставлено на чертеже.

Нормирование и количественная оценка шероховатости (согласно ГОСТ) предусматривает 6 базовых параметров: трёх высотных - (с первого по третий), пары шаговых - (4, 5), одного, задающего опорную длину рассматриваемого профиля (относительную):

  • первый параметр Ra – так обозначают среднее арифметическое, указывающее величину отклонения профиля;
  • второй, Rz – определяемая по 10 произвольным точкам (усреднённое значение) высота имеющихся неровностей;
  • третий, Rmax – наибольшая высота профиля;
  • четвёртый, S обозначается средний шаг, который имеют местные выступы исследуемого профиля;
  • пятый, Sm – аналогичный показатель для неровностей, которые имеет профиль;
  • шестой, tp обозначает опорную длину оцениваемого профиля (опорного). Литера «р» – величина сечения профиля.

Действующим стандартом, дополнительно к поименованным количественным параметрам, определены типы направлений имеющихся неровностей (указаны качественные характеристики последних).

Чем задается шероховатость

Комплекс требований, предъявляемых к шероховатости (Ш), задаётся с учётом функционального назначения оцениваемой поверхности, заданных конструктивных особенностей и отличий детали, возможности получения подобных параметров методами обработки изделия, именуемыми рациональными. Выбирая конкретные нормируемые параметры (Ш) следует принимать во внимание влияние, которое оказывается ими на эксплуатационные характеристики поверхности.

Первоочередным, во всех рассматриваемых случаях, считается нормирование высотных характеристик (параметров). Наиболее часто применяемым является Ra, в силу его максимальной информативности и обеспечения высокоточными средствами измерения.

Rz используется, когда нормируются:

  • незначительные неровности, величина которых укладывается в диапазон, измеряемый в микрометрах – от 0.025 до 0.10;
  • на поверхностях, имеющих незначительные размеры, на которых ощупывающие приборы использовать невозможно;
  • если речь идёт о нормировании требований, предъявляемым к грубым (значительным) неровностям поверхности (мкм) – (от десяти до тысячи шестисот).

Переходные формулы для этих параметров выглядят следующим образом:

  • при величине Rz, от 8 мкм и выше - Ra≈0.25Rz;
  • в тех случаях, когда этот показатель менее указанного значения, Ra≈0.20Rz.

Числовые величины значений, рассмотренных выше, выбираются согласно таблицам 1.1, 1.2 норматива 2789-73 (предпочтительные в них подчёркнуты).

При определении данных параметров с привязкой к базовой длине, используют таблицу 1.3.

Остальные параметры используются достаточно редко (в случаях специально заявленных особых требованиях к эксплуатационным характеристикам поверхности).  Поэтому в настоящей статье они детально не рассматриваются.

Факторы, влияющие на величину шероховатости, получаемой в процессе фрезерной обработки материалов

Причиной появления (Ш) при выборе данной технологии обработки, являются:

  • режущий клин фрезы скалывает материал с заготовки неравномерно;
  • режущая кромка может иметь дефекты (включая естественный износ);
  • сила реза, повысившаяся в месте обработке температура, иные факторы внешнего характера могут нарушить правильный контакт инструмента и заготовки, деформировав систему взаимодействия узлов и элементов станка, приспособления для закрепления инструмента, самой фрезы, заготовки.

В отдельных источниках термины шероховатость и качество поверхности подаются, как идентичные. Однако это в корне неверно. Последний характеризует не только состояние поверхности обработанной заготовки, но и учитывает фактические изменения, произошедшие во внутренних структурах её наружного слоя, возникающие при фрезеровании. Это обязательно требуется учитывать при подборе нужного режима обработки.

Как минимизировать шероховатость на фрезере

Для уменьшения высоты образующихся неровностей рекомендуется понижать углы заточки режущего инструмента, повышать радиус скругления вершины зуба, уменьшать величину подачи. Отсюда понятно, что на шероховатость существенное влияние оказывает размер фрезы (её геометрические размеры).

Пример. Выполнив черновую обработку с использованием 6 мм фрезы, получаем на поверхности крупные, явно видимые неровности. При замере можно получить их высоту в 100 и более мкм. Поэтому потребуется повторная обработка фрезой меньшего диаметра, что позволит довести этот параметр до приемлемых 5-10 и даже меньше.

На фактическую шероховатость после завершения обработки влияет целый ряд иных факторов. Например, материал обрабатываемой заготовки. Чугун и аналоги при фрезеровании дают рваную неровную стружку, имеющую острые края, скол которой не ограничивается плоскостью реза, а затрагивает и соседние слои. Итог, величина фактических неровностей значительно превосходит ожидаемую.

Если скорость подачи невелика, то основное влияние на состояние поверхности оказывает состояние кромок инструмента, выполняющих рез. Её дефекты, неровности чётко отображаются на обрабатываемой поверхности. Поэтому весьма важно работать только качественными фрезами.Фрезерные станки, выпускаемые в настоящее время (пример, оборудование линейки фрезерных станковWATTSAN) имеют высочайшую точность обработки, что обеспечивает, в большинстве случаев, необходимую шероховатость, без выполнения дальнейшей полировки и шлифования. 

Вывод

Посыл, что минимальной шероховатости следует добиваться всегда, ошибочен. Это экономически нецелесообразно. Чем ниже рассматриваемая величина, тем дороже обработка, быстрее изнашивается инструмент, увеличивается время обработки.
Необходимо помнить. Величину шероховатости подбирают с учетом рекомендаций действующих нормативов, конструктивных требований, касающихся обрабатываемых узлов.

Наши акции

Мы используем файлы cookie, потому что они нужны для быстрого взаимодействия с нашим сайтом. Вы всегда можете отключить их в настройках своего браузера. Продолжая пользоваться сайтом вы подтверждаете своё Согласие на обработку персональных данных в соответствии с Политикой конфиденциальности.