Шероховатость обработанной поверхности

Размещено на http://allbest.ru

Лекция 5

Шероховатость обработанной поверхности

1. Общие сведения

Качество механической обработки деталей на деревообрабатывающих станках характеризуется точностью размеров и формы деталей и шероховатостью обработанных поверхностей. Под шероховатостью понимают совокупность выступов, впадин, неровностей различного механического происхождения, образующих сложный микрорельеф обработанной поверхности.

Основоположники науки о резании древесины (начиная с 1870 г.) для характеристики обработанной поверхности использовали понятия “ровность”, “гладкость”. Неровности сравнивались только визуально.

Впервые количественная оценка неровностей рассмотрена в исследовательских работах Ф.М. Манжоса и Б.М. Буглая (1947…1950 г.г.). На базе этих работ Б.М. Буглаем был подготовлен ГОСТ 7016-54 “Чистота поверхности древесины. Определения и классификация”. ГОСТом было установлено 10 классов чистоты поверхности. На поверхностях первого класса чистоты глубина неровностей составляла 1250…1600 мкм, десятого класса - 8…16 мкм. Практическое применение стандарта позволило выявить его недостатки.

В 1968 г. был принят новый стандарт ГОСТ 7016-68 “Древесина. Классы шероховатости и обозначения”. От понятия “чистоты поверхности” отказались, т.к. это понятие медицинского происхождения. Понятие ”шероховатость” наиболее точно отражает техническое происхождение неровностей. ГОСТ устанавливал 12 классов чистоты, по 12 классу глубина неровностей составляла 4 мкм.

В 1975 г. стандарт был снова пересмотрен. ГОСТ 7016-75 ”Древесина. Шероховатость поверхности. Параметры и характеристики” исключил понятие о классах шероховатости, установил параметры шероховатости, численные значения которых изменялись в диапазоне от 1600 мкм до 4 мкм. В 1982 г. содержание и название стандарта еще раз было изменено. Был принят ГОСТ 7016-82 “Древесина. Параметры шероховатости поверхности”. Это действующий в настоящее время стандарт.

Шероховатость деревянной поверхности по ГОСТ 7016-82 характеризуется:

- параметрами,

- их числовыми значениями и

- наличием или отсутствием ворсистости и мшистости. Анатомические неровности древесины при этом не учитываются.

ГОСТ устанавливает пять параметров (табл. 1).

Таблица 1

Параметры шероховатости поверхности

Числовые значения параметров в мкм принимаются из следующих предпочтительных рядов чисел:

Rm max, Rm и Rz - 1600, 800, 400, 200, 100, 50, 25, 12,5, 6,3, 3,2;

Ra - 100; 50; 25; 12,5; 6,3; 3,2; 1,6; 0,8.

Шероховатостью поверхности называется совокупность неровностей с относительно малыми шагами, выделенных, чаще всего, на базовой длине. Только один параметр шероховатости Rm max находится без использования базовой длины. На практике он находится путем визуального сравнения поверхности с поверхностью натурных образцов. Базовая длина l - длина базовой линии, используемая для выделения неровностей поверхности.

Параметр Rm max используют при определении шероховатости на поверхностях пиломатериалов, полученных на лесопильных рамах, ленточнопильных и круглопильных станках, а также поверхностях лущеного и строганного шпона. Остальные параметры используют для характеристики поверхностей фрезерованных, шлифованных и др.

2. Виды неровностей

На обработанной методом фрезерования поверхности различают неровности с нерегулируемым и регулируемым шагом, которые характеризуют шероховатость.

К неровностям с нерегулируемым шагом относятся разнообразные неровности, образованные при разрушении древесины или при вибрации. К ним относятся ворсистость и мшистость, вырывы, заколы (углубления по границе годичного слоя), отщепы, концевые сколы и др.

Вибрационные неровности появляются на обработанной поверхности в виде гребешков и впадин. Их образование связано с дисбалансом вращающегося режущего инструмента, а также недостаточной жесткостью узлов станка.

К неровностям с регулируемым шагом относятся микронеровности, неровности упругого восстановления по годовым слоям и кинематическая волнистость.

Микронеровности - это неровности в виде мелких гребешков и впадин. Их появление обусловлено микрогеометрией режущей кромки лезвия, направлением резания по отношению волокон древесины, режимом обработки, породой древесины и влажностью. Известно, что неровности режущей кромки лезвия копируются на обработанной поверхности. Величина отпечатка зависит от упругих свойств древесины. Так, при средней шероховатости рабочей зоны лезвия 7,5 мкм на обработанной поверхности детали из древесины липы образуются неровности около 20 мкм, а граба - 8 мкм.

Неровности упругого восстановления имеют вид чередующихся выступов и впадин по годовым слоям. Их появление обусловлено различной величиной упругости ранней и поздней зон древесины по этим слоям.

Неровности с нерегулируемым шагом можно прогнозировать, используя экспериментальные данные, а кинематическую волнистость можно рассчитать.

3. Определение шероховатости

шероховатость поверхность обработка

Методы определения шероховатости поверхности регламентированы ГОСТ 15612-85 ”Изделия из древесины и древесных материалов. Методы определения параметров шероховатости поверхности”.

Для измерения неровностей глубиной 500…1600 мкм рекомендуется использовать индикаторный глубиномер И402 или И405, измерительный наконечник которых имеет форму полусферы радиусом 4,00,1 мм. Индикатор часового типа прибора зафиксирован в колодке. Его измерительный наконечник выступает над опорной поверхностью колодки на 1,6…2,0 мм. Перед измерением колодку прибора ставят на плоскопараллельное стекло, и стрелку индикатора совмещают с нулевым делением шкалы. Затем на исследуемой деревянной поверхности визуально определяют наиболее грубый участок, на него ставят глубиномер и производят измерения.

Неровности глубиной 6…63 мкм на фрезерованных, строганных и шлифованных поверхностях можно измерять микроскопом МИС11 (снят с производства). Для измерения неровностей глубиной 6…1600 мкм можно использовать микроскоп ТСП-4М.

Для более точных измерений глубины неровностей рекомендуются профилограф-профилометры (диапазон измерений 0,02…250 мкм) модели 201 и 252 или профилометры модели 253 и 283 и 296 (диапазон измерений 0,02…10 мкм). Это дорогие приборы, к тому же сняты с производства. В настоящее время только по индивидуальным заказам предприятие ООО “Микроавтоматика” (г. Пенза) выпускает профилометр ПМД 2-100 (диапазон измерений 0,5…800 мкм). Для измерений датчик профилометра ставится на контролируемую поверхность образца и производится запись профиля поверхности на диаграммную ленту. Далее запись расшифровывается.

В производственных условиях шероховатость обработанных поверхностей деталей часто определяют по эталонным деревянным образцам. Образцы имеют форму исследуемой детали, выполнены из той же породы и обработаны тем же методом (пилением, фрезерованием, шлифованием и т.д.). Образцы имеют размеры 300200 мм (для брусковых деталей - длина образца 300 мм). На предприятии должно быть не менее двух комплектов образцов: первый передается на рабочее место, а второй хранится в лаборатории.

4. Расчет глубины неровностей

При цилиндрическом фрезеровании основным видом неровностей, образующихся на обработанной поверхности, является кинематическая волнистость. Каждый зуб фрезы оставляет на обработанной поверхности волну. Гребешки волн образуются при пересечении траекторий двух смежных зубьев фрезы радиусом R (рис. 1).

Из треугольника ОВС следует

;

;

.

Отсюда

, (1)

где у - глубина волны, мм;

l - длина волны, мм;

R - радиус режущей кромки лезвия цилиндрической фрезы, мм.

В производственной деятельности длину волны измеряют на обработанной детали и вычисляют шероховатость по формуле (1).

В проектных работах за длину волны принимают величину подачи за один оборот фрезы, т.е. l = Sо= SzZ. Предельно допустимая длина волны в зависимости от шероховатости обработанной поверхности принимается по табл. 2.

Еще в исследовательских работах Ф.М. Манжоса было доказано, что шероховатость фрезерованной поверхности зависит от точности расположения режущих кромок относительно окружности резания, однако только в последние годы автору данной статьи удалось разработать методику расчета шероховатости в зависимости от точности подготовки фрезы.

Таблица 2

Предельно допустимая длина волн на обработанной

поверхности при продольном цилиндрическом фрезеровании

Контрольные вопросы и задания

1. Дайте определение шероховатости по ГОСТ 7016-82.

2. Как определить шероховатость пиломатериалов?

3. Длина волны на фрезерованной поверхности равна 12 мм, диаметр фрезы 140 мм, определите глубину неровностей поверхности.

Размещено на Allbest.ru