Obrabotka Metallov 2012 No. 1

ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ № 1 (54) 2012 15 ТЕХНОЛОГИЯ оценивалось влияние параметров точения на формирование неоднородности морфологии по- верхности и условия устранения дефектов на поверхности точения ультразвуковой финишной обработкой. Методы и материал исследования В работе использовались данные о морфоло- гии поверхности стали, полученные с помощью профилометра Micro Measure 3D Station: трех- мерное изображение поверхности, изображение профиля поверхности, расчетные данные пара- метров шероховатости. Образцы из стали 20 диаметром 21 и 50 мм обтачивались на токарном станке модели ИЖ250 без охлаждения при числе оборотов шпинделя 315 и 1000 об/мин. Для точения использовался прямой проходной резец из сплава ВК8. Пара- метры резания назначались с учетом отсутствия охлаждения для получистовой и чистовой об- работки по справочным данным [5]. Заданный диаметр заготовок и число оборотов шпинделя обеспечили линейную скорость резания V – 21, 66 и 155 м/мин. Глубина резания задавалась рав- ной 0,5 мм. Подача S – 0,1 мм/об; 0,15 мм/об; 0,2 мм/об; 0,25 мм/об. УФО образцов проводили на токарном стан- ке ультразвуковым комплектом, состоящим из генератора УЗГ 02/22 и магнитострикционного преобразователя ПМС-063. Обработка осущест- влялась сферическим индентором с радиусом закругления 5 мм на следующих режимах: мощ- ность генератора 200 Вт, амплитуда колебания индентора 10 мкм, усилие прижима индентора 75 Н. Окружная скорость вращения детали зада- валась равной 125 об/мин. Подача ультразвуко- вого инструмента – 0,05, 0,1 и 0,2 мм/об. Результаты исследования и их обсуждение По результатам профилографического ана- лиза определено, что значительнее всего на микрогеометрию поверхности стали 20 влияет скорость резания и подача. Зависимости Rа от параметров резания приведены на рис. 1. Сувеличениемскоростирезаниядо155 м/мин параметры шероховатости поверхности значи- тельно снижаются, достигая значений чисто- вого точения. Повышение шероховатости при скорости резания 21 м/мин обусловлено тем, что такой пластичный материал, как малоугле- родистая сталь 20, на малых скоростях резания адгезионно-диффузионно взаимодействует с ре- жущим инструментом. В результате образуются вырывы и задиры, значительно повышающие шероховатость поверхности (рис. 2, а ). Кроме того, низкая скорость резания приводит к схва- тыванию между обрабатываемой поверхностью и режущим инструментом с образованием на- ростов. Наросты характерны для поверхно- сти точения, полученной при скорости резания 21 м/мин. Они формируют выступы шероховато- сти, превышающие среднюю высоту выступов, и тем самым увеличивают значения Rz и Rа . Увеличение скорости резания приводит к снижению коэффициента трения в контакте «обрабатываемая поверхность – режущий ин- струмент», улучшению качества поверхности и снижению шероховатости. На поверхности, по- лученной при резании со скоростью 66 м/мин и выше, наростов не наблюдается. Формируются лишь отдельные вырывы в виде бороздок, ха- рактерные для поверхности резания пластичных материалов (рис. 2, б ). Увеличение подачи также снижает наростообразование. Подача влияет на шероховатость поверхно- сти, прежде всего, как геометрический фактор. С увеличением подачи от 0,1 до 0,6 мм/об ше- роховатость поверхности увеличивается (рис. 1) без значительного изменения морфологии микрорельефа поверхности. При увеличении скорости резания влияние подачи на шерохова- Рис. 1 . Зависимость шероховатости поверх- ности стали 20, полученной точением, от пода- чи S при скорости резания V : 1 – 21 м/мин; 2 – 66 м/мин; 3 – 155 м/мин