Obrabotka Metallov 2009 No. 1

УДК 621.941 ПРОГНОЗИРОВАНИЕ ШЕРОХОВАТОСТИ ПРИ ТОКАРНОЙ ОБРАБОТКЕ ПОВЕРХНОСТИ ПОД НАНЕСЕНИЕ ПОКРЫТИЙ С.Л. ЛЕОНОВ, профессор, канд. техн. наук, Е.Ю. ТАТАРКИН, профессор, доктор техн. наук, АлтГТУ, г. Барнаул Разработаны алгоритмы, позволяющие прогнозировать реализации топографии поверхности и определять ее площадь для обеспечения требуемого качества покрытия и прочности его сцепления с основой. Algorithms which make it possible to forecast the implementation of surface topography and to determine its area so as to provide the required quality of coating and its adhesive strength have been developed. КЛЮЧЕВЫЕ СЛОВА: ТОКАРНАЯ ОБРАБОТКА, ШЕРОХОВАТОСТЬ, ПОКРЫТИЯ. Подготовка поверхности под нанесение покрытия подразумевает создание определенной шероховато- сти основы. Это необходимо для обеспечения проч- ности сцепления покрытия с основой: P пр = σ сцеп S T . Нагрузки, приводящие к отслаиванию, пропорциональ- ны площади контакта покрытия с основой. Обработка основы и создает на ее поверхности микрорельеф, увеличивающий эту площадь и соответственно допу- стимые усилия. Если топография поверхности описы- вается функцией y ( l ,c), то площадь поверхности опре- деляется выражением . (1) При использовании плоского сечения площадь S T вы- рождается в длину кривой профиля , (2) где y ( l ) –профиль поверхности основы; L баз – базовая длина. Часть материала покрытия размещается в рисках ше- роховатости основы. Для покрытий, имеющих высокую стоимость, это может давать существенный вклад в стои- мость готовой детали. В соответствии с этим требуется прогнозирование и управление созданием шероховато- сти и топографии поверхности. Для процессов токарной обработки топография по- верхности включает в себя [1]: 1) макроотклонения; 2) волнистость поверхности; 3) шероховатость поверхности. На величину макроотклонений влияют в основном упругие отжатия в технологической системе (ТС). Ал- горитмы расчета макроотклонений достаточно хорошо исследованы и разработаны. Они базируются на связи упругих отжатий Δ y и силы резания: Δ y = P y / C , где сила резания P y зависит от режима резания, геометрии ин- струмента и физико-механических свойств обрабатыва- емого материала. Для ее расчета в литературе имеется достаточное количество моделей [2,3]. Жесткость ТС при точении рассчитывается исходя из жесткостей ее составляющих: инструмента, детали и приспособления. Для нежестких деталей расчет параме- тра С зависит от положения инструмента. Например, при базировании детали в патроне жесткость детали опреде- ляется выражением [4] . (3) При базировании в патроне и заднем центре выраже- ние принимает вид: . (4) Волнистость поверхности детали определяется в основном динамическими явлениями при точении. Ко- лебания инструмента и детали вызывают мгновенные изменения глубины резания, что и приводит к появлению волнистости. Для расчета колебаний глубины резания и волнистости обработанной поверхности детали при точении можно использовать модели, разработанные В.А.Кудиновым [3] и А.Г.Сусловым [1]. Для прогнозиро- вания автоколебания нами разработаны оригинальные модели, позволяющие оценивать устойчивость выпол- нения операции и определять величину волнистости де- тали [5]. ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ № 1 (42) 2009 28 КАЧЕСТВО ПОВЕРХНОСТИ