Шероховатости при обработке на фрезерном станке с ЧПУ

Шероховатости при обработке: основные особенности работы на фрезерном станке с ЧПУ

Любая обработка материала предполагает наличие после завершения различных неровностей и неточности на будущем изделии. Это касается и фрезерования на станках с ЧПУ. Такие неточности при обработке зависят от нескольких факторов:

  • неравномерный скол изделия при воздействии фрезы при резке;

  • дефектные погрешности на самой фрезе (например, в результате естественного износа);

  • сбой контакта заготовки и инструмента из-за общей системной деформации станка, что является следствием резательной силы или повышения температурных показателей.

Вся совокупность различных неточностей, неровностей, выступов или впадин на поверхности материала характеризует общий показатель шероховатости.

Шероховатость и эксплуатация: основные особенности

Измерение показателя шероховатости осуществляется с помощью величины «микрометр» (мкм). Соответственно, чем меньше данный показатель по величине, тем менее шероховатой является поверхность заготовки и будущего изделия. Эта характеристика напрямую влияет на многие важный параметры изделия: на его прочность, коррозийную и химическую стойкость, показатель контактного трения, внешнюю эстетику изделия и проч.

Основными, важнейшими узловыми элементами в любых механических машинах являются так называемые кинематические пары трения. Во время их функционирования, то есть во время перемещения пар, большая энергетическая доля затрачивается на преодоление силы трения. Соответственно, эта энергия расходуется на нагрев, что в свою очередь приводит к бесполезному рассеиванию энергии, к механическим потерям. Кроме того, трение негативно влияет на состояние конструктивных элементов машины.

Использование в таких случаях смазки значительно улучшает общую ситуацию, однако количество необходимых смазочных материалов напрямую зависит от общего показателя шероховатости. Например, при высокой нагрузке на подшипники скольжения станка слишком малый показатель шероховатости оказывает негативное влияние на масло – оно попросту выдавливается из зоны, где происходит трение. Такая ситуация часто приводит к процессу «схватывания» деталей, которые прикасаются друг другу, на уровне уже молекулярном. Наоборот, если отмечается достаточный показатель шероховатости поверхности, масло образует надежную пленочную защиту, задерживаясь в впадинах.

Многие опытные исследования подтвердили, что показатель шероховатости, обеспечивающий изделиям максимальную стойкость, напрямую влияет на конкретные условия детального износа. Соответственно, характеристика шероховатости – это важный «атрибут» любой обрабатываемой детали. Этот показатель обязательно указывается в предварительных чертежах. Наряду с такими характеристиками, как, например, допустимые размерные отклонения.

Шероховатость в процессе фрезерования

Показатель шероховатости обязательно учитывается в процессе фрезерования: чтобы снизить силу трения между деталями, величина шероховатости уменьшается. Это достигается специальным обрабатыванием поверхности изделия для увеличения характеристик качества. Не нужно смешивать понятия «качества» изделия и показателя шероховатости. Иногда думается, что это взаимозависимые характеристики. Однако качество – это не только поверхностное состояние изделия, это еще его внутренняя структура.

Например, при обработке металлических изделий температура поверхности заготовки при воздействии резов достигает от 800 до 1000 градусов. Соответственно, при таком температурном воздействии поверхностный слой заготовки значительно видоизменяется, отличаясь по своим показателям «качества» от внутренней структуры материала. Такие особенности обязательно учитываются при подборе определенного режима фрезеровочной обработки. Кроме того, они соотносятся с показателем шероховатости, который предполагается достичь после обработки материала.

Показатель шероховатости (напомним, измеряется в микрометрах) зависит от множества факторов:

  • от типа заготовки по материалу;

  • состояния и вида инструмента обработки;

  • режима фрезерования и сопутствующих условий (скорость обработки, наличие или отсутствие охладительных систем и проч.);

  • от показателя кривизны фрезовых вершинных зубьев;

  • величины подачи и фрезеровальной глубины.

Из всего этого следует следующий факт: уменьшения углов фрезовой заточки напрямую влияет на снижение высоты шероховатостей. Кроме того, необходимо значительно уменьшать величину подачи, а также повышать радиус закругления зубчатой вершины. Таким образом, показатель неровностей определяется размерными характеристиками фрезы и ее геометрией.

Однако на степень шероховатости также влияют и другие, не менее важные факторы. Например, разные виды материальных заготовок имеют свойство образовывать различную по свойствам стружку. Твердые материалы (преимущественно металлы, например, чугун) во время обработки образовывают стружку достаточно неровной структуры с заостренными краями. Соответственно, скол материала происходит не только в той области, где проходит рез, но и задевает соседние слои. Как итог, ожидаемая величина шероховатостей не оправдывается – она становится намного больше.

Если взять ситуацию малой подачи фрезерования, то здесь одну из решающих ролей будет играть состояние режущего инструмента. Все дефекты и неровности будут напрямую отражаться на обрабатываемом материале, грубо говоря, «копируясь» на заготовке. Таким образом, при обработке материала «начисто» необходимо четко следить за состоянием и качеством режущего инструмента.

Современные станки для фрезерования с ЧПУ позволяют обрабатывать материалы с высокой точностью. Во многих ситуациях такие агрегаты позволяют добиться необходимого показателя шероховатости уже на этапе, когда изделие обрабатывается «начисто». Очень часто последующая обработка материала в виде полирования или шлифования не нужна.

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *