Взаимосвязь параметров шероховатости поверхностей деталей машин с условиями отделочно-упрочняющей обработки поверхностным пластическим деформированием (ОУО ППД)

Составляющая профиля шероховатости, обусловленная геометрией и кинематикой перемещения рабочего элемента инструмента при ОУО ППД (шарика, ролика, индентора) относительно обрабатываемой поверхности hj, определяется по формулам:

1) при ОУО ППД шариками и роликами кругового профиля:

где 5 — подача, мм/об;

г — радиус шарика или поперечный радиус ролика, мм;

2) при ОУО ППД с каплевидным отпечатком:

где г — профильный радиус ролика, мм;

Ф_а — задний угол вдавливания.

Анализ показывает, что колебательные перемещения рабочего элемента инструмента при ОУО ППД относительно обрабатываемой поверхности, обусловленные неоднородностью ее исходной шероховатости и твердости, не оказывают влияния на образование шероховатости. Составляющая профиля шероховатости /г₃ при ОУО ППД определяется как разность исходной высоты шероховатости Rz_KCX и двойной величины ее пластических деформаций /г_пл (рис. ЗЛО):

Величина пластической деформации исходной шероховатости определяется формированием фактической площади контакта инструмента с обрабатываемой поверхностью, способной воспринимать рабочую нагрузку от инструмента (шарика, ролика) при его качении или скольжении.

Рис. ЗЛО. Исходная схема для расчета составляющей h₃ при ОУО ППД

Фактическая площадь контакта инструмента с заготовкой с учетом шероховатости исходной поверхности определяется следующей зависимостью:

где А_а — номинальная площадь контакта инструмента с заготовкой,

складывается из фронтальной площади контакта А_афр и площади упругого последствия А_аупр.

При контактировании шарика с заготовкой составляющие номинальной площади определяются по рис. 3.11:

При накатывании роликом

Глубина внедрения инструмента в обрабатываемую поверхность при качении или скольжении определяется по формуле

Рис. 3.11. Исходная схема для расчета A_t при ОУО ППД шариком

Упругое восстановление определяется по формуле

Подставив зависимости (3.60), (3.61) в (3.59), а полученное уравнение в (3.58) и затем в (3.57), получим формулу для расчета остаточной высоты исходной шероховатости при ОУО ППД:

Составляющая профиля шероховатости И₄ при ОУО ППД определяется шероховатостью рабочей поверхности инструмента (шарика, ролика, индентора) Rz_HHC- При дорновании, учитывая многократное прохождение поперечного профиля шероховатости калибрующей поверхности инструмента по одному и тому же участку, составляющая h₄ будет бесконечно мала, т.е. И₄ = 0.

Остальные параметры шероховатости при ОУО ППД определяются из равенств:

Приведенные выше теоретические зависимости и результаты экспериментальных исследований показывают, что основное влияние на образование шероховатости при ОУО ППД оказывают усилие накатывания и исходная шероховатость. Это говорит о том, что технологическая наследственность особенно ярко проявляется при данном виде обработки. ОУО ППД позволяет в значительной мере повысить несущую способность шероховатости поверхности.

Значения относительной опорной длины профиля шероховатости поверхности при ОУО ППД приведены ниже.

р,% 5 10 20 30 40 50 60 70 80 90

tp,%.... 5...10 15...20 30...35 45...50 60...65 70...75 80...85 88...92 94...96 98...99

При электрофизических и электрохимических методах обработки

картина формирования шероховатости будет другой. При отсутствии контакта рабочей части инструмента с обрабатываемой поверхностью удаление припуска, а следовательно, и образование шероховатости, определяются тепловым или химическим воздействием. Так, при электроэрозионной обработке объем материала, расплавляемый и удаляемый за один импульс, определяется по формуле

где / — сила тока, А;

U — напряжение, В;

т_и — динамичность импульса, мкс;

т|_и — КПД импульса;

рис— плотность и удельная теплоемкость обрабатываемого материала; Т_т — температура плавления обрабатываемого материала.

Так как форма удаляемого объема материала за один импульс представляет из себя лунку радиусом R и шириной /г_л, геометрический объем которой рассчитывается по формуле

то, приравнивая эти объемы и учитывая нормальный закон перекрытия формируемых лунок, получим уравнения для определения параметров шероховатости при электроэрозионной обработке: