ВЛИЯНИЕ ВИБРАЦИИ НА ПАРАМЕТРЫ ВОЛНИСТОСТИ И ШЕРОХОВАТОСТИ ПОВЕРХНОСТИ

Относительные колебания формообразующих узлов станка при шлифовании увеличивают дисперсию высо­ты волны на шлифованной поверхности. Как видно на
рис. 5.9, 5.10, независимо от материала образцов н час­тот вращения шпинделя существует зависимость высо­ты волны от дисперсии колебаний формообразующих узлов. Следовательно, формирование волнистости в основном происходит под влиянием геометрического фактора и соответствует кинематической модели формо­образования.

Колебания на различных частотах спектра влияют на величину волнистости по-разному. Из рис. 5.9, 5.10 видно, что дисперсия высоты волны определяется как низкими, так и высокими частотами. Это также под­тверждает вывод о том, что профиль шлифованной по­верхности представляет собой отрезки огибающей дуг образующей шлифовального круга. При этом колебания формообразующих узлов станка на частоте вращения шпинделя на высоту волны оказывают значительно меньшее влияние (рис. 5.11), хотя в спектре они доми­нируют. Это объясняется тем, что формирование про-

Рис. 5.9. Зависимость дисперсии высоты волны на поверхности де­талей из стали Р18, прошлифованных на частоте вращения шпинде­ля «=2240 об/мин от дисперсии колебаний формообразующих узлов станка на частоте: 1 — f~ 80—85 Гц; 2 — 60—65 Гц; 3 — 110—115

Рис. 5.10. Зависимость дисперсии высоты волны на прошлифован­ной поверхности от дисперсии относительных колебаний формооб­разующих узлов станка на частоте вращения шпинделя и=2240 об/мин для материала: 1 — сталь Р18; 2 — сталь УЮА

филя шлифованной поверхности обусловлено колеба­ниями места контакта шлифовального круга с обраба­тываемой деталью, которые определяются разностью относительных колебаний оси круга и детали в процес­се правки и шлифования. На частоте вращения шпинде­ля эта разность мала. Характер влияния колебаний на различных частотах показывает, что высота волны за­висит не только от дисперсии колебаний, но и от рас-

Рис. 5.11. Зависимость дисперсии высоты волны от дисперсии отно­сительных колебаний формообразующих узлов станка на частоте вращения шпинделя «=2240 об/мин: 1—сталь Р18; 2 — сталь У10А

пределения их по частотам спектра. Если вклад высоко­частотных колебаний в общую дисперсию значителен, то с их увеличением снижается волнистость и наоборот. Следовательно, добиться снижения высоты волны мож­но за счет. увеличения удельного веса высокочастотных колебаний. Увеличение дисперсии относительных коле­баний ведет к росту параметров, характеризующих дли­ну волны. При этом основное влияние на длину волны

Номер шлифуемого образца	Параметр продольной шероховатости, мкм
	Rz	^гаах	sm	S
4	0,12	0,75	0,82	0,020	0,004
2	0,25	1,44	3,05	0,201	0,004
17	0,41	2,55	2,64	0,013	0,005
22	0,08	0,41	0,43	0,016	0,004
8	0,13	0,74	0,75	0,015	0,004
10	0,33	3,34	5,45	0,040	0,005
17	0,41	2,55	2,64	0,013	0,005
5	0,09	0,55	0,61	0,015	0,004

оказывают колебания на тех же частотах, что и на вы­соту. Зависимости аналогичны приведенным на рис. 5.9—5.11.

В табл. 5.4 представлены значения параметров ше­роховатости и волнистости поверхности обработанных образцов в зависимости от режимов чистового шлифо­вания. Параметры шероховатости приняты в соответст­вии с ГОСТ 2789—73 и требованиями, предъявляемыми к микрогеометрии затачиваемого инструмента: среднее арифметическое отклонение профиля Ra, высота неров­ностей по десяти точкам Rz, наибольшая высота неров­ностей профиля Rmax, средний шаг неровностей Sm и средний шаг неровностей по вершинам 5.

Так как параметры волнистости не регламентируют­ся ГОСТ, то в качестве ее характеристик выбраны дис­персия отклонения профиля обработанной поверхности от средней линии и распределение дисперсии по часто­там. Статистическая оценка волнистости принята исходя из того, что профиль шлифованной поверхности образ­ца содержит значительную случайную составляющую (см. рис. 5.6). Распределения дисперсий по частотам также указывают на присутствие случайной составля­ющей профиля поверхности шлифованного образца.

При шлифовании образцов с применением СОЖ Ra колеблется в продольном направлении от 0,08 до 0,41 мкм, что соответствует 10 в — 8 6 классам шерохо­ватости, в поперечном — от 0,81 до 1,36 мкм, что соот­ветствует 7 6 — 6 в классам, a Rz в продольном — 0,41— 3,34 мкм и в поперечном — 4,76—11,55 мкм. Средний шаг неровностей колеблется от 0,013 до 0,201 мкм в предельном сечении и от 0,12 до 0,47 мкм в поперечном, шаг неровностей по вершинам в продольном сечении —

Таблица 5.4 Параметр поперечной шероховатости, МКМ Дисперсия волнис­тости Ds, мкм2 Rz ■^max sm s 1,03 5,73 6,08 0,44 0,058 0,040 0,07 4,76 5,28 0,42 0,060 0,045 1 ,:*(‘» 11,55 21,92 0,47 0,058 0,328 0,88 5,52 5,78 0,27 0,054 0,014 0,81 5,27 5,82 0,14 0,058 0,804 0,77 9,37 23,30 0,12 0,054 0,280 1 11,55 21,92 0,47 0,058 0,328 1 12 5,82 5,95 0,33 0,050 0,078

от 0,004 до 0,005 мкм, в поперечном — от 0,054 до 0,062 мкм.

Дисперсия волнистости изменяется от 0,040 до 0,804 мкм (размах 0,66—2,32 мкм). Из табл. 5.4 видно, что параметры шероховатости в продольном направле­нии в 5—10 раз ниже, чем в поперечном. Высокий уро­вень шероховатости в поперечном направлении объяс-

Рис. 5.12. Распределение дисперсий колебаний по частотам (п= 2240 об/мин, и=19,6 м/с, S = 5 м/мин, /=0,032 мм): 1 — относительных колебаний шпинделя и стола; 2 — волнистости об­работанной поверхности; 3 — вертикальной составляющей силы резания

няется тем, что после каждого цикла обработки прово­дилась правка шлифовального круга.

Размах волнистости обрабатываемой поверхности 0,56—2,32 мкм значительно меньше размаха относитель­ных колебаний шпинделя и стола, лежащего в диапазо­не 8,04—16,52 мкм. Это объясняется подрезанием волны вследствие того, что шлифование происходит не линией, а площадью поверхности шлифовального круга. Вместе с тем связь волнистости обработанной поверхности и относительных колебаний шлифовального круга и стола проявляется в совпадении доминирующих частот коле­баний в частотном спектре (рис. 5.12). На некоторых режимах наблюдаются также более низкие частоты вол­нистости по сравнению с доминирующими, которые обус­ловлены процессом подрезания волны.