Rugosité de surface après usinage. Rugosité de surface lors du tournage Rugosité d'usinage

La surface d'une pièce en bois présente toujours des irrégularités. diverses formes et les hauteurs formées pendant le traitement.

Sur la surface du bois obtenue à la suite de la transformation, on distingue les irrégularités suivantes d'origines diverses (Fig. 7) : risques, irrégularités de destruction, irrégularités de reprise élastique le long des couches annuelles du bois, irrégularités structurelles, pilosité et mousse.

Risques sont des marques laissées sur la surface traitée par les parties actives des outils de coupe (dents de scie, couteaux, etc.). Les risques se présentent sous la forme de crêtes et de rainures (Fig. 7, a), dues à la forme géométrique des dents de scie, ou d'élévations et de dépressions périodiquement répétées (Fig. 7, b), qui sont une conséquence du processus de coupe cinématique. lors du fraisage cylindrique (ondulation cinématique).

Irrégularités de destruction(Fig. 7, c) sont des éclats et des déchirures de sections entières de la surface du bois et les dépressions qui en résultent avec un fond irrégulier. Les gouges et déchirures sont toujours orientées le long des fibres et accompagnent les nœuds, l'inclinaison des fibres, les boucles et les boucles.

Irrégularités dans la récupération élastique(Fig. 7, d) sont formés à la suite de quantités inégales de compression élastique de la couche superficielle du bois par un outil de coupe dans des zones de densité et de dureté différentes. Les couches annuelles de bois, qui diffèrent par leur densité et leur dureté, sont restaurées différemment après le passage du coupeur, ce qui entraîne une surface de traitement inégale.

Irrégularités structurelles(Fig. 7, e) sont des dépressions de différentes formes, tailles et emplacements, obtenues sur les surfaces de produits pressés à partir de particules de bois, et déterminées par la méthode de fabrication de ces produits et l'emplacement des particules.

Pilosité- il s'agit de la présence sur la surface de traitement de fibres de bois (peluches) souvent incomplètement séparées, mousse- des faisceaux de fibres et de petites particules de bois incomplètement séparés.

La rugosité de la surface de traitement est caractérisée par les indicateurs dimensionnels d'irrégularités et la présence ou l'absence de pilosité ou de mousse. Les exigences en matière de rugosité de surface sont établies (GOST 7016-75) sans tenir compte des irrégularités causées par la structure anatomique du bois (dépressions formées par les cavités des vaisseaux coupés), ainsi que sans prendre en compte les défauts de surface aléatoires (éclats, déchirures, gouge).

La rugosité de la surface est déterminée par la valeur moyenne arithmétique Rz max des hauteurs maximales des irrégularités et est calculée par la formule : (2)

où H max 1 H max 2 ,.., H max n - distances du haut de la crête au fond de la dépression ; n est le nombre de mesures (pour les produits d'ameublement, cinq sont installées sur des pièces d'une superficie allant jusqu'à 0,5 m2 et dix sur des pièces d'une superficie supérieure à 0,5 m2).

En fonction de la valeur numérique de Rz max, des classes de rugosité sont établies :

Classes......1er 2ème 3ème 4ème 5ème 6ème 7ème 8ème 9ème 10ème 11ème 12ème Rz max, µm pas plus...1600 1200 800 500 320 200 100 60 32 16 8 4

La valeur Rz max caractérise uniquement la hauteur des irrégularités et ne reflète pas la présence ou l'absence de pilosité et de mousse sur la surface traitée. La pilosité et la mousse sont standardisées en indiquant si elles sont acceptables ou inacceptables sur les surfaces traitées. La pilosité à la surface du bois et des matériaux à base de bois n'est pas autorisée si le paramètre de rugosité Rz max : est inférieur à 8 µm. La présence de mousse sur la surface du bois et des matériaux en bois n'est pas autorisée si le paramètre de rugosité Rz max est inférieur à 100 µm. La présence de pilosité et de mousse est déterminée visuellement.

Pour contrôler la rugosité de la surface dans conditions de laboratoire les microscopes MIS-11 et TSP-4 et une jauge de profondeur indicatrice sont utilisés. La méthode de détermination de la rugosité de surface est établie par GOST 15612-70.

Dans les conditions d'atelier, des normes spécialement conçues sont utilisées pour une évaluation visuelle comparative de la rugosité de la surface. Chaque standard est fabriqué à partir du même type de bois et traité avec le même type de coupe que les pièces contrôlées. Les étalons doivent être saisis par le laboratoire de l'usine et remplacés par de nouveaux lorsqu'ils deviennent obsolètes.

L'influence de divers facteurs sur la rugosité de la surface de traitement. La hauteur et la forme, ainsi que la nature de l'emplacement des irrégularités sur les surfaces des pièces traitées dépendent de plusieurs raisons : l'état des machines et des outils, le tranchant et la géométrie de la fraise, le sens de coupe par rapport au directions des fibres du bois, l'angle d'installation de la fraise, l'épaisseur des copeaux et la vitesse de coupe. De plus, la rugosité de la surface dépend de structure anatomique bois

La rugosité de la surface est affectée par les vibrations dans le système machine-outil-pièce, qui se produisent en raison d'une rigidité insuffisante de la machine. Au fur et à mesure de l’usure de la machine, et notamment en raison d’une usure inégale, les vibrations augmentent, augmentant ainsi l’ampleur des irrégularités.

L'effet des vibrations peut être partiellement réduit par un entretien préventif de la machine afin d'augmenter sa rigidité si elle est inférieure à la norme établie.

Lors du rabotage avec un outil manuel, la lame du rabot peut vibrer si elle n'est pas solidement fixée. Dans ce cas, le couteau laissera des irrégularités sur la surface à traiter. Les vibrations du couteau dans l'avion sont éliminées en réparant l'avion, ainsi qu'en fixant solidement le couteau.

Le tranchant de la fraise a une grande influence sur la qualité de la coupe, c'est-à-dire sa capacité à former de nouvelles surfaces avec une rugosité donnée dans le bois lors de la coupe.

Plus la lame est tranchante, plus la qualité de coupe est élevée, c'est-à-dire plus la rugosité de la surface traitée est faible.

Un vrai cutter ne peut pas être absolument tranchant (Fig. 8, a). Lors de l’affûtage d’un couteau, à mesure que l’abrasif se rapproche de la lame, la pointe de la lame s’écaille. De plus, plus l'angle d'affûtage de la fraise est petit, plus longueur plus longue un effritement se produit. L'écaillage de la lame est réduit en redressant les bords tranchants avec une pierre à aiguiser. Après montage, la lame a une forme arrondie (Fig. 8, b).

La lame obtenue lors de l'affûtage et la forme géométrique du couteau changent au cours du fonctionnement. Le couteau devient émoussé (Fig. 8, c), ce qui diminue sa capacité de coupe.

Il y a deux étapes d’émoussement. La première étape est la destruction et l'arrondi de la pointe de la lame, car la résistance du couteau dans la zone en contact avec le bois est faible.

Le rayon de courbure de la pointe de la lame augmente à mesure que le coupeur fonctionne. De plus, pour des fraises ayant le même angle de coupe, mais avec des angles d'affûtage pβ différents pour le même temps de fonctionnement, le rayon d'émoussement sera plus grand pour une fraise avec un grand angle d'affûtage (Fig. 9).

L'étape suivante de matité est l'usure des surfaces de coupe résultant du frottement de ces surfaces contre le bois. Les bords avant et arrière de la machine à découper sont ceux qui s'usent le plus.

La capacité de coupe des couteaux est augmentée en utilisant des matériaux à haute résistance et résistants à l'usure pour leur fabrication et en choisissant des angles d'affûtage optimaux.

La direction de coupe par rapport aux directions des fibres de bois, l'angle d'installation de la fraise et l'épaisseur des copeaux sont des facteurs interdépendants qui déterminent la qualité de la surface de traitement. Lors de la coupe du bois dans le sens du fil, deux cas de formation de copeaux sont possibles : avec et sans fissure avancée.

Une fissure avancée (Fig. 10) se forme déjà dans la période initiale de fonctionnement de la fraise. Lorsque la fraise est insérée dans le bois, après un certain compactage des copeaux par le bord avant de la fraise, la fraise commence à éloigner les copeaux du reste du bois. En même temps, les copeaux se plient. Lorsque la liaison entre les fibres du bois atteint la résistance à la traction du bois dans le sens du fil, les copeaux commencent à se décoller et une fissure avancée se forme. La longueur de la fissure principale augmente avec l’épaisseur des copeaux.

La vitesse de propagation d’une fissure avancée est toujours supérieure à la vitesse de coupe. Par conséquent, après la formation d’une fissure avancée, le tranchant ne fonctionne plus. Pendant cette période, la surface de coupe est formée par le bord avant de la fraise en séparant les copeaux de la pièce ; le tranchant ne fait que lisser la surface formée par le tranchant. Les copeaux étant formés par arrachement et non coupés directement par la lame, la qualité de l'état de surface est médiocre. De plus, lors d'une coupe à contre-fil, une fissure avancée située dans le plan du fil peut provoquer un arrachement des fibres du bois, conduisant à des rebuts.

Pour réduire influence néfaste Si une fissure avancée affecte la qualité de la surface de traitement, il est nécessaire de créer un support pour les fibres de bois à proximité de la lame (Fig. 11). Sous l’effet du support des fibres du bois, les copeaux se brisent au fur et à mesure de l’avancée de la fraise. La fracture des copeaux se produit près du bord de l'élément de support. Par conséquent, plus l'espace entre le bord et la lame de coupe est petit, plus la limite pour le développement d'une fissure avancée est petite. Cette méthode est utilisée, par exemple, lors du rabotage avec des rabots à main.

La plupart haute qualité la surface de traitement est obtenue avec des copeaux minces, lorsque la longueur de l'élément de puce le est petite. Pour obtenir des copeaux avec une courte longueur d'élément, des rabots à main avec un double couteau et des brise-copeaux spéciaux sont utilisés.

Lors de la coupe du bois dans le sens du fil sans formation de fissure avancée, la qualité de la surface de traitement est élevée, car la surface de coupe est formée par le tranchant. S'ils coupent le long des fibres et parallèlement à celles-ci (l'angle de rencontre est nul), alors lors de la coupe de copeaux fins et d'un petit angle de coupe, une fissure avancée n'apparaît pas, car il est plus facile pour le coupeur de plier les copeaux que de les déchirer. le bois. Dans ce cas, la qualité de la surface d'usinage augmente avec la diminution de l'angle de coupe.

Cependant, les pièces traitées ont une structure de texture de bois non uniforme, donc lorsque grandes valeurs angle de rencontre, en particulier dans les zones présentant des défauts structurels dans le bois, des arrachements de fibres apparaîtront, conduisant à des défauts. De plus, une diminution de l'angle de coupe est associée à une diminution de l'angle d'affûtage, ce qui réduit la résistance de la fraise.

La coupe sans formation de fissure avancée est également possible par déplacement des couches de copeaux par rapport aux couches de bois sous la surface de coupe, c'est-à-dire avec retrait longitudinal des copeaux.

Le retrait longitudinal des copeaux se produit lorsque le bord avant de la fraise, déplaçant les copeaux devant lui, les comprime le long des fibres et les transforme en une couche compactée isolée de la pièce. La capacité de coupe de la fraise est pleinement utilisée lorsque l'angle de coupe est de 70° et que l'épaisseur des copeaux est faible. Dans ces conditions, une haute qualité de la surface de coupe est assurée à différentes significations angle de rencontre du coupeur avec les fibres. La coupe avec retrait longitudinal des copeaux est utilisée, par exemple, lors du rabotage avec un rabot à main.

Lors de la coupe du bois jusqu'au bout, la qualité du traitement de surface est faible. Sous la surface du traitement, les fibres du bois sont pliées et étirées et des fissures se forment dans la direction des fibres (Fig. 12). La qualité du traitement, toutes choses égales par ailleurs, est meilleure lorsque l'épaisseur des copeaux et l'angle de coupe sont petits.

Lors de la coupe du bois dans le sens du fil, à mesure que le couteau avance, des copeaux (Fig. 13, a) ou des copeaux arrachés (Fig. 13, b) avec une courte fissure avant se forment. La qualité de la surface de traitement lors de la formation de copeaux est assez élevée. Lorsqu'un éclat se détache, la surface devient très rugueuse, avec formation d'irrégularités de fracture.

La qualité du traitement à des vitesses de coupe élevées est toujours supérieure à celle du traitement avec le même type de coupe, mais à basse vitesse. Par conséquent, pour augmenter la classe de rugosité de la surface usinée, il est nécessaire d'augmenter la vitesse de coupe dans la limite des capacités techniques de la machine, ce qui entraîne simultanément une augmentation de la productivité de la machine.

Classes de rugosité de surface à différents types normes de traitement et de rugosité. Lors du traitement du bois par découpe sur machines et avec des outils manuels, il est possible d'obtenir des surfaces de différentes classes de rugosité en fonction des modes de traitement, de l'état de l'outil et du bois à traiter.

Classes de rugosité de surface pour différents types de traitement :

Sciage d'ébauche longitudinal : sur scies à ruban..................................5-2 sur scies circulaires.. ........................4-2 scies à main............... ............... ....3-2 Sciage de finition longitudinale : sur scies circulaires..................... ...........8-4 avec des scies à main..... ............................ ...6-4 Ebauche transversale : sur scies circulaires........................4-3 Scies à main... ...................... .......3-2 Sciage de finition en coupe transversale : sur scies circulaires.. ..................................7-4 avec des scies à main .......... ......................5-3 Fraisage d'ébauche....... ........... ........7-5 Fraisage de finition.................................. . ..9-6 Perçage de trous, burinage de douilles sur machines...8-6 Perçage de trous manuellement...............7-5 Burinage de douilles manuellement avec des burins ..............4-2 Tournage : ébauche.................. .......... .....7-4 finitions................................ ......... .....10-7 Rabotage manuel avec cherhebel.................6-5 Rabotage manuel avec rabots, dégauchisseuse ......... .....8-5 Faire du vélo avec des vélos à main : difficile.................................. ......9-8 finition................................. .. ..........11-10 Rectification sur machines : ébauche.......................... ...... .......8-6 finition................................. .....10-9 Ponçage manuel..................................12-8

Les classes de rugosité indiquées peuvent être obtenues dans des conditions moyennes de fonctionnement sur machines, dans l'état normal de l'outil et du bois. La classe de rugosité lors du traitement avec le scherhebel est donnée sans tenir compte de l'ondulation provoquée par la forme du couteau scherhebel.

Les exigences en matière de rugosité de surface dans la fabrication de meubles sont dictées par la destination des pièces et la nature du traitement ultérieur.

La rugosité des surfaces non finies des meubles, visibles pendant le fonctionnement et invisibles, mais en contact avec des objets pendant le fonctionnement, ne doit pas être inférieure à la 8e classe, les autres invisibles - pas inférieures à la 6e.

Le tournage de finition dans les usines de mécanique lourde est souvent effectué à l'aide des mêmes outils de coupe et de coupe que le dévêtissage. Les avances approximatives de la fraise, en fonction de la rugosité requise de la surface usinée, sont indiquées dans le tableau. 26. Tableau 26 Avances approximatives en fonction de la rugosité requise Cependant, lors du traitement de grandes surfaces, cette méthode de traitement ne peut souvent pas fournir 6 à 7 classes de propreté et en même temps 2 à 3 classes de précision. Le fait est que sous l'influence de l'usure de la fraise, la rugosité et le diamètre de la pièce augmentent et, avec un fonctionnement prolongé de la fraise, dépassent les limites de tolérance. Pour ralentir l'usure de la fraise, il est nécessaire de réduire sa trajectoire le long de la surface usinée, ce qui ne peut être obtenu qu'en augmentant l'avance. Par conséquent, dans de tels cas, il est souvent avantageux de travailler avec des fraises de finition larges et hautes. -acier rapide (Fig. 42, a, b). Ils sont utilisés pour le traitement des tourillons, des arbres de transmission, etc., tout en obtenant les degrés de rugosité v6-v7. Les modes de coupe lorsque vous travaillez avec ces fraises et la classe de précision de traitement possible sont indiqués dans le tableau. 27.Tableau 27 Modes de coupe et précision du traitement lors du travail avec des fraises de finition larges

Dans certains cas, il est possible de travailler avec une avance de 30 à 40 mm/tr. La profondeur de coupe ne doit pas être inférieure à 0,02 mm lors du dernier passage et pas supérieure à 0,15 mm lors du premier passage.

Figue. 42. Coupeuse de finition large (a) et schéma de son installation sur la machine (b). La longueur du tranchant de la fraise est supposée être comprise entre 80 et 100 mm. De part et d'autre, sur une longueur d'environ 10 mm, les cônes d'admission et de retour sont remplis à l'aide d'une pierre à aiguiser (Fig. 42, a). La géométrie de la fraise est choisie en fonction des propriétés de l'acier traité (Tableau 28). Géométrie d'une fraise de finition large en fonction de la résistance à la traction de l'acier.

Les couteaux sont insérés avec un ajustement serré dans la douille du support de ressort (Fig. 42, b). Le degré d'élasticité souhaité du support est obtenu à l'aide d'une bande de bois enfoncée dans la rainure du support. Le tranchant de la fraise est installé sous l'axe de la pièce. Cela élimine les vibrations et empêche le couteau de ramasser. De plus, comme le montre la longévité ; expérience, une qualité de traitement supérieure est assurée lors du travail sur la rotation inverse de la broche (Fig. 42, b). 43,c). Pour obtenir une propreté de classe 6-7, ces couteaux fonctionnent à t<=0,1 мм, s= 1 - 1,5 мм/об, v = 150 - 200 м/мин . Длина дополнительной режущей кромки делается от 1,5 до 2s. Эти резцы дают производительность в 2—3 раза выше по сравнению с резцами без дополнительной режущей кромки.Наиболее высокую производительность труда достигают при работе широкими твердосплавными резцами (фиг. 43, а). Поверхности в несколько квадратных метров могут быть обточены такими резцами за 20—25 мин. . Эти резцы могут применяться на токарных и карусельных станках при обточке прокатных валов, роликов, шестерен, бандажей и других деталей, изготовляемых из стали и отбеленного чугуна.Для получения поверхности по 7—8 классу необходимо работать при v >150 m/min. Meilleurs résultats sont atteints à v=250 - 300 m/min. Cependant, les vitesses de coupe réalisables dans la pratique ne dépassent généralement pas 100 m/min et la rugosité de la surface ne dépasse donc pas la classe de propreté 6. Mais après un court ponçage avec une toile abrasive, il est relativement facile d'obtenir une septième qualité. La rugosité de la surface usinée est fortement influencée par : le rapport entre la longueur de la section droite du tranchant l et l'avance s (Fig. 43a), la profondeur de coupe t, l'installation correcte de la fraise, la qualité et géométrie de son affûtage. Plus le rapport t/s est élevé, plus la rugosité de la surface usinée est faible.<=0,1 мм. Стойкость широких резцов весьма незначительно зависит от величины подачи. Наиболее часто s = 5 - 10 мм/об. Все неровности режущей кромки широкого резца копируются на обработанной поверхности. Поэтому необходима доводка передней и задней поверхностей до 9—10 класса чистоты. Завалы режущей кромки недопустимы. При установке резца необходимо добиваться, чтобы участок режущей кромки на длине l был строго параллелен образующей детали. Опыт показывает, что величина переднего и заднего углов широкого твердосплавного резца практически не влияет на микрогеометрию поверхности. Задний угол рекомендуется делать 20°, а передний выбирать в зависимости от твердости обрабатываемой стали в пределах от -5 до + 10°. Причем, для стали с твердостью Hb =>Lorsque t/s = > 3, la note 7-8 est atteinte, avec t/s = 2 - note 1,5-6. La profondeur de coupe t doit être prise en fonction des conditions de rigidité du système machine-pièce-fraise.<250 =+10°. Однако следует иметь в виду, что при работе широкими твердосплавными резцами часто возникают вибрации, из-за чего такие резцы не получили значительного распространения. Интенсивность вибраций очень сильно повышается с увеличением длины режущей кромки. Поэтому в тех случаях, когда виброустойчивость обычного широкого резца (фиг. 43,а) оказывается недостаточной, применяются широкие резцы с меньшей длиной режущей кромки (фиг. 43,б) или проходные резцы с дополнительной режущей кромкой (фиг. 43, в). Посадочные отверстия корпусных деталей в подавляющем большинстве случаев обрабатываются путем растачивания на горизонтально-расточных станках. Расточные станки обладают меньшей виброустойчивостью, чем токарные, и меньшей жесткостью системы станок — деталь — инструмент. Поэтому растачивание, как правило, производится обычными проходными резцами с углом Определяя оптимальные геометрические параметры расточного резца, необходимо учитывать уменьшение переднего угла, вызываемое установкой резца выше центра. В связи с этим рекомендуется для расточных резцов передний угол делать равным 15° при наличии фаски на передней поверхности f=0,2 - 0,3 мм, расположенной под отрицательным передним углом—2°. Остальные геометрические параметры резца рекомендуются следующие:Работая такими резцами при t<= 0,25 мм, s = 0,1-:- 0,3 мм/об и v= 150 -:- 250 м/мин, можно достичь второго класса точности и шероховатости, соответствующей 6—7 классу .

Habituellement, t

300 = -5°, et pour acier de dureté Hb

Désignations de la rugosité de surface dans les dessins

Tableau 3.1

*Le meulage grossier est utilisé comme traitement préliminaire des surfaces des pièces moulées et forgées, sans maintenir les tolérances dimensionnelles. **Cette méthode n'améliore pas la précision de la taille obtenue lors du traitement précédent. Lors du traitement de pièces avec des outils à lame, la rugosité de la surface dépend en grande partie de la vitesse de coupe et de l'avance. Sur la fig. 3.5, 1 UN 2 montre l'effet de la vitesse de coupe sur la rugosité de la surface lors du tournage de l'acier (courbe

) et en fonte (courbe ). Après avoir tourné une pièce en acier à une vitesse de coupe d'environ 20 m/min (courbe 1), on observe la plus grande rugosité, qui est associée au phénomène de formation active d'arête rapportée sur la partie coupante de la fraise. À des vitesses de coupe supérieures à 80 m/min, la formation de bords rapportés s'arrête pratiquement. De plus, à des vitesses de coupe élevées, la profondeur de la couche déformée plastiquement est considérablement réduite, ce qui réduit également la rugosité de la surface. Sur la fig. 3.5,

b

montre la dépendance de la rugosité de surface sur l'avance lors du tournage d'une pièce en acier 45 avec une fraise avec un rayon de pointe de 2,5 mm. La figure montre que les changements de petites avances (jusqu'à 0,2 mm/tour) ont peu d'effet sur le changement de rugosité de surface. Mais lorsque l'on passe à une plage d'avance supérieure à 0,2 mm/tour, la microrugosité de la surface usinée augmente plus intensément.

L'état de la partie coupante de l'outil a une influence significative sur la rugosité de la surface : la micro-rugosité du tranchant de l'outil aggrave la rugosité de la surface usinée ; ceci est particulièrement visible lors du traitement avec des broches, des alésoirs ou des fraises larges. L'émoussement de l'outil de coupe entraîne une augmentation de la rugosité de la surface usinée.

Lors du traitement de pièces avec un outil abrasif, la rugosité de surface diminue avec une diminution de la taille des grains et une augmentation de la dureté de la meule, une augmentation de la vitesse de coupe et une diminution des avances longitudinales et transversales.

Lors de l'usinage d'acier à haute teneur en carbone (C > 0,5 %), une surface plus propre est obtenue que lors de l'usinage d'acier à faible teneur en carbone.

L'utilisation d'un fluide de coupe améliore la rugosité de la surface usinée. Dans le même temps, la durée de vie de l'outil augmente. Sur la fig. La figure 3.6 montre (selon K.S. Kolev) l'effet du refroidissement sur la microgéométrie de la surface lors du tournage de l'acier X4N avec une fraise à grande vitesse lors de l'alimentation S= 0,67 mm/tour : 1 - retourner sans refroidissement ; 2 - refroidissement avec une émulsion d'eau (0,5% de soude et 0,1% de savon).

La rigidité du système de traitement influence de manière significative la rugosité et l'ondulation de la surface. Ainsi, par exemple, lors du tournage d'un arbre non rigide avec installation centrée, la plus grande rugosité de surface est obtenue approximativement dans la partie médiane sur toute la longueur de l'arbre. Une rigidité insuffisante du système peut provoquer des vibrations lors de la coupe et, par conséquent, la formation d'une surface ondulée.

Riz. 3.6. Riz. 3.7.

Les propriétés physiques et mécaniques de la couche superficielle des pièces et des pièces dépendent en grande partie de l'influence des facteurs thermiques et de force lors du traitement. La couche superficielle de la pièce en acier traitée se compose de trois zones (Fig. 3.7) : je– des zones de déformation prononcée, caractérisées par une distorsion du réseau cristallin, un écrasement des grains et une dureté accrue ; II– zone de déformation, caractérisée par des grains allongés et une diminution de dureté par rapport à la première zone ; III- zone de transition (zone de transition progressive vers la structure du métal de base).

Les ébauches d'acier initiales obtenues par forgeage, coulée ou laminage présentent une couche superficielle constituée d'une zone décarburée et d'une zone de transition, c'est-à-dire une zone de décarburation partielle. Par exemple, les pièces obtenues par estampage à chaud ont une couche décarburée comprise entre 150 et 300 microns, et celles obtenues par forgeage libre - de 500 à 1 000 microns.

Lors du traitement de pièces en acier par découpe, la profondeur de déformation s'étend jusqu'à 100-300 microns. Pour les pièces en fonte, la profondeur de déformation est insignifiante (jusqu'à 15 microns).

Lors du traitement mécanique des métaux, la déformation de la couche superficielle s'accompagne d'un durcissement (durcissement) de cette couche. Avec l'augmentation de la profondeur de coupe et de l'avance, la profondeur de la couche durcie augmente. Ainsi, par exemple, lors du tournage grossier, la profondeur d'écrouissage est de 200 à 500 microns, lors du tournage de finition de 25 à 30 microns, lors du meulage de 15 à 20 microns et lors du traitement très fin de 1 à 2 microns.

Riz. 3.8. Riz. 3.9.

Avec l'augmentation de la vitesse de coupe, la profondeur d'écrouissage diminue. Ceci s'explique par une diminution de la durée d'action des efforts de coupe sur le métal déformé. Sur la fig. 3.8 montre (selon K. S. Kolev) l'influence de la vitesse de coupe v lors du tournage de l'acier ZOKHGS (courbe 1 ) et acier 20 (courbe 2 ) pour le durcissement Nd.

Lors du meulage de pièces, le facteur dominant est thermique, ce qui provoque l'apparition de contraintes de traction dans la couche superficielle du métal traité. Sur la fig. 3.9 montre un schéma de répartition des contraintes résiduelles σ après broyage en profondeur h couche superficielle (courbe 1 ). L'apparition de contraintes de traction est associée à un échauffement rapide de la couche superficielle dans la zone de contact entre le métal de la pièce et la meule. Après passage devant la meule, la couche superficielle, en refroidissant, a tendance à se rétracter, provoquant des contraintes de traction. Lors du meulage avec durcissement (c'est-à-dire avec arrêt ultérieur de l'avance longitudinale), les contraintes de traction diminuent considérablement et les contraintes de compression augmentent (courbe 2 ).

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Paramètres de rugosité de base

Sous rugosité les surfaces d'une pièce comprennent l'affichage numérique de l'ampleur de la microrugosité de surface en microns, montrant l'écart par rapport à la surface idéale.

On utilise principalement 2 paramètres de rugosité de surface :

• R une . Écart moyen arithmétique du profil.
• Rz . Hauteur des irrégularités du profil en 10 points extrêmes.

Vous pouvez voir le rapport approximatif de ces paramètres dans ce tableau :

Dans le même tableau, vous pouvez voir la relation approximative entre les paramètres de rugosité actuellement utilisés et les indicateurs de classe de rugosité et de groupe de pureté (« triangles ») précédemment utilisés.

Dans la pratique, en règle générale, un traitement grossier est désigné par le paramètre R z 320-20, un traitement plus fin par R a 2,5-0,025 (un traitement encore plus fin est également généralement désigné par le paramètre R z 0,1-0,025).

Les valeurs de rugosité à désigner dans les dessins sont sélectionnées dans une série standardisée :

Le choix de la valeur de rugosité est assez étroitement lié à la précision du produit fabriqué - celui-ci, ainsi qu'aux caractéristiques de la pièce d'accouplement.

Désignation de la rugosité lors du meulage d'arbres, etc.

Désignation de la rugosité à meulage d'arbre et d'autres détails ont changé plusieurs fois :

Depuis 2012, l'indication « R a » sous le signe de rugosité est obligatoire. Auparavant, si, par exemple, lorsque meulage d'arbre, nous n'avons vu que le chiffre 0,32 au-dessus du signe de rugosité ; par défaut, on a supposé que cette désignation signifiait R a 0,32 ;

Le signe a désigne une rugosité dont le mode d'obtention n'est pas déterminé par le concepteur. Le signe b indique les surfaces qui doivent être traitées en enlevant une couche de métal (fraisage, affûtage etc.). Les surfaces indiquées par le signe c sont obtenues sans retirer la couche métallique (forgeage, fonderie, etc.).

Ce signe désigne la rugosité de surfaces également traitées qui constituent un contour fermé (par exemple, toutes les faces d'un parallélépipède).

Les surfaces présentant des aspérités non marquées doivent être réalisées avec les aspérités indiquées dans le coin supérieur droit du dessin.

Paramètres de rugosité réalisables lors du meulage des arbres

Au préalable meulage d'arbre et d'autres pièces, atteignent généralement les paramètres de rugosité R a 2,5-1,25.

En finissant meulage d'arbre les paramètres R a 0,63-0,16 sont atteints.

La rugosité de surface est un indicateur qui désigne une certaine quantité de données caractérisant l'état de rugosité de surface, mesurée en segments ultra-petits à une longueur de base. Un ensemble d'indicateurs indiquant l'orientation possible des directions de rugosité de surface avec certaines valeurs et leurs caractéristiques est spécifié dans les documents réglementaires GOST 2789-73, GOST 25142-82, GOST 2.309-73. L'ensemble des exigences spécifiées dans les documents réglementaires s'applique aux produits fabriqués à l'aide de divers matériaux, technologies et méthodes de transformation, à l'exception des défauts existants.

Un traitement de haute qualité des pièces peut réduire considérablement l'usure des surfaces et l'apparition de corrosion, augmentant ainsi la précision de l'assemblage des mécanismes et leur fiabilité lors d'un fonctionnement à long terme.

Désignations de base

La rugosité de la surface étudiée est mesurée sur des zones assez petites et, par conséquent, les lignes de base sont sélectionnées en tenant compte du paramètre de réduction de l'influence de l'état ondulatoire de la surface sur les changements des paramètres de hauteur.

Des irrégularités sur la plupart des surfaces surviennent en raison des déformations résultantes de la couche supérieure du matériau lors du traitement utilisant diverses technologies. Le contour du profil est obtenu lors d'un examen à l'aide d'une aiguille diamantée, et l'empreinte est enregistrée sur un profilogramme. Les principaux paramètres caractérisant la rugosité de surface ont une désignation de lettre spécifique, utilisée dans la documentation, les dessins et obtenue lors de la mesure de pièces (Rz, Ra, Rmax, Sm, Si, Tp).

Pour mesurer la rugosité de surface, plusieurs paramètres déterminants sont utilisés :

Les paramètres de pas Sm et Si ainsi que la longueur de référence du profil étudié tp sont également utilisés. Ces paramètres sont indiqués s'il est nécessaire de prendre en compte les conditions de fonctionnement des pièces. Dans la plupart des cas, l'indicateur universel Ra est utilisé pour les mesures, ce qui donne la caractéristique la plus complète prenant en compte tous les points du profil. La valeur de la hauteur moyenne Rz est utilisée lorsque des difficultés surviennent lors de la détermination de Ra à l'aide d'instruments. Ces caractéristiques affectent la résistance et la résistance aux vibrations, ainsi que la conductivité électrique des matériaux.

Les valeurs de définition de Ra et Rz sont indiquées dans des tableaux spéciaux et, si nécessaire, peuvent être utilisées lors des calculs nécessaires. Généralement, le déterminant Ra est indiqué sans symbole numérique ; les autres indicateurs portent le symbole requis. Selon la réglementation en vigueur (GOST), il existe une échelle qui donne les valeurs de rugosité de surface de diverses pièces, qui sont réparties en détail en 14 classes spéciales.

Il existe une relation directe qui détermine les caractéristiques de la surface à traiter : plus l'indicateur de classe est élevé, moins la hauteur de la surface mesurée est importante et meilleure est la qualité du traitement.

Méthodes de contrôle

Pour contrôler la rugosité de la surface, deux méthodes sont utilisées :

• qualitatif;
• quantitatif.

Lors de la réalisation du contrôle qualitatif, une analyse comparative de la surface de l'essai de travail et des échantillons standards est réalisée par inspection visuelle et tactile. Pour mener à bien la recherche, des ensembles spéciaux d'échantillons de surface sont produits et soumis à un traitement de routine conformément à GOST 9378-75. Chaque échantillon est marqué indiquant l'indice Ra et la méthode d'influence sur la couche superficielle du matériau (meulage, tournage, fraisage, etc.). Grâce à l'inspection visuelle, il est possible de caractériser assez précisément la couche superficielle avec des caractéristiques Ra = 0,6-0,8 µm et plus.

Le contrôle quantitatif des surfaces est réalisé à l'aide d'instruments utilisant différentes technologies :

• profilomètre;
• profileur ;
• double microscope.

Classement des surfaces

Lors de la détermination des caractéristiques de la couche superficielle d'un matériau, il est nécessaire de classer :

Des données réglementaires sont également contenues dans GOST 2.309-73, selon lesquelles les désignations sont appliquées aux dessins et contiennent les caractéristiques des surfaces selon les règles établies et sont obligatoires pour toutes les entreprises industrielles. Il faut également tenir compte du fait que les signes et leur forme appliqués aux dessins doivent avoir une taille fixe indiquant la valeur numérique de la rugosité de la surface. La hauteur des panneaux est réglementée et le type de traitement est indiqué.

Le signe a un code spécial, qui se déchiffre comme suit :

• le premier caractère caractérise le type de transformation du matériau étudié (tournage, perçage, fraisage, etc.) ;
• le deuxième signe signifie que la couche superficielle du matériau n'a pas été traitée, mais a été formée par forgeage, moulage, laminage ;
• le troisième caractère indique que le type de traitement possible n'est pas réglementé, mais doit correspondre à Ra ou Rz.

S'il n'y a aucun signe sur le dessin, la couche superficielle ne fait pas l'objet d'un traitement particulier.

En production, deux types d'influence sur la couche supérieure sont utilisés :

• en retirant partiellement la couche supérieure de la pièce ;
• sans retirer la couche supérieure de la pièce.

Lors du retrait de la couche supérieure de matériau, un outil spécial est principalement utilisé, conçu pour effectuer certaines actions - perçage, fraisage, meulage, tournage, etc. Lors du traitement, la couche supérieure du matériau est endommagée avec formation de marques résiduelles provenant de l'outil utilisé.

Lorsque le traitement est appliqué sans retirer la couche supérieure du matériau - estampage, laminage, coulée, les couches structurelles sont déplacées et déformées avec la création forcée d'une structure « fibreuse lisse ».

Lors de la conception et de la fabrication de pièces, les paramètres d'irrégularités sont définis par le concepteur, sur la base des spécifications techniques qui déterminent les caractéristiques du produit en fonction des exigences du mécanisme fabriqué, de la technologie utilisée dans la production et du degré de transformation.

Marquage de la structure de la surface

Lors de l'application de désignations dans la documentation de travail et les dessins, des signes spéciaux sont utilisés pour caractériser le matériau, qui sont réglementés par la norme GOST 2.309-73.

Règles de base utilisées pour indiquer la rugosité de surface dans les dessins

Règles de base à utiliser lors de la réalisation d'un dessin :

Compte tenu de la structure du matériau, le concepteur a la possibilité de préciser les paramètres nécessaires à la qualité des surfaces. De plus, les caractéristiques peuvent être spécifiées en fonction de plusieurs paramètres, en fixant les valeurs maximales et minimales avec des tolérances possibles.

Conditions particulières

Lors de la production en série de certaines pièces, la forme spécifiée ou leur conjugaison est parfois violée. De telles violations augmentent l'usure admissible des pièces et sont limitées par des tolérances spéciales spécifiées dans GOST 2.308. Chaque type de tolérance utilisé comporte 16 degrés de précision définis, qui sont spécifiés pour des pièces de différentes configurations, en tenant compte du matériau utilisé. Il faut également tenir compte du fait que les tolérances de taille et de configuration utilisées pour les pièces de forme cylindrique sont prises en compte en tenant compte du diamètre des pièces, et pour les pièces plates en tenant compte de l'épaisseur, et l'erreur maximale ne doit pas dépasser la valeur de tolérance.

L'utilisation correcte de la méthodologie de détermination des indicateurs de rugosité de surface permet d'obtenir une précision de traitement et une taille de pièce plus élevées tout en respectant les paramètres spécifiés dans les documents réglementaires, ce qui permet d'améliorer considérablement la qualité du produit fini.