К чистовой обычно относят лезвийную обработку, определяющую геометри­ческие размеры, форму и качество обработанной поверхности (поверхностного слоя). При этом достижение желаемого результата зависит от припуска на об­работку и его колебаний, жесткости и точности станка, технологических при­способлений, марки и геометрических параметров режущего инструмента, ре­жима резания, а также применения смазочно-охлаждающих жидкостей (техно­логических сред).

Для чистовой обработки применяют более износостойкие и менее прочные инструментальные материалы.

Так, для точения сталей на ферритной основе, не прошедших термообра­ботку, применяется твердый сплав Т30К4 (Р01), для получистовых режимов и несколько более толстых срезов — твердый сплав Т15К6 (Р10). Для чистовой обработки закаленных сталей применяют сплав Т15К6, оксидную минералоке — рамику (ВОКбО и др.), сверхтвердые материалы на основе кубического нитрида бора.

Для более износостойких и хрупких инструментальных материалов харак­терно применение более высокой скорости резания и меньших толщин срезае­мого слоя.

Глубина резания при чистовой обработке зависит от припуска, оставленного на чистовой проход. Величина этого припуска и его колебания зависят от точ­ности, которая может быть достигнута на этапе предварительной обработки.

Погрешности предварительной обработки складываются из размерного из­носа инструмента, перемещений инструмента и детали под действием колеба­ний радиальной силы и погрешностей, связанных с установкой детали на сле­дующую (чистовую) операцию и настройкой инструмента на размер. В некото­рых случаях необходимо также учесть глубину дефектного поверхностного слоя, который должен быть удален при чистовой обработке. С учетом всех этих факторов определяется минимальный припуск на чистовой проход, опреде­ляющий глубину резания. При этом необходимые расчеты выполняются по методике, описанной в § 10.1.

Так, после черновой обработки стальных штамповок прочностью Sb=700 МПа с глубиной резания f<6 мм, подачей S<1 мм/об и колебаниями при­пуска АП < 2 мм при критерии затупления в окрестности вершины режущего лезвия /?3 < 1 мм, жесткости технологической системы 50 кН/мм и угле в плане Ф=45° погрешности формы обработанной цилиндрической поверхности могут быть 0,25 — 0,35 мм.

Около половины этих погрешностей («0,15 мм) связана с размерным изно­сом инструмента при черновом проходе, примерно 0,1 мм вызваны колебания­ми припуска на черновую обработку. Таким образом, припуск на чистовой про­ход должен быть в этом случае несколько больше возможных погрешностей, т. е. Пч« 0,3 — 0,5 мм. Однако очень часто на практике припуск на чистовой про­ход увеличивают, что позволяет снизить требования к предварительному про­ходу.

Уменьшение припуска на чистовой проход актуально в тех случаях, когда необходимо увеличить производительность чистовой обработки, повысить точность и качество обработанной поверхности. В этих случаях предусматри­вают дополнительный (получистовой) проход. Основное назначение дополни­тельного прохода состоит в уменьшении колебаний припуска и самого припуска на чистовую обработку, что позволяет уменьшить силы резания и, следова­тельно, повысить точность обработанной поверхности.

Подачу и радиус закругления вершины режущего лезвия назначают с уче­том шероховатости обработанной поверхности и неравномерности износа.

Согласно рекомендациям «Сандвик Коромант» [140], соотношение (10.17) между подачей, высотой неровностей и радиусом закругления вершины прак­тически используется в двух интервалах изменения радиуса R (рис. 10.20).

Первый интервал соответствует режущим пластинам с радиусом закругле­ния R < 2,4 мм, второй — круглым режущим пластинам диаметром от 10 до 32 мм. К недостаткам режущих пластин с небольшим радиусом закругления сле­дует отнести малые подачи, допускаемые шероховатостью обработанной по­верхности.

Малым радиусам закругления вершины режущего лезвия соответствует меньшая производительность обработки, увеличенный путь резания, который необходимо пройти вершине инструмента при обработке заданной площади поверхности.

Круглые режущие пластины с этой точки зрения имеют преимущества. Но они не всегда могут быть применены из-за технологических ограничений (например при необходимости обработать цилиндрическую поверхность вблизи торцовой поверхности). Кроме того, они обладают меньшей виброустойчи­востью.

Значительный практический интерес представляет применение инструмен­тов с прямолинейными и криволинейными зачищающими кромками. При рабо­те с малыми глубинами резания и большими подачами (т. е. с обратными сре­зами) эти зачищающие кромки становятся и главными. Однако при применении прямолинейных зачищающих кромок при чистовой обработке возникают серь­езные проблемы.

Одна из них состоит в неравномерном износе таких резцов, сопровождаю­щимся образованием «борозд» на задней поверхности. При обработке высоко­прочных материалов (например никелевых сплавов) это связано, по-видимому, с недостаточной хрупкой прочностью режущего лезвия (рис. 10.21)

Неравномерный износ задней поверхности на участке зачищающей кромки определяет профиль обработанной поверхности, увеличивая ее шерохова­тость. Это видно из сопоставления профиллограмм изношенной поверхности резца и обработанной поверхности (рис. 10.22).

Более совершенной следует считать форму режущего лезвия с ограничен­ной криволинейной переходно-зачищащей кромкой. Во избежание возникнове­ния вибраций длина переходно-зачищающей кромки должна быть ограничена. Расстояние от главной режущей кромки до вершины должно быть приблизи­тельно равно 1,5S. В этом случае участок длиной S выполняет роль переход­ной кромки с достаточно малым углом в плане (рис. 10.23).

Форма характеризуется сочетанием больших радиусов на переходно — зачищающей кромке и рациональных углов в плане на участке главной режу­щей кромки.

Особенность таких режущих пластин (или резцов) состоит в том, что они требуют более точной установки по отношению к направлению подачи, так как погрешности установки вызывают изменение длины переходного и зачищаю­щего участков криволинейной кромки (рис. 10.24).

Высокие требования к точности установки резцов с большими радиусами закругления зачищающих кромок сдерживают применение их на производстве.

Увеличение радиуса R благоприятно влияет не только на шероховатость обработанной поверхности, но и на интенсивность изнашивания инструмента в окрестности вершины резца.

При смещении вершины резца на величину C«1,5S образуются три различ­ных участка с различными уровнями толщины срезаемого слоя (см. рис. 10.23). В зависимости от соотношений между глубиной резания, углом в плане и пода­чей могут осуществляться различные схемы резания: с обратными сечениями срезаемого слоя, с равнобокими или прямыми срезами.

В первом случае переходно-зачищающая кромка является и главной, а толщина срезаемого слоя ограничивается величиной глубины резания.

Например, при глубине резания 0,3 мм, угле в плане 20° и подаче 1 мм/об средняя толщина срезаемого слоя составляет всего 0,16 мм.

Переходный участок криволинейной кромки радиусом R=50 мм на расстоя­нии 1 мм от вершины расположен под углом порядка 1°, благодаря чему тол­щина срезаемого слоя на этом участке уменьшается до 0,02 мм. На участке зачищающей кромки угол в плане еще меньше и толщина срезаемого слоя не превышает одной сотой доли миллиметра.

Соответственно уменьшаются высота застойной зоны и температура в ок­рестности режущей кромки, а следовательно, и интенсивности изнашивания инструмента.

Форма режущего лезвия с ограниченной криволинейной переходно — зачищающей кромкой большого радиуса позволяет существенно увеличить подачи, производительность обработки и площадь обработанной поверхности.

Уменьшению интенсивности изнашивания на участке зачищающей кромки
способствует также создание рациональ­ных углов наклона главной и зачищающей кромок.

Зачищающая кромка должна быть расположена в основной плоскости, т. е. под углом Х=0°. Это необходимо для обеспечения наименьшей шероховатости обработанной поверхности.

Переходную и главную режущие кром­ки целесообразно наклонить под углом Х= 15° (рис. 10.25). Как показали исследо­вания, при этом значительно уменьшает­ся интенсивность изнашивания на участке зачищающей кромки.

Другим назначением указанных раз­личных углов наклона главной и зачи­щающей кромок является отвод стружки от обработанной поверхности и ее завивание.

Еще один эффективный путь снижения интенсивности изнашивания состо­ит в предварительном притуплении задней поверхности на участках переход­ной и зачищающей кромок путем заточки фаски под нулевым задним углом, ширина которой обеспечивает уменьшение температуры задней поверхности и, как следствие, — уменьшение интенсивности изнашивания (рис. 10.26).

Поэтому во многих случаях чистовая обработка с увеличенными подачами является не только более эффективным, но и единственно возможным спосо­бом удовлетворения требований к точности и качеству обработанной поверх­ности.

Проиллюстрируем сказанное конкретным примером, относящимся к торцо­вой чистовой обработке детали из сплава ХН67МВТЮ-ВД на карусельном станке повышенной точности резцами ВКЮ-ОМ. К точности и шероховатости обработанной поверхности предъявлялись высокие требования: шерохова­тость Ra< 1,25 мкм, отклонение от плоскостности не более 0,01 мм на площади поверхности F=0,084 м2 [29].

По рекомендациям «Сандвик Коромант» [140] для твердого сплава Н13А (К20) при радиусе закругления г =0,8 мм подача S=0,07 мм/об, а скорость реза­ния 17 м/мин. Однако при точении никелевого сплава ХН67МВТЮ-ВД резцами с небольшими радиусами закругления вершины в плане фактически интенсив­ность изнашивания задней поверхности составила около 1,4-1 O’6 (см. рис. 10.26).

Для обеспечения требуемой точности приращение фаски износа задней по­верхности не должно быть более 0,065 мм. При этом средняя интенсивность изнашивания не должна быть более 0,054-10"6.

Фактически же при работе резцами «стандартной» геометрии интенсив­ность изнашивания не может быть менее 0,8-10"6 (рис. 10.28, а).

Таким образом, заданная поверхность может быть обработана только с по­вышенными подачами, для чего необходимо использовать инструмент усовер­шенствованной формы (см. рис. 10.25). Поскольку применение этой формы режущего лезвия позволяет получить значительно меньшие интенсивности изнашивания 50= 0,05-Ю’6 < 5t*= 0,8-10’61 то требуемые точность и шерохова­тость надежно обеспечиваются даже при скорости резания 17 м/мин.

Однако, учитывая повышенные требования к шероховатости и точности об­работки, скорость резания была уменьшена до минимально целесообразной, которая оказалась в этих условиях равной 5 м/мин. Но даже и при таком сниже­нии скорости резания время обработки поверхности составило всего около 17 мин, т. е. в семь раз меньше, чем при точении с малой подачей.

а) б)

Рис. 10.28. Сопоставление зависимостей интенсивностей изнашивания от скорости резания с требуемыми интенсивностями изнашивания при точе­нии сплава ХН67МВТЮ-ВД резцами ВК8, /=0,3 мм, ДЛз*= 0,065 мм: а — г =2,4 мм, S=0,17 мм/об, у=10°; б — R= 70 мм, S = 0,8-1,0 мм/об, у=30°, /?пр»0,25 мм

При обработке сталей выбор минимальной целесообразной температуры может быть связан не только с характеристиками износостойкости инструмен­та, но и с требованиями к шероховатости обработанной поверхности. Шерохо­ватость обработанной поверхности зависит от нескольких факторов, среди которых важное место занимает нарост или застойная зона на передней по­верхности инструмента. Высота застойной зоны уменьшается с уменьшением толщины срезаемого слоя и увеличением температур 0П передней поверхности и 03(О) задней поверхности вблизи режущей кромки. При этом уменьшается и шероховатость обработанной поверхности (рис. 10.29).

В ряде случаев (например при точении сталей невысокой твердости) уве­личение температуры передней поверхности и уменьшение шероховатости обработанной поверхности могут быть достигнуты путем уменьшения передне­го угла.

Повышение износостойкости инструмента требует уменьшения температу­ры и скорости резания. Таким образом, оптимальными для чистового точения следует считать минимальные скорости резания и температуры, обеспечиваю­щие требуемую шероховатость обработанной поверхности.

При чистовой обработке не следует применять упрочняющих фасок на передней поверхности, увеличивающих высоту застойной зоны, но можно при­менять стабилизирующие фаски или полную переднюю поверхность.

Из-за малых толщин срезаемого слоя заточка стружкозавивающих лунок затруднена. Эта форма передней поверхности используется в конструкциях неперетачиваемых сменных режущих пластин.

Увеличение подачи при чистовом точении ограничивается не только шеро­ховатостью, но и точностью обработанной поверхности. При этом важную роль играет радиальная сила и ее колебания. Влияние колебаний радиальной силы выражается в увеличении волнистости обработанной поверхности с ростом подачи и глубины резания (рис. 10.30).

При малой жесткости технологической системы влияние подачи и глубины резания на волнистость проявляется сильнее, чем при повышенной жесткости.

Численные оценки влияния условий резания на шероховатость и точность обработанной поверхности могут быть выполнены с помощью ЭВМ с использо­ванием специально разработанной программы, аналогичной описанным выше. При этом данные о площади обработанной поверхности, удовлетворяющей требованиям к шероховатости и точности, приводятся в численной и графиче­ской формах (рис. 10.31 -10.33).

Параметре) истипи