Roundness error and topography of hard turned surfaces

Abstract

Accuracy and topography are significant indicators of precision machined high-quality surfaces. Case hardened steel (16MnCr5) was analyzed to obtain information about the effects of technological data and the connections between the analyzed accuracy (roundness) and roughness parameters (Sa, Sz, Ssk, Sku). It was found that the feed rate has a significant influence on the roundness and the roughness parameters, and there are strong relationships between the roundness and these roughness parameter values: the correlation coefficients varied between 0.78 and 0.85.Точність і рельєф є важливими показниками прецизійно оброблених високоякісних поверхонь. Загартована сталь (16MnCr5) була проаналізована для отримання інформації про вплив технологічних даних і зв’язку між проаналізованою точністю (округлість) і параметрами шорсткості (Sa, Sz, Ssk, Sku). Було виявлено, що швидкість подачі має значний вплив на параметри округлості та шорсткості, і існують сильні зв’язки між округлістю та цими значеннями параметрів шорсткості: коефіцієнти кореляції коливалися між 0,78 та 0,85. У цьому дослідженні тверді точені поверхні аналізуються з точки зору точності та якості поверхні на основі деяких широко застосовуваних параметрів кваліфікації. Вимірювання округлості та топографії були проведені та порівняні для отримання інформації про вплив параметрів різання. В експерименті використовувалася загартована сталь 16MnCr5, яка широко використовується в автомобільній промисловості. Для отримання точної інформації про якість поверхні було застосовано 3D аналіз топографії. Експеримент проводився на основі факторного плану експерименту та були розраховані основні статистичні показники для детального розуміння зв’язку між округлістю та проаналізованими параметрами шорсткості. На основі експерименту з механічної обробки (жорстке точіння) та вимірювань округлості та шорсткості (Sa, Sz, Ssk, Sku) було проаналізовано вплив параметрів різання на виміряні параметри та порівняно зв’язок між даними шорсткості та округлості. Результати можна інтерпретувати для жорсткого точіння та в аналізованому діапазоні параметрів (ap = 0,05–0,35 мм; vc = 120–240 м/хв; f = 0,04–0,2 мм/об). Виміряні значення Sa та Sz, отримані при швидкості подачі 0,04 мм/об, нижчі, ніж отримані при 0,2 мм/об, що підтверджує висновки кількох попередніх досліджень. Похибка круглості жорстко точених поверхонь вища, якщо використовується більша величина подачі або глибина різання. Підвищена похибка виникає внаслідок овальності та/або крайніх викидів обробленої поверхні. Існують сильні зв’язки (високий коефіцієнт кореляції) між аналізованими значеннями шорсткості та округлості: r = 0,78–0,85. Обмеження дослідження полягає в тому, що обробку проводили лише за 8 комбінаціями параметрів. Більш точні результати можна отримати, застосовуючи більше (3 або 4) рівнів даних режимів різання.