Theoretical value and experimental study of arithmetic mean deviation in rotational turning

Abstract

The calculation method of the Arithmetic Mean Deviation (Ra) is presented for rotational turning. The necessary equations for the calculation of Ra are given beginning from the equation of the cut surface theoretical profile, and we determine the theoretical values in the studied range of the technological parameters. Cutting experiments with these data were performed and the roughness values of the machined surfaces were measured. Then we carried out a comparative analysis of the measured and the calculated values ofthe arithmetic mean deviation.

Наведено метод розрахунку середнього арифметичного відхилення Ra для ротаційного точіння. Наведено необхідні рівняння для розрахунку Ra, виходячи з рівняння теоретичного профілю поверхні різання, та визначено теоретичні значення у досліджуваному діапазоні технологічних параметрів. З цими даними були проведені експерименти з різання та вимірювання значень шорсткості оброблених поверхонь. Потім було проведено порівняльний аналіз виміряних та розрахованих значень середнього арифметичного відхилення. При визначенні шорсткості обробленої поверхні необхідно враховувати, що значення, що теоретично визначаються і практично вимірювані, зазвичай різні, хоча між ними може спостерігатися строга кореляція. Теоретична шорсткість визначається положенням різальної крайки в базовій площині інструменту та подачею, що створює періодичність поверхні. При ротаційному точінні перший визначається радіусом обробленої поверхні (rm), радіусом (rs) та кутом нахилу (λs) гвинтової різальної крайки. Періодичність поверхні задається обертами інструменту та заготівки або кутовою швидкістю (ωs і ωm), додатковою осьовою подачею (vs, a), кутом нахилу та радіусом різального інструменту. На основі виміряних і розрахованих значень, якщо подача нижче 0,6 мм/об, різниця між ними пропорційно більша, ніж різниця при більш високих подачах. Це викликано тим явищем, що при менших подачах геометрія інструменту має менший вплив, а на шорсткість поверхні, що обробляється, більший вплив надають склад матеріалу, властивості поверхневого шару і деформації в зоні різання. Останні ефекти залишаються майже постійними при різних подачах; проте переважаючим стає вплив геометрії різальної крайки у створенні періодичного профілю. Було виявлено, що теоретичні значення R a зазвичай нижчі за виміряні значення шорсткості в інтервалі подач 0,1-0,2 мм/об. Зміна шорсткості зі збільшенням подачі добре описується розрахунковими значеннями, тренди ті ж самі. Профілі шорсткості також показали, що зі збільшенням подачі переважаючим стає ефект формування періодичного профілю геометрії різальної крайки інструменту, тоді як частка інших механізмів, що впливають на топографію, знижується.