تعد خشونة السطح للجزء متطلبًا فنيًا يقيس جودة معالجة السطح للجزء. إنه يؤثر بشكل كبير على ملاءمة الجزء، ومقاومة التآكل، ومقاومة التآكل، وأداء الختم. تشمل العوامل التي تؤثر على خشونة السطح بشكل أساسي مادة قطعة العمل، ومعلمات القطع، وأداء أداة الآلة، ومعلمات مادة الأداة والهندسة.

أثناء عملية المعالجة الفعلية، يتم تحديد عمق القطع ومعدل التغذية وسرعة المغزل مسبقًا ويتم الحفاظ عليها ثابتة طوال عملية القطع. لذلك، من الضروري تحسين مجموعة العوامل التي تؤثر على خشونة السطح للحصول على القيمة المثالية لجودة السطح. تبدأ هذه المقالة بصيغة حساب خشونة السطح وعلاقتها بسمك الشريحة. كما يستكشف العلاقة بين خشونة السطح وعمق القطع ومعدل التغذية. بالإضافة إلى ذلك، فهو يدرس تأثير العوامل المختلفة على خشونة السطح من خلال التجريب.

آلية توليد خشونة السطح

آلية توليد الارتفاع المتبقي

في معالجة السطح المنحني، يتم تشكيل الارتفاع المتبقي بشكل أساسي من خلال تحرك الأداة على طول مسار الأداة وترك المواد على سطح قطعة العمل دون إزالة. كما هو موضح في الشكل 1، يتم تعريف المعلمات التالية: P كنقطة اتصال للأداة، R كنصف قطر السطح المنحني، θ كالزاوية بين خطي نصف القطر، و n كالمتجه العادي عند النقطة P. مسافة التنقل ويمثلها d، ويرتبط ارتباطًا وثيقًا بالارتفاع المتبقي h. استنادا إلى الشكل 2 (أ)، يمكننا استخلاص العلاقة التالية:

في المعادلة: يمثل r نصف قطر الأداة، ويمثل kh الانحناء الطبيعي لسطح المعالجة على طول اتجاه تغذية القطع.

 

 

عند استخدام أسلوب المستوى المقطعي لإنشاء مسارات الأدوات، قد يكون حساب الانحناء الطبيعي (kh) أمرًا صعبًا. في الآلات العملية، غالبًا ما يتم استخدام التقريب، حيث يقترب المستوى من السطح بين مسارين متجاورين للأداة، كما هو موضح في الشكل 2 (ب). تعتبر مسافة التنقل هي المسافة العادية بين المستويات المقطعية. وفي هذه الحالة يمكن وصف الارتفاع المتبقي (h) بالمعادلة التالية:

1.2 حساب خشونة السطح

نظرًا لوجود الارتفاع المتبقي، سيكون لسطح الجزء بعد المعالجة الميكانيكية العديد من القمم والوديان غير المستوية. يُعرف هذا الشكل الهندسي المجهري بخشونة السطح، كما هو موضح في الشكل 3. يتم تعريف المعلمة Ra على أنها خشونة السطح، والتي يتم الحصول عليها بواسطة:

في المعادلة، يمثل L طول العينة.

بتكبير الشكل 3، نحصل على الشكل 4. عندما تكون h' أقل من Y et، يمكننا استنتاج:

6

 

عندما تكون h أكبر من Y et، يمكننا استنتاج:

في المعادلة، تمثل E مساحة المنطقة. نظرًا لأن y_a يحتاج إلى التأكد من أن المساحة الموجودة أعلى وأسفل الخط المركزي متساوية، على سبيل المثال،

وفي المعادلة (6)، يعتبر p' وp" من عوامل الترجيح. يرتبط p ارتباطًا وثيقًا بسمك الرقاقة h . وبعد سلسلة من الاشتقاقات يمكننا الحصول عليها

التعبير عن منطقة أخذ العينات على النحو التالي

في التعبير:

بتعويض المعادلتين (4) و (5) في المعادلة (8) نحصل على:

بعد استبدال المعادلة (7) في المعادلة (9) والتبسيط من خلال الحسابات، يتم الحصول على العلاقة بين منطقة أخذ العينات من خشونة السطح وسمك الرقاقة على النحو التالي:

وفقا للمعادلة المذكورة أعلاه، يمكن ملاحظة أن هناك علاقة بسيطة جدا بين خشونة السطح وسمك الرقاقة. عند الطحن باستخدام قاطع كروي، تكون التغذية لكل سن ثابتة، بينما يختلف سمك الرقاقة بشكل مستمر بناءً على عمق القطع ومعدل التغذية.

 

البيانات التجريبية والتحليل

ظروف تجريبية

في ظل ظروف القطع الثابتة، من خلال تغيير عمق القطع ومعدل التغذية، يتم قياس قيم خشونة السطح لمجموعات معلمات مختلفة. يتم ملاحظة التضاريس الدقيقة للأسطح المُشكَّلة باستخدام مقياس تعريف ثلاثي الأبعاد، ويتم تحليل تأثير معلمات القطع على خشونة السطح.

يتم إجراء التجربة على جزء الحافة الموضح في الشكل 5، باستخدام آلة مركز التصنيع الدقيقة FANUC. مادة قطعة العمل مصنوعة من الفولاذ 45#، ويتم اختيار قاطعة الطحن الفولاذية عالية السرعة بقطر 12.5 مم كأداة القطع. يتم ضبط سرعة المغزل على 800 دورة/دقيقة، ويتراوح عمق القطع من 1 مم إلى 6 مم. يتم استخدام معدلات تغذية مختلفة للقطع على أعماق 1 مم، 2 مم، 4 مم، و6 مم، كما هو موضح في الشكل 6.

 

قياس البيانات

بعد الانتهاء من تصنيع الجزء، يتم تحديد نقاط القياس على القسم المنحني للجزء الموضح في الشكل 5. لكل مجموعة من الظروف التجريبية، يتم قياس البيانات عند نقاط القياس هذه مرتين، ويتم أخذ متوسط القيمة كقيمة تجريبية . يتم عرض البيانات التجريبية في الجدول 1

 

 

 

تحليل البيانات

من البيانات التجريبية، يمكن ملاحظة أنه عند تصنيع الجزء باستخدام قاطعة نهاية الكرة والحفاظ على معدل التغذية ثابتًا، تزداد خشونة السطح مع زيادة عمق القطع (انظر الشكل 7). في أعماق القطع المنخفضة، تكون قيم خشونة السطح أصغر، ولكن أعماق القطع الصغيرة جدًا تؤدي إلى أوقات قطع أطول وكفاءة معالجة أقل.

وعلى الرغم من وجود اختلاف معين بين القيم التجريبية والقيم النظرية في هذه الدراسة، إلا أنها متقاربة نسبيا. ومن ثم، يمكن اعتماد الصيغة الحسابية المقدمة في هذه الدراسة. بالنسبة لقطعة العمل المختارة في هذه الدراسة، يتم تحقيق خشونة السطح المثالية عندما يكون عمق القطع 2 مم، ومعدل التغذية 700 مم / دقيقة.

 

 

 

3 - الخلاصة

بحثت الدراسة في تأثير عوامل التشغيل المختلفة على خشونة السطح أثناء عملية طحن قطعة العمل. تم استكشاف التأثير النظري لخشونة السطح على جودة سطح قطعة العمل، وتم استخلاص صيغة حسابية نظرية لخشونة السطح بناءً على آلية توليدها.

باستخدام طريقة المعالجة التجريبية ومجموعات مختلفة من بيانات المعلمات، تم قياس خشونة سطح الأجزاء المُشكَّلة باستخدام مقياس تعريف ثلاثي الأبعاد. ثم تمت مقارنة القيم النظرية المحسوبة من الصيغة مع القيم التجريبية.

أظهر البحث أن كلا من صيغة الحساب وطريقة التشغيل مجدية وفعالة في التنبؤ والتحكم في خشونة السطح أثناء عملية الطحن.