Шероховатость поверхности. Параметры, обозначение шероховатости

В процессе обработки деталей на их поверхности образуются неровности с относительно малыми шагами в виде выступов и впадин, которые называют шероховатостью.

Влияние шероховатости на работу машин многообразно:

Шероховатость поверхности – совокупность неровностей поверхности с относительно малыми шагами, выделенная с помощью базовой длины (ГОСТ 25142-82).

Базовая линия – линия заданной геометрической формы, определенным образом проведенная относительно профиля и предназначенная для оценки геометрических параметров поверхности.

Шероховатость поверхности оценивается по профилю, полученному путем сечения реальной поверхности нормальной плоскостью (рис. 1).

Базовая длина l – длина базовой линии, используемая для выделения неровностей, характеризующих шероховатость поверхности, и количественного определения параметров. Числовые значения базовой длины l выбираются из ряда: 0,01; 0,03; 0,08; 0,25; 0,80; 2,5; 8; 25 мм.

Средняя линия профиля m – базовая линия, имеющая форму номинального профиля и проведенная так, чтобы в пределах базовой длины среднее квадратичное отклонение профиля до этой линии было минимальным (рис. 1 а).

Отклонение профиля y – расстояние между точкой профиля и базовой линией.

Местный выступ профиля – часть профиля, расположенная между двумя соседними минимумами профиля.

Местная впадина – часть профиля, расположенная между двумя соседними максимумами.

Выступ профиля – часть профиля, соединяющая две соседние точки пересечения его со средней линией профиля, направленная из тела. Впадина профиля – часть профиля, соединяющая две соседние точки пересечения его со средней линией профиля, направленная в тело. Неровность профиля – выступ профиля и сопряженная с ним впадина профиля.

Линия выступов профиля – линия, эквидистантная средней линии, проходящая через высшую точку профиля в пределах базовой длины (рис. 1 б).

Линия впадин профиля – линия, эквидистантная средней линии, проходящая через низшую точку профиля в пределах базовой длины.

Уровень сечения профиля – расстояние между линией выступов профиля и линией, пересекающей профиль эквидистантно линии выступов профиля.

б)
Рисунок 1 – Схемы к определениям терминов, обозначающих элементы профиля поверхности: а – выступов и впадин профиля; б – линии выступов и линии впадин профиля

1. Параметры шероховатости поверхности

В большинстве стран мира в качестве критериев для оценки шероховатости приняты шесть параметров, из которых три характеризуют высоту неровностей (высотные параметры), а три — шаговые размеры неровностей (шаговые параметры).

К высотным параметрам относят среднее арифметическое отклонение профиля Ra, наибольшую высоту профиля Rz и полную высоту профиля Rmax.

Среднее арифметическое отклонение профиля Ra – это среднее арифметическое из абсолютных значений отклонений профиля в пределах базовой длины:

При дискретном способе обработки профилограммы Ra рассчитывается по формуле

где y – измеренное отклонение профиля в дискретных точках; – число дискретных отклонений, измеренных на базовой длине.

Наибольшая высота профиля Rz – сумма высоты наибольшего выступа профиля Rp и глубины наибольшей впадины профиля Rv в пределах базовой длины l.

Полная высота профиля Rmax – сумма высоты наибольшего выступа профиля Rp и глубины наибольшей впадины профиля Rv в пределах длины оценки (рис. 2).

К шаговым параметрам шероховатости относят средний шаг неровностей профиля Sm, средний шаг местных выступов S и относительную опорную длину профиля tp.

Средний шаг неровностей профиля Sm – среднее значение шага неровностей профиля в пределах базовой длины (рис. 2):

Рисунок 2 – Схема для определения параметров шероховатости

Средний шаг местных выступов профиля S – среднее значение шага местных выступов профиля в пределах базовой длины:

Опорная длина профиля ηp – сумма длин отрезков в пределах базовой длины, отсекаемых на заданном уровне в материале линией, эквидистантной средней линии (рис. 2):

Опорную длину профиля p определяют на уровне сечения профиля p, т.е. на заданном расстоянии между линией выступов профиля и линией, пересекающей профиль, эквидистантной линии выступов.

Относительная опорная длина профиля tp – это отношение опорной длины к базовой длине, выраженное в процентах:

В ответственных случаях, когда по условиям работы необходимо устанавливать дополнительные требования к направлению неровностей поверхности, стандартом предусмотрены типы направления неровностей, представленные в табл. 1.

Таблица 1 – Типы и обозначение неровностей поверхности (ГОСТ 2.309-73)

неровностейОбозначениеСхематичное

изображениеПояснениеПараллельноеПараллельно линии, изображающей на чертеже поверхность,

к шероховатости которой устанавливаются требованияПерпендикулярноеПерпендикулярно к линии, изображающей на чертеже поверхность,

к шероховатости которой устанавливаются требованияПерекрещивающеесяПерекрещивание в двух направлениях наклонно к линии,

изображающей на чертеже поверхность, к шероховатости

которой устанавливаются требованияПроизвольноеРазличные направления по отношению к линии,

изображающей на чертеже поверхность к шероховатости

которой устанавливаются требованияКругообразноеПриблизительно кругообразно по отношению к центру

поверхности, к шероховатости которой

устанавливаются требованияРадиальноеПриблизительно радиально по отношению к центру

поверхности, к шероховатости которой

устанавливаются требованияТочечноеНа поверхности допускаются точечные углубления,

возникающие например, при электроэрозионной обработке

2. Назначение параметров шероховатости

Параметры шероховатости поверхностей назначают исходя из применения и конструктивных особенностей деталей машин. В большинстве случаев основными параметрами являются высотные, из которых наиболее информативным является параметр Ra. Этот параметр определен как предпочтительный. Параметр Rz применяется, когда прямой контроль параметра Ra по техническим причинам не представляется возможным.

Износостойкость, контактная жесткость, прочность посадок с натягом и другие эксплуатационные свойства сопрягаемых поверхностей связаны с фактической площадью контакта, выражаемой через параметр tp. Эксплуатационные свойства поверхности и назначаемые параметры шероховатости приведены в табл. 2.

Таблица 2 – Эксплуатационные свойства поверхности и обеспечивающая их номенклатура параметров шероховатости

свойство поверхностиПараметры шероховатости и характеристики,

определяющие эксплуатационное свойствоИзносоустойчивость при всех видах тренияRa (Rz), tp, направление неровностейВиброустойчивостьRa (Rz), Sm, S, направление неровностейКонтактная жесткостьRa (Rz), tpПрочность соединенияRa (Rz)Прочность конструкции при циклических нагрузкахRmax, Sm, S, направление неровностейГерметичность соединенийRa (Rz), Rmax, tpСопротивление в волноводахRa, Sm, S

Числовые значения параметров шероховатости и базовых длин при нормировании выбираются по табл. 3.

Минимальные требования к шероховатости поверхности в зависимости от допуска размера и формы приведены в табл. 4. Этой таблицей можно пользоваться при назначении норм шероховатости, если по условиям сборки или работы изделий шероховатость поверхности не требуется ограничить более жесткими требованиями.

Таблица 3 – Числовые значения параметров шероховатости и базовой длины (ГОСТ 2789-73)

Таблица 4 – Минимальные требования к шероховатости поверхности в зависимости от допусков размеров и формы, Ra, мкм

Источник

Параметры шероховатости

&nbsp ГОСТ 2789-73 полностью соответствует международной рекомендации по стандартизации ИСО Р 468. Он устанавливает перечень параметров и типов направлений неровностей, которые должны применяться при установлении требований и контроле шероховатостей поверхности, числовые значения параметров и общие указания.

&nbsp 1. Требования к шероховатости поверхности должны устанавливаться исходя из функционального назначения поверхности для обеспечения заданного качества изделий. Если в этом нет необходимости, то требования к шероховатости поверхности не устанавливаются и шероховатость этой поверхности контролироваться не должна.

&nbsp 2. Требования к шероховатости поверхности должны устанавливаться путем указания параметра шероховатости (одного или нескольких) из перечня значений выбранных параметров и базовых длин, на которых происходит определение параметров.

ТАБЛИЦА СООТВЕТСТВИЯ КЛАССОВ ШЕРОХОВАТОСТИ

&nbsp При необходимости дополнительно к параметрам шероховатости поверхности устанавливаются требования к направлению неровностей поверхности, к способу или последовательности способов получения (обработки) поверхности.

&nbsp Для номинальных числовых значений параметров шероховатости должны устанавливаться допустимые предельные отклонения.

&nbsp 3. Требования к шероховатости поверхности не включают требований к дефектам поверхности, поэтому при контроле шероховатости поверхности влияние дефектов поверхности должно быть исключено. При необходимости требования к дефектам поверхности должны быть установлены отдельно.

&nbsp Допускается устанавливать требования к шероховатости отдельных участков поверхности (например, к участкам поверхности, заключенным между порами крупнопористого материала, к участкам поверхности срезов, имеющим существенно отличающиеся неровности).

&nbsp Требования к шероховатости поверхности отдельных участков одной поверхности могут быть различными.

&nbsp 4. Параметры шероховатости (один или несколько) выбирают из приведенной номенклатуры:

&nbsp Параметр R_a является предпочтительным.

&nbsp 5. Числовые значения параметров шероховатости (наибольшие, номинальные или диапазоны значений) выбирают из таблицы

СРЕДНЕАРИФМЕТИЧЕСКОЕ ОТКЛОНЕНИЕ ПРОФИЛЯ R_a, мкм

&nbsp 6. Относительная опорная длина профиля t_p:

&nbsp 7.Числовые значения уровня сечения профиля р выбирают из ряда:

&nbsp &nbsp 5; 10; 15; 20; 25; 30; 40; 50; 60; 70; 80; 90 % от R_max.

&nbsp 8. Числовые значения базовой длины l выбирают из ряда:

ШЕРОХОВАТОСТЬ ПОВЕРХНОСТИ
И ЕЕ ВЛИЯНИЕ НА РАБОТУ ДЕТАЛЕЙ

&nbsp В процессе формообразования деталей на их поверхности появляется шероховатость – ряд чередующихся выступов и впадин сравнительно малых размеров. Шероховатость может быть следом от резца или другого режущего инструмента, копией неровностей форм или штампов, может возникать вследствие вибраций, возникающих при резании, а также в результате действия других факторов.

&nbsp Влияние шероховатости на работу деталей машин многообразно:
— шероховатость поверхности может нарушать характер сопряжения деталей за счет смятия или интенсивного износа выступов профиля ;
— в стыковых соединениях из-за значительной шероховатости снижается жесткость стыков ;
— шероховатость поверхности валов разрушает контактирующие с ними различного рода уплотнения ;
— неровности, являясь концентраторами напряжений, снижают усталостную прочность деталей ;
— шероховатость влияет на герметичность соединений, на качество гальванических и лакокрасочных покрытий ;
— шероховатость влияет на точность измерения деталей ;
— коррозия металла возникает и распространяется быстрее на грубо обработанных поверхностях ;
и т.п.

&nbsp В техпpоцессе пpи ноpмиpовании шеpоховатости pекомендуется пpименять высотные паpаметpы Ra и Rz

&nbsp Параметр R_z нормируется в тех случаях, когда прямой контроль R_a с помощью профилометров невозможен.

&nbsp Hа pисунке пpиведены значения этих паpаметpов для наиболее часто встpечающихся видов обработки, которых возможно достичь резанием:

&nbsp В таблице приведены значения паpаметpов шероховатости для некотоpых наиболее часто встpечающихся элементов деталей и соединений.

ШЕРОХОВАТОСТЬ ПОВЕРХНОСТИ
ПРИ МЕХАНИЧЕСКИХ МЕТОДАХ ОБРАБОТКИ

&nbsp Обозначения шероховатости поверхностей и правила нанесении их на чертежах изделий устанавливает ГОСТ 2.309-73. который полностью соответствует ИСО 1302-78. Обозначения шероховатости проставляют на всех поверхностях изделия, выполняемых по чертежу, независимо от методов их образования, кроме поверхностей, шероховатость которых не обусловлена требованиями конструкции.

&nbsp При наличии в обозначении шероховатости только значения параметра (параметров) применяют знак без полки.

&nbsp В обозначении шероховатости поверхности, вид обработки которой конструктором не устанавливается, применяют знак по рис. а).

&nbsp В обозначении шероховатости поверхности, которая должна быть образована удалением слоя материала, например, точением, фрезерованием, травлением и т.п. применяют знак по рис. б).

&nbsp В обозначении шероховатости поверхности, которая должна быть образована без удаления слоя материала, например, литьем, ковкой, штамповкой, прокатом, волочением и т.п.. а также поверхности, не обрабатываемой по данному чертежу, применяют знак по рис. в).

&nbsp Значение параметра шероховатости указывают в обозначении шероховатости:

&nbsp В примере t₅₀70 указана относит. опорная длина профиля t_p = 70% при уровне сечения профиля р = 50%.

&nbsp Базовую длину в обозначении шероховатости поверхности не указывают, если требования к шероховатости нормируют указанием параметров R_a, R_z, и определение параметров должно производиться в пределах базовой длины, соответствующей значению параметров.

&nbsp Вид обработки поверхности указывают в обозначении шероховатости только в случаях, когда он является единственным, применимым для получения требуемого качества поверхности.

&nbsp Допускается применять упрощенное обозначение шероховатости поверхностей с разъяснением его в технических требованиях чертежа.

&nbsp В упрощенном обозначении используют знак √ и строчные буквы русского алфавита в алфавитном порядке, без повторений и. как правило, без пропусков.

&nbsp При указании номинального значения параметра шероховатости значения параметров записывают сверху вниз в следующем порядке:

— параметр высоты неровностей профиля;
— параметр шага неровностей профиля;
— относительная опорная длина профиля.

&nbsp Если шероховатость одной и той же поверхности различна на отдельных участках, то эти участки разграничивают сплошной тонкой линией с нанесением соответствующих размеров и обозначений шероховатости. Через заштрихованную зону линию границы между участками не проводят.

&nbsp Обозначение одинаковой шероховатости поверхности сложной конфигурации допускается приводить в технических требованиях чертежа со ссылкой на буквенное обозначение поверхности, например:

КОНТРОЛЬ ШЕРОХОВАТОСТИ ПОВЕРХНОСТИ

&nbsp Контроль шероховатости поверхности может проводиться:

&nbsp 1. Сравнением поверхности изделия с образцами шероховатости поверхности по ГОСТ 9378-93 для конкретных способов обработки. Вместо образцов шероховатости могут применяться аттестованные образцовые детали.

&nbsp 2. Измерением параметров шероховатости непосредственно по шкале приборов (профилометров). либо по увеличенному изображению профиля, или записанной профилограмме сечения, полученным на профилографах.

Источник