Нормирование шероховатости поверхностей

Общие положения

ШЕРОХОВАТОСТЬ И ВОЛНИСТОСТЬ ПОВЕРХНОСТЕЙ

Реальная поверхность, ограничивающая деталь, состоит из чередующихся, ориентированных или беспорядочно расположенных неровностей (выступов и впадин) в продольном и поперечном направлениях. Форма, размеры, частота повторяемости этих неровностей обусловлены пластической деформацией поверхностного слоя материала под действием усилий от обрабатывающего инструмента, копированием формы режущих кромок инструмента, трением его о деталь, жесткости оборудования, вибрации и пр.

В зависимости от вышеуказанных показателей при оценке неровностей различают шероховатость и волнистость.

Под шероховатостью поверхности понимают совокупность неровностей поверхности с относительно малыми шагами, измеренными на базовой длине l. Базовая длина l - длина базовой линии, используемая для выделения неровностей, характеризующих шероховатость поверхности. Протяженность l устанавливается такой величины, чтобы при измерении высотных параметров шероховатости не накладывалось влияние волнистости поверхности. Под волнистостью поверхности понимают совокупность периодически повторяющихся неровностей, шаг которых превышает базовую длину l для имеющейся шероховатости поверхности.

Какие параметры, характеризующие шероховатость, определены стандартами?

Основные понятия, обозначения параметров и их численные значения, которые должны применяться при нормировании и контроле шероховатостей изделий независимо от их материалов (кроме древесины, войлока, фетра и других ворсистых материалов) и способа изготовления (получения поверхностей), установлены в ГОСТ 2789-73. Стандарт не распространяется на дефекты поверхностей, являющиеся следствием дефектов материала (раковины, поры, трещины) или случайных повреждений (царапин, вмятин и т.п.).

Термины и определения основных понятий, относящихся к шероховатости обработанных поверхностей, установлены в ГОСТ 25142-82.

Для количественной оценки шероховатости поверхности стандарт устанавливает параметры шероховатости, связанные с высотными свойствами неровностей (R_a, R_z, R_max), со свойствами неровностей в направлении длины профиля (S_m, S, t_p), как показано на рис.52.

Рис.52. Основные параметры шероховатости поверхностей

Численные значения параметров шероховатости определяют от средней линии профиля m (см. рис.52), имеющей форму номинального профиля поверхности и делящей действительный (измеряемый) профиль так, что в пределах базовой длины l сумма площадей выступов и впадин должны быть равны между собой.

Среднее арифметическое отклонение профиля R_a - это среднее арифметическое абсолютных значений отклонений профиля в пределах базовой длины l:

где n - число измерений; y - расстояние от любой точки профиля до средней линии, измеренное по нормали к средней линии профиля. Высота неровностей профиля по десяти точкам R; - это сумма средних абсолютных значений высот пяти наибольших выступов Hi_max профиля и глубин пяти наибольших впадин Hi_min профиля в пределах базовой длины l :

Наибольшая высота неровностей профиля R_max - расстояние между линией выступов и линией впадин профиля в пределах базовой длины:

Средний шаг неровностей профиля S_m - среднее значение шага неровностей профиля в пределах базовой длины:

где n - число шагов неровностей в пределах базовой длины; S_mi - шаг неровностей профиля по средней линии.

Средний шаг неровностей профиля по вершинам S - среднее значение шага неровностей профиля по вершинам в пределах базовой длины:

Относительная опорная длина профиля t_p - отношение опорной длины профиля к базовой длине:

где - сумма длин отрезков b_i в пределах базовой длины, отсекаемых на заданном уровне р в материале выступов профиля линией, эквидистантной средней линии,

где n - число отсекаемых отрезков b_i в пределах базовой длины;

Относительная опорная длина профиля характеризует фактическую площадь контакта. Система отсчета, в которой в качестве базы выбрана средняя линия профиля (m), называется системой М.

Есть ли среди названных параметров такие, которые для оценки шероховатости в производственных условиях принимаются как основные?

Да, есть. С учетом сложившихся традиций и опыта отечественной промышленности в большинстве случаев степень шероховатости поверхности определяется одним из параметров R_a или R_z.

Параметр R_z рекомендуется использовать при значениях высоты неровностей 320...10 мкм (грубые поверхности) и 0,1...0,025 мкм (очень гладкие). В остальных случаях, а их большинство, шероховатость по высоте нормируется параметром R_a. Вышеприведенные формулы для расчета R_a и R_z свидетельствуют, что R_a полнее характеризует шероховатость, так как его определяют по значительно большему числу граничных и промежуточных точек профиля, чем R_a. Кроме того, достоверность результатов измерения R_a с помощью автоматических и полуавтоматических приборов (профилографов, профилометров) выше, чем субъективная оценка R_z, выполненная на специальных микроскопах (МИС-11 и др.).

При выборе параметра R_a или R_z предпочтение следует отдавать R_a.