Шероховатость поверхности — что это и как выбрать?

Каждый молодой конструктор, начинающий чертить свое первое задание, сталкивается с вопросом – как выбрать шероховатость и что это вообще такое? Если учился он по более или менее профильной теме – то ответ он, может быть, и знает, но зачастую, как показывается практика моего общения с новоприбывшими студентами, этих знаний у многих нет. Начнем по порядку – с теории.

Что такое шероховатость поверхности?

Для ответа на этот вопрос давайте задумаемся о том, как изготавливаются детали. В любом случае, для того, чтобы придать исходному материалу вид детали, изображенной на чертеже, его приходится отпиливать, отрезать, сверлить, фрезеровать или гнуть. Гибка и прочие деформации нас сейчас не особо касаются, а вот механические обработки, описанные выше, вполне.

При отрезе материала поверхность, по которой проходит режущий инструмент, остается отнюдь не гладкой, на ней будут зазубрины, царапины и прочие перепады. Это и есть шероховатость поверхности. Они, конечно, не такие огромные, чтобы прямо бросаться в глаза – их размер в районе нескольких микрометров. И эти размеры, что не удивительно, четко обозначены в соответствующем ГОСТе. Это ГОСТ 2789-73 – «Шероховатость поверхности».

В этом стандарте есть графическое изображение тех неровностей, о которых идет речь.

Рисунок из Википедии, свободной энциклопедии

При увеличении любой поверхности материала можно увидеть похожую картину. Исходя из соотношений указанных на чертеже параметров неровностей можно вывести несколько основных типов шероховатости, которые мы указываем на чертеже.

При указании шероховатости на чертеже предпочтительным является вариант Ra, о чем нам и сообщает ГОСТ.

Рассмотрим первые два варианта шероховатости Ra и Rz.

В случае с Ra численное ее выражение есть среднее арифметическое из абсолютных значений отклонений профиля в пределах базовой длины, и формируется оно по формуле:

где l – базовая длина, n – число выбранных точек профиля на базовой длине.

В случае с Rz берется сумма средних абсолютных значений высот пяти наибольших выступов профиля и глубин пяти наибольших впадин профиля в пределах базовой длины:

где ypmi — высота i-го наибольшего выступа профиля, yumi — глубина i-й наибольшей впадины профиля.

В ГОСТе есть табличка, где сведены все возможные значение шероховатостей Ra, и подчеркнуты предпочтительные.

Как выбрать шероховатость?

Выбор шероховатости не такой уж и сложный процесс, как может показаться. Везде, где я работал, да и у знакомых так же, по умолчанию выбирается шероховатость Ra6,3 для всех поверхностей, где нет конкретных указаний о гладкости поверхности. Для более гладких поверхностей, например, шлифованных, значение шероховатости может быть в пределах от 3,2 до 0,1. Смотреть нужно по целевой принадлежности детали. Например, если к поверхности, для которой указывается шероховатость, будет прикладываться охлаждаемый радиатор, то ее нужно сделать гладкой – Ra1,6. За все время работы я встречал использование только четырех вариантов шероховатости:

При попытках рассмотреть этот вопрос в интернете, можно найти много разнообразных картинок с теорией, где нарисована хитрая деталь со всеми возможными видами обработки и указаны шероховатости для этих видов. Характерно то, что на всех этих картинках цифры указаны вроде бы одинаковые, но диапазоны у них разные. В любом случае, для общего понятия правильной постановки шероховатости будет достаточно и списка выше, а для более хитрых деталей следует изучить требование, которые к ним применяются конкретно на предприятии или заказчиком.

Источник

Шероховатость поверхности

Шероховатость поверхности

Шероховатость поверхности регламентируется следующими стандартами:

ГОСТ 25142-82. Шероховатость поверхности. Термины и определения; ГОСТ 2789-73. Шероховатость поверхности. Параметры и характеристики;
ГОСТ 2.309-73. Обозначение шероховатости поверхностей.

Шероховатость поверхности и ее влияние на работу деталей машин

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 появляться вследствие вибраций, возникающих при резании, а также в результате действия других факторов.

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.

Параметры шероховатости поверхности

Шероховатость поверхности оценивается по неровностям профиля (рис. 3.13), получаемого путем сечения реальной поверхности плоскостью. Для отделения шероховатости поверхности от других неровностей с относительно большими шагами ее рассматривают в пределах базовой длины .

Базой для отсчета отклонений профиля является средняя линия профиля — линия, имеющая форму номинального профиля и проведенная так, что в пределах базовой длины среднее квадратичное отклонение профиля до этой линии минимально.

ГОСТ 2789-73* установлены следующие параметры шероховатости (рис. 3.13).

где — базовая длина;

— отклонение профиля (расстояние между любой точкой профиля и базовой линией ). При дискретном способе обработки профилограммы параметр рассчитывают по формуле:

где — измеренные отклонения профиля в дискретных точках;

— число измеренных дискретных отклонений на базовой длине.

где — высота -гo наибольшего выступа профиля; — глубина -й наибольшей впадины профиля.

где — опорная длина профиля (сумма длин отрезков, отсекаемых на заданном уровне в материале профиля линией, эквидистантной средней линии в пределах базовой длины).

Кроме перечисленных шести количественных параметров стандартом установлены два качественных параметра.

Нормирование параметров шероховатости поверхности

Выбор параметров шероховатости поверхности производится в соответствии с ее функциональным назначением.

Основным во всех случаях является нормирование высотных параметров. Предпочтительно, в том числе и для самых грубых поверхностей, нормировать параметр , который лучше отражает отклонения профиля, поскольку определяется по значительно большему числу точек, чем .

Параметр нормируется в тех случаях, когда прямой контроль с помощью профилометров невозможен (режущие кромки инструментов и т. п.).

Числовые значения параметров и приведены в приложении 3. Следует применять в первую очередь предпочтительные значения.

В настоящее время существует несколько способов назначения шероховатости поверхности.

Поэтому величину параметра рекомендуется назначать не более 0,33 от величины поля допуска на размер либо 0,5…0,4 от допуска расположения или формы. Если элемент детали имеет все три допуска, то следует брать допуск с наименьшей величиной.

Переход от параметра к параметру производится по соотношениям [7]:

После определения параметр округляют до ближайшего числа из ряда стандартных значений (см. приложение 3).

Пример 1

На чертеже детали задан размер

Определить параметр шероховатости .

Решение

Допуск размера . Параметр

Для нанесения на чертеже детали принимаем

Пример 2

На чертеже детали заданы

допуск радиального биения

и отклонение от цилиндричности

Определить параметр шероховатости .

Решение

Для нанесения на чертеже детали принимаем

Обозначение шероховатости поверхности

Шероховатость поверхности обозначают на чертеже для всех выполняемых по данному чертежу поверхностей изделия, независимо от методов их образования, кроме поверхностей, шероховатость которых не обусловлена требованиями конструкции.

Структура обозначения шероховатости поверхности показана на рис. 3.15.

Для обозначения на чертежах шероховатости поверхности применяют знаки, приведенные на рис. 3.16.

Числовые значения параметров шероховатости указываются после соответствующего символа, например (рис 3.16).

Обозначения шероховатости поверхности, в которых знак имеет полку, располагают относительно основной надписи чертежа так, как показано на рис. 3.17.

При указании одинаковой шероховатости для части поверхностей изделия в правом верхнем углу чертежа помещают обозначение одинаковой шероховатости и знак шероховатости в скобках. Знак в скобках означает, что все поверхности, на которых на изображении не нанесены обозначения шероховатости, должны иметь шероховатость, указанную перед скобками.

Размеры и толщина линий знака в обозначении шероховатости, вынесенном в правый верхний угол чертежа, должны быть приблизительно в 1,5 раза больше, чем в обозначениях, нанесенных на изображении (рис. 3.18).

Пример указания шероховатости поверхности приведен на рис. 3.19.

При указании двух и более параметров шероховатости поверхности в обозначении шероховатости значения параметров записывают сверху вниз в следующем порядке:

• параметр высоты неровностей профиля;

• параметр шага неровностей профиля;

• относительная опорная длина профиля. В обозначении указано (см. рис. 3.19):

Если шероховатость поверхностей, образующих контур, должна быть одинаковой, обозначение шероховатости наносят один раз в соответствии с рис. 3.20. Диаметр вспомогательного знака -4…5 мм.

В обозначении одинаковой шероховатости поверхностей, плавно переходящих одна в другую, знак не приводят, рис. 3.21.

Обозначение одинаковой шероховатости поверхности сложной конфигурации допускается приводить в технических требованиях чертежа со ссылкой на буквенное обозначение поверхности, например «шероховатость поверхности ». При этом буквенное обозначение поверхности наносят на полке линии-выноски, проведенной от утолщенной штрихпунктирной линии, которой обводят поверхность на расстоянии 0,8… 1 мм от линии контура (см. рис. 3.22).

Эта лекция взята со страницы лекций по допускам и посадкам:

Возможно вам будут полезны эти страницы:

Образовательный сайт для студентов и школьников

Копирование материалов сайта возможно только с указанием активной ссылки «www.lfirmal.com» в качестве источника.

© Фирмаль Людмила Анатольевна — официальный сайт преподавателя математического факультета Дальневосточного государственного физико-технического института

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

100 80 63 50 40 32 25 20 16,0 12,5	10,0 8,0 6,3 5,0 4,0 3,2 2,5 2,0 1,6 1,25	1,00 0,80 0,63 0,50 0,40 0,32 0,25 0,20 0,16 0,125	0,100 0,080 0,063 0,050 0,040 0,032 0,025 0,020 0,016 0,012	0,010 0,008 — — — — — — — —
&nbsp Примечание: Предпочтительные значения параметров подчеркнуты.

&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.

Элементы деталей		Ra
Pезьбы наpужные	pядовые повышенной точности	6,3. 1,6 1,6. 0,8
Pезьбы внутpенние	pядовые повышенной точности	6,3. 3,2 3,2. 1,6
Pезьбы ходовые	винт гайка	0,8 1,6. 0,8
Уплотняющие повеpхности ниппелей, штуцеpов	—	0,8. 0,2
Пpямозубые колеса	pабочие повеpхности зубьев	1,6. 0,8
Стыки под пpокладки	из мягких матеpиалов из неметаллов	0,2. 0,1 1,6. 0,4
Пpивалочные плоскости	—	3,2. 0,8
Отвеpстия под кpепежные детали	—	6,3. 3,2
Опоpные повеpхности под головки болтов, винтов, под гайки	—	6,3. 1,6
Центpиpующие буpтики (фланцев, кpышек)	отвеpстия буpтик	3,2. 1,6 1,6. 0,8
Тоpцы пpужин сжатия	—	3,2. 1,6
Поpшни (pабочие повеpхности)	из чугуна и стали из сплавов	0,2. 0,1 0,1. 0,05
Поpшневые пальцы	—	0,2. 0,05
Клапаны с коническими повеpхностями	pабочая повеpхность клапана pабочая повеpхность седла	0,1. 0,025 0,2. 0,05
Конические пpобковые кpаны (pабочая повеpхность)	пpобка отвеpстие	0,8. 0,05 0,8. 0,05
Свободные повеpхности	тоpцы, фаски, нетpущиеся повеpхности валов, пpоточки, неpабочие повеpхности зубчатых колес и дp.	6,3. 3,2
Шестигpанники	и дpугие элементы с плоскими гpанями	12,5. 3,2
Шпоночно-пазовые соединения (pабочие гpани)	пазы шпонки	3,2. 0,8 1,6. 0,4
Шлицевые соединения, центpиpование	по наpужному диаметpу: отвеpстие вал по внутpеннему диаметpу: отвеpстие вал по гpаням шлицев: охватывающие поверхности охватываемые повеpхности	0,8. 0,2 0,4. 0,1 0,2. 0,1 0,8. 0,2 0,8. 0,2 0,4. 0,1
Hапpавляющие пpизматические повеpхности	охватывающие охватываемые	0,4. 0,1 0,2. 0,05
Стыки геpметичные	металл по металлу с пpитиpкой	0,1. 0,05

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