Что означают термины допуск шероховатость поверхности
24. Шероховатость поверхностей. Допуски, посадки и технические измерения.
24. Шероховатость поверхностей. Допуски, посадки и технические измерения. 24. Шероховатость поверхностей. Допуски, посадки и технические измерения.
Поверхности деталей после обработки не являются идеально гладкими, так как режущие кромки инструментов и зерна шлифовальных кругов оставляют на поверхности следы в виде неровностей и гребешков, близко расположенных друг к другу (рис. 49). Совокупность всех неровностей на рассматриваемой поверхности называется шероховатостью. Шеро-ховатость поверхностей ухудшает качественные показатели работы деталей, герметичность соединений и их противокоррозионную стойкость.
Если провести среднюю линию в сечении гребешков (линия ОХ на рис. 49) и опустить перпендикуляры от отдельных точек профиля к этой средней линии, то сумма расстояний у1, у2 и т.д. деления на количество n, будет средним арифметическим отклонением профиля поверхности от средней линии. Она обозначается Ra:
Числовое значение параметра Ra (мкм) используется для оценки шероховатости. Но кроме этого для оценки шероховатости пользуются еще вторым показателем — средней вы-сотой неровности по 10 точкам (обозначается Rz). Для определения величины Rz параллельно средней линии ОХ ниже профиля поверхности проводят линию и на нее опускают перпендикуляр из высших точек выступов и низших точек впадин (расстояние h1min, h1max, h2min, h2max и т.д.).
За величину неровностей Rz принимают среднее расстояние между пятью высшими точками выступов и пятью низшими точками впадин
Пять высших точек выступов и пять низких точек впадин (см рис. 49) берутся в пре-делах так называемой базовой длины 1, под которой понимается длина участка поверхности, принимаемая для измерения шероховатости.
Новый стандарт предусматривает шесть параметров, из них: три высотных (Ra, Rz, Rmax), два шаговых (S и Sm) и один по опорной длине профиля. Кроме известных парамет-ров Ra и Rz в виде среднего арифметического отклонения профиля и высоты неровностей профиля по десяти точкам введена еще оценка наибольшей высоты профиля Rmax. По своему физическому смыслу Ra характеризует высоту всех неровностей профиля. Rz — наибольших, а Rmax — полную высо¬ту профиля.
Шаговый параметр S характеризует средний шаг неровностей про¬филя по вершинам, Sm — средний шаг неровностей профиля по средней линии в пределах базовой длины l. Ша-говые параметры, значения кото¬рых установлены в пределах 12,5—0,002 мм, характеризуют взаимное расположение точек неровностей — вершин (максимумов) профиля и точек пере-сечения профиля со средней линией (нулей профиля). Их значения показывают в чертежах., когда требуется обеспечить прочность деталей при циклических нагрузках или виброустойчивость.
Относительная опорная длина профиля tp характеризует в продольном направлении фактическую площадь контакта на заданном уровне сечения профиля и определяется как отношение опорной длины профиля к базовой длине. При нормировании шероховатости по-верхности могут еще учитываться требования к точности измерений, соотношения между допусками размера и шероховатостью и т.д.
Параметры оценки шероховатости поверхностей распространяются на все виды материалов, кроме древесины, войлока, фетра и др., имеющих ворсистую поверхность.
Обозначения допусков на шероховатость в соответствии с Международным стандар-том регламентируются ГОСТом.
В табл. 10. приведены классы шероховатости и наибольшие значения Ra и Rz.
Классы
шероховатости
Наибольшие значения, мкм
Шероховатость поверхности
Для отделения шероховатости поверхности от других неровностей с относительно большими шагами (отклонения формы и волнистости) её рассматривают в пределах ограниченного участка, длина которого называется базовой длиной.
Шероховатость поверхности оценивается по неровностям профиля, получаемого путем сечения реальной поверхности плоскостью.
Числовые значения параметров шероховатости поверхности определяют от единой базы, за которую принята средняя линия профиля, т.е. базовая линия.
Для количественной оценки шероховатости наиболее часто используют три основных параметра:
Предпочтительным является параметр Ra, поскольку определяется по большему количеству точек профиля. В связи с этим параметром Ra нормируется шероховатость образцов сравнения, используемых для оценки шероховатости в промышленности.
Параметры Rmax и Rz используют в тех случаях, когда по функциональным требованиям необходимо ограничить полную высоту неровности профиля, а также когда прямой контроль Ra с помощью профилометров или образцов сравнения не представляется возможным (поверхности, имеющие малые размеры или сложную конфигурацию, например режущий инструмент).
Требования к шероховатости поверхности устанавливают исходя из функционального назначения поверхности для обеспечения заданного качества изделий. Если в этом нет необходимости, то требования к шероховатости не устанавливают и шероховатость поверхности не контролируют.
Обозначение шероховатости поверхности
Шероховатость поверхностей 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 включает знак шероховатости, полку знака и другие дополнительные указания. При применении знака без указания параметра и способа обработки его изображают без полки.
Высота h должна быть приблизительно равна применяемой на чертеже высоте цифр размерных чисел. Высота H равна (1.5. 5) h. Толщина линий знаков должна быть приблизительно равна половине толщины сплошной основной линии, применяемой на чертеже.
Знаки для обозначения шероховатости поверхности в зависимости от вида ее обработки
Основной знак, соответствующий обычному условию нормирования шероховатости, когда метод образования поверхности чертежом не регламентируется.
Знак, соответствующий, конструкторскому требованию, чтобы поверхность была образована удалением слоя материала, например, точением, шлифованием, полированием, травлением и т. п. (конкретный вид обработки может и не указываться).
Знак, соответствующий конструкторскому требованию, чтобы поверхность была образована без удаления поверхностного слоя материала, например, литьем, штамповкой, прессованием (конкретный вид образования поверхности может и не указываться).
Примеры обозначения шероховатости поверхности
| Графическое изображение шероховатости | Пояснение |
|---|---|
   | Указано числовое значение параметра, соответствующие наиболее грубой допускаемой шероховатости, т.е. наибольшему предельному значению для параметра Ra, Rz и Rmax. Значения параметров Ra, Rz и Rmax указывают в мкм. |
  | Указано наименьшее значение параметра шероховатости. Способ применяется в отдельных случаях, когда для правильного функционирования недопустима слишком гладкая поверхность. |
 | Указаны числовые значения, соответствующие наибольшему и наименьшему предельным значениям нормируемого параметра. Значение, указываемое сверху, соответствует наиболее грубой допускаемой шероховатости. |
 | Указано номинальное значение параметра с предельными отклонениями от него в % от номинального значения. Способ применяют в основном для образцов сравнения шероховатости поверхности или для образцовых деталей, служащих тем же целям. |
 | Указана шероховатость поверхностей образующих контур. |
 | Указан вид обработки поверхности. Указывается только в тех случаях, когда данный вид обработки является единственным, обеспечивающим требуемое качество поверхности. |
Допускается применять упрощенное обозначение шероховатости поверхности с разъяснением его в технических требованиях чертежа. В упрощенном обозначении используют строчные буквы русского алфавита в алфавитном порядке, без повторений.
Условные обозначения направлений неровностей поверхности
| Графическое изображение шероховатости | Пояснение |
|---|---|
 | Параллельное направление неровностей (параллельно линии, изображающей на чертеже поверхность). |
 | Перпендикулярное направление неровностей (перпендикулярно к линии, изображающей на чертеже поверхность). |
 | Перекрещивающееся направление неровностей (перекрещивание в двух направлениях наклонно к линии, изображающей на чертеже поверхность). |
 | Произвольное направление неровностей (различные направления по отношению к линии, изображающей на чертеже поверхность). |
 | Кругообразное направление неровностей (приблизительно кругообразно по отношению к центру поверхности). |
 | Радиальное направление неровностей (приблизительно радиально по отношению к центру поверхности). |
 | Хаотичное направление неровностей. |
Высота знака условного обозначения направления неровностей должна быть приблизительно равна применяемой на чертеже высоте цифр размерных чисел.
Шероховатость поверхности
Шерохотоватость поверхности – это показатели, которые обозначают определенное количество данных характеризующих состояние неровностей поверхности измеряемых сверхмалыми отрезками при базовой величине длины. Совокупность показателей, обозначающих возможную ориентацию направлений неровностей поверхностей с определенными значениями и их характеристикой, задается в нормативных документах ГОСТ 2789-73, ГОСТ 25142-82, ГОСТ 2.309-73. Совокупность требований указанных в нормативных документах распространяется на изделия, изготовленные с использованием различных материалов, технологий и методов обработки, за исключением имеющихся дефектов.
ГОСТ 2789-73 Шероховатость поверхности. Параметры, характеристики и обозначения
ГОСТ 25142-82 Шероховатость поверхности. Термины и определения
Высокое качество обработки деталей позволяет значительно снизить износ поверхностей, возникновение очагов коррозии, тем самым повышая точность сборки механизмов их надежность при длительной эксплуатации.
Основные обозначения
Шероховатость исследуемой поверхности измеряются на допустимо небольших площадях, в связи с чем базовые линии выбирают, учитывая параметр снижения влияния волнообразного состояния поверхности на изменение высотных параметров.
Неровности на большинстве поверхностей возникают по причине образующихся деформаций верхнего слоя материала при осуществляемой обработке с использованием различных технологий. Очертания профиля получают при проведении обследования с помощью алмазной иглы, а отпечаток фиксируется на профилограмме. Основные параметры, характеризующие шероховатость поверхности имеют определенное буквенное обозначение, используемое в документации, чертежах и получаемые при проведении измерений деталей(Rz, Ra, Rmax, Sm, Si, Tp).
Для измерения неровности поверхности используют несколько определяющих параметров:
Обозначение шероховатости поверхности
Также используются шаговые параметры Sm и Si и опорная длина исследуемого профиля tp. Данные параметры указываются при необходимости учитывать условия эксплуатации деталей. В большинстве случаев для измерений используется универсальный показатель Ra, который дает наиболее полную характеристику с учетом всех точек профиля. Значение средней высоты Rz применяется при возникновении затруднений связанных с определением Ra с использованием приборов. Подобные характеристики оказывают влияние на сопротивление и виброустойчивость, а также электропроводимость материалов.
Значения определений Ra и Rz указаны в специальных таблицах и при необходимости могут использоваться при проведении необходимых расчетов. Обычно определитель Ra обозначается без числового символа, другие показатели имеют необходимый символ. Согласно действующим нормативным актам (ГОСТ) существует шкала, в которой даны значения шероховатостей поверхности различных деталей, имеющих подробную разбивку на 14 специальных классов.
Существует прямая зависимость, определяющая характеристики обрабатываемой поверхности, чем выше показатель класса, тем меньшее значение имеет высота измеряемой поверхности и лучше качество обработки.
Методы осуществления контроля
Для осуществления контроля шероховатости поверхности используются два метода:
При проведении качественного контроля проводится сравнительный анализ поверхности рабочего исследуемого и стандартного образцов путем визуального осмотра и на ощупь. Для проведения исследования выпускаются специальные наборы образцов поверхностей имеющих регламентную обработку согласно ГОСТ 9378-75. Каждый образец имеет маркировку с указанием показателя Ra и метода воздействия на поверхностный слой материала (шлифовка, точение, фрезерование т. д.). Используя визуальный осмотр можно достаточно точно дать характеристику поверхностного слоя при характеристиках Ra=0,6-0,8 мкм и выше.
ГОСТ 9378-93 Образцы шероховатости поверхности (сравнения). Общие технические условия
Образцы шероховатости поверхности
Количественный контроль поверхности проводится с использованием приборов работающих с применением разных технологий:
Классификация поверхностей
При определении характеристики поверхностного слоя материала необходимо провести классификацию:
Классы шероховатости поверхности
Нормативные данные также содержатся в ГОСТ 2.309-73 согласно, которому наносятся обозначения на чертежи и содержат характеристики поверхностей по установленным правилам и обязательны для всех промышленных предприятий. Необходимо также учитывать, что знаки и их форма, наносимые на чертежи должны иметь установленный размер с указанием числового значения неровности поверхности. Регламентируется высота знаков, указывается вид обработки.
ГОСТ 2.309-73 Обозначение шероховатости поверхностей
Знак имеет специальный код, который расшифровывается следующим образом:
В случае отсутствия знака на чертеже, поверхностный слой не подвергается специальной обработке.
На производстве используют два вида воздействия на верхний слой:
При удалении верхнего слоя материала в основном используется специальный инструмент, предназначенный для выполнения определенных действий – сверления, фрезерования, шлифования, точения, и т. д. В ходе обработки происходит нарушение верхнего слоя материала с образованием остаточных следов от используемого инструмента.
Когда применяется обработка без удаления верхнего слоя материала – штамповка, прокат, литье, происходит смещение структурных слоев их деформация с принудительным созданием «гладко-волокнистой» структуры.
При конструировании и изготовлении деталей параметры неровностей задает конструктор, основываясь на техническом задании определяющим характеристики изделия в зависимости от требований, предъявляемых к изготовляемому механизму, технологии используемой при производстве и степени обработки.
Маркировка структуры поверхности
При нанесении обозначений в рабочей документации, чертежах применяются специальные знаки для характеристики материала, которые регламентируются стандартом ГОСТ 2.309-73.
Правила нанесения знаков на чертежах
Основные правила, используемые для обозначения неровности поверхности на чертежах
Основные правила, которые необходимо использовать при выполнении чертежа:
Обозначения направления шероховатости поверхности на чертежах
Учитывая структуру материала, конструктор имеет возможность указать необходимые параметры, предъявляемые к качеству поверхностей. Причем характеристики могут указываться по нескольким параметрам с установкой максимально и минимального значения с возможными допусками.
Особые условия
При массовом производстве определенных деталей иногда нарушается заданная форма или их сопряженность. Подобные нарушения увеличивают допустимый износ деталей, и ограничиваются специальными допусками, которые указаны в ГОСТ 2.308-2011. Каждый вид используемого допуска имеет 16 определяющих степеней точности, которые оговариваются для деталей разной конфигурации с учетом используемого материала. Необходимо также учитывать, что используемые допуски размера и конфигурации для деталей имеющих цилиндрическую форму берутся с учетом диаметра деталей, а плоские детали с учетом толщины, а максимальная погрешность не должна превышать показатель допуска.
Шероховатости поверхности: ra, rz, параметры, обозначение, виды
Шероховатость поверхности — совокупность неровностей поверхности с относительно малыми шагами.
Для отделения шероховатости поверхности от других неровностей с относительно большими шагами (отклонения формы и волнистости) её рассматривают в пределах ограниченного участка, длина которого называется базовой длиной.
Шероховатость поверхности оценивается по неровностям профиля, получаемого путем сечения реальной поверхности плоскостью.
Числовые значения параметров шероховатости поверхности определяют от единой базы, за которую принята средняя линия профиля, т.е. базовая линия.
Для количественной оценки шероховатости наиболее часто используют три основных параметра:
Ra — среднее арифметическое из абсолютных значений отклонений профиля в пределах базовой длины.
Rz — высота неровностей по десяти точкам (сумма средних абсолютных значений высот пяти наибольших выступов профиля и глубин пяти наибольших впадин профиля в пределах базовой длины).
Rmax — наибольшая высота неровностей профиля в пределах базовой длины.
Предпочтительным является параметр Ra, поскольку определяется по большему количеству точек профиля. В связи с этим параметром Ra нормируется шероховатость образцов сравнения, используемых для оценки шероховатости в промышленности.
Параметры Rmax и Rz используют в тех случаях, когда по функциональным требованиям необходимо ограничить полную высоту неровности профиля, а также когда прямой контроль Ra с помощью профилометров или образцов сравнения не представляется возможным (поверхности, имеющие малые размеры или сложную конфигурацию, например режущий инструмент).
Требования к шероховатости поверхности устанавливают исходя из функционального назначения поверхности для обеспечения заданного качества изделий. Если в этом нет необходимости, то требования к шероховатости не устанавливают и шероховатость поверхности не контролируют.
Обозначение шероховатости поверхности
Шероховатость поверхностей 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 включает знак шероховатости, полку знака и другие дополнительные указания. При применении знака без указания параметра и способа обработки его изображают без полки.
Высота h должна быть приблизительно равна применяемой на чертеже высоте цифр размерных чисел. Высота H равна (1.5…5) h. Толщина линий знаков должна быть приблизительно равна половине толщины сплошной основной линии, применяемой на чертеже.
Знаки для обозначения шероховатости поверхности в зависимости от вида ее обработки
Основной знак, соответствующий обычному условию нормирования шероховатости, когда метод образования поверхности чертежом не регламентируется.
Знак, соответствующий, конструкторскому требованию, чтобы поверхность была образована удалением слоя материала, например, точением, шлифованием, полированием, травлением и т. п. (конкретный вид обработки может и не указываться).
Знак, соответствующий конструкторскому требованию, чтобы поверхность была образована без удаления поверхностного слоя материала, например, литьем, штамповкой, прессованием (конкретный вид образования поверхности может и не указываться).
   | Указано числовое значение параметра, соответствующие наиболее грубой допускаемой шероховатости, т.е. наибольшему предельному значению для параметра Ra, Rz и Rmax. Значения параметров Ra, Rz и Rmax указывают в мкм. |
  | Указано наименьшее значение параметра шероховатости. Способ применяется в отдельных случаях, когда для правильного функционирования недопустима слишком гладкая поверхность. |
| Указаны числовые значения, соответствующие наибольшему и наименьшему предельным значениям нормируемого параметра. Значение, указываемое сверху, соответствует наиболее грубой допускаемой шероховатости. | |
| Указано номинальное значение параметра с предельными отклонениями от него в % от номинального значения. Способ применяют в основном для образцов сравнения шероховатости поверхности или для образцовых деталей, служащих тем же целям. | |
| Указана шероховатость поверхностей образующих контур. | |
| Указан вид обработки поверхности. Указывается только в тех случаях, когда данный вид обработки является единственным, обеспечивающим требуемое качество поверхности. |
Допускается применять упрощенное обозначение шероховатости поверхности с разъяснением его в технических требованиях чертежа. В упрощенном обозначении используют строчные буквы русского алфавита в алфавитном порядке, без повторений.
Условные обозначения направлений неровностей поверхности
| Параллельное направление неровностей (параллельно линии, изображающей на чертеже поверхность). |
| Перпендикулярное направление неровностей (перпендикулярно к линии, изображающей на чертеже поверхность). |
| Перекрещивающееся направление неровностей (перекрещивание в двух направлениях наклонно к линии, изображающей на чертеже поверхность). |
| Произвольное направление неровностей (различные направления по отношению к линии, изображающей на чертеже поверхность). |
| Кругообразное направление неровностей (приблизительно кругообразно по отношению к центру поверхности). |
| Радиальное направление неровностей (приблизительно радиально по отношению к центру поверхности). |
| Хаотичное направление неровностей. |
Высота знака условного обозначения направления неровностей должна быть приблизительно равна применяемой на чертеже высоте цифр размерных чисел.
Шероховатость поверхности. На примере шлифовки валов
Наше предприятие вот уже почти четверть века предоставляет в Санкт-Петербурге разнообразные услуги по металлообработке, в том числе шлифовку валов и других деталей, изготавливая их по чертежам Заказчика или образцам. С нашими возможностями в шлифовании валов и иных деталей Вы можете ознакомиться здесь. Просто, пришлите нам чертежи по электронной почте или факсу!
Основные параметры шероховатости
Обозначение шероховатости при шлифовке валов etc
Обозначение шероховатости при шлифовании валов и иных деталей многократно изменялось:
С 2012 года указание «Ra» под знаком шероховатости обязательно. Ранее, если, например, при шлифовке вала, мы видели над знаком шероховатости только число 0,32, по умолчанию предполагалось, что это обозначение разумеет под собой Ra0,32.
Знаком а обозначают шероховатость, метод получения которой конструктор не определяет. Знаком б обозначают поверхности, которые необходимо обработать со снятием слоя металла (фрезерованием, шлифовкой и т.п.). Поверхности, обозначаемые знаком в, получаются без снятия слоя металла (ковкой, литьем и т.д.).
Достижимые параметры шероховатости при шлифовании валов
Шлифовка валов у нас
Вы можете осуществить на нашем предприятии не только шлифовку валов и шлифование других деталей, но и воспользоваться широким спектром услуг по металлообработке на заказ по чертежам Заказчика или образцам. Вам надо, просто, позвонить или прислать свои чертежи по факсу или мейлу!
В7-1833 образцы шероховатости поверхности (сравнения); ГОСТ 9378-93; параметр Rz номиналы:
В7-1833 образцы шероховатости поверхности (сравнения); ГОСТ 9378-93; параметр Rz номиналы: Состояние в реестрах: Внесено в Государственный реестр СИ РФ
Образцы шероховатости поверхности (сравнения) модификации В7-1833 являются средством измерений, зарегистрированным в Государственном реестре СИ России под № 76029-19, межповерочный интервал 2 (два) года.
Образцы шероховатости поверхности (сравнения) модификации В7-1833 (далее по тексту – образцы, ОШС) по ГОСТ 9378-93 предназначены для контроля шероховатости поверхности металлических деталей после (или в процессе) их обработки на металлорежущих станках методом визуального сравнения или осязания (на ощупь) станочниками при контроле обрабатываемых деталей на металлорежущих станках, при контроле шероховатости труднодоступных поверхностей, конструкторами и технологами при выборе и назначении шероховатости поверхности, а также для учебных целей. Образцы являются рабочими средствами измерений согласно ГОСТ 8.296-2015 и не предназначены для контроля приборов измерения шероховатости.
ОШС изготавливаются по ГОСТ 9378-93 и выпускаются в виде наборов определённого вида обработки: точение (условное обозначение способа обработки – Т); расточка (Р); строгание (С); шлифование периферией круга (плоское – ШП, наружное круглое – ШЦ, внутреннее – ШЦВ); точение торцовое (ТТ); фрезерование (цилиндрическое — ФЦ; торцовое — ФТ; торцовое перекрещивающееся — ФТП); шлифование торцовое (ШТ); шлифование чашеобразным кругом (ШЧ); полирование (плоское – ПП, цилиндрическое – ПЦ). Материал образцов – сталь, медь, алюминий, титан, латунь и др. металлы по заявке заказчика. По умолчанию ОШС изготавливаются из СТ45: сталь конструкционная углеродистая качественная. По запросу образцы могут быть изготовлены из материалов: чугун; латунь; алюминий; медь.
Образцы изготавливаются с различными номинальными значениями параметра шероховатости Rz, выбранными из ряда номинальных значений и приводятся как справочные по результатам измерений.
ПОРЯДОК РАБОТЫ. Контроль шероховатости поверхности детали по параметру шероховатости Ra или Rz производится путём сравнения с образцом визуально и на ощупь, проводя ногтем, выполняющем здесь роль “чувствительного элемента – датчика”, вдоль линии максимальной шероховатости поверхности.
Как правило, эта линия перпендикулярна следам обработки (а расстояние между соседними следами характеризует параметр Sm).
Для этого подбирается образец соответствующего вида обработки, номинальное числовое значение параметра шероховатости поверхности которого соответствует числовому значению параметра шероховатости поверхности контролируемой детали.
В результате сравнения делается заключение о том, что параметр шероховатости контролируемой детали не превышает номинальное значение подобранного образца сравнения. Наиболее достоверно оцениваются детали из аналогичного образцу материала и изготовленные тем же, что и образец, способом обработки.
МЕТОДЫ КОНТРОЛЯ. Методика поверки РТ-МП-5412-445-2019. Интервал между поверками 2 года.
ОБОЗНАЧЕНИЕ И ЗАКАЗ. Образцы поставляются наборами из 4 шт. с различными номинальными значениями Rz, возможна поставка отдельных образцов.
Пример обозначения образца с номинальным значением параметра шероховатости Rz = 10 мкм, полученного шлифованием плоским (ШП) из стали: “Образец шероховатости Rz 10 ШП; СТАЛЬ”, пример обозначения набора: “Набор ОШС-ШП Rz: 10; 20; 40; 60”.
Номинальное значение параметра шероховатости, условное обозначение способа обработки и материал нанесены со стороны рабочей поверхности образца. Заказ образцов шероховатости поверхности (сравнения) модификации В7-1833 производится согласно вкладке Тех.данные (правее текущей вкладки) с обозначением типа образцов, например:
Просим выставить счёт на следующие позиции:
Срок изготовления — 30 дней (при отсутствии на складе), все наборы поставляются со Свидетельством о поверке (номер в госреестре 76029-19). Срок поверки — 2 дня.
При проведении качественного контроля проводится сравнение шероховатости образца из набора и поверхности испытуемого изделия путём визуального осмотра и на ощупь. Используя визуальный осмотр можно достаточно точно дать характеристику поверхностного слоя при характеристиках Ra=0,6…0,8 мкм и выше.
Чистота поверхности (из утратившего силу ГОСТ 2789-59) предусматривает 14 классов чистоты поверхности, а классы чистоты поверхности 6-14 дополнительно разбиты на 3 разряда каждый (а, б, в):
| Группа ∇ и класс чистоты поверхности | Разряды | Среднее арифметическое отклонение профиля (Ra), мкм | Высота неровностей(Rz), мкм | Базовая длина L, мм |
| ∇1 | — | 80 | 320 | 8 |
| ∇2 | 40 | 160 | ||
| ∇3 | 20 | 80 | ||
| ∇∇4 | 10 | 40 | 2,5 | |
| ∇∇5 | 5 | 20 | ||
| ∇∇6 | а | 2,5 | 10 | 0,8 |
| б | 2,0 | 8 | ||
| в | 1,6 | — | ||
| ∇∇∇7 | а | 1,25 | 6,3 | |
| б | 1,0 | 5,0 | ||
| в | 0,8 | 4,0 | ||
| ∇∇∇8 | а | 0,63 | 3,2 | |
| б | 0,5 | 2,5 | ||
| в | 0,4 | 2,0 | ||
| ∇∇∇9 | а | 0,32 | 1,6 | 0,25 |
| б | 0,25 | 1,25 | ||
| в | 0,2 | 1,0 | ||
| ∇∇∇∇10 | а | 0,16 | 0,8 | |
| б | 0,125 | 0,63 | ||
| в | 0,10 | 0,5 | ||
| ∇∇∇∇11 | а | 0,08 | 0,4 | |
| б | 0,063 | 0,32 | ||
| в | 0,05 | 0,25 | ||
| ∇∇∇∇12 | а | 0,04 | 0,2 | |
| б | 0,032 | 0,16 | ||
| в | 0,025 | 0,125 | ||
| ∇∇∇∇13 | а | 0,02 | 0,1 | 0,08 |
| б | 0,016 | 0,08 | ||
| в | 0,012 | 0,063 | ||
| ∇∇∇∇14 | а | 0,01 | 0,05 | |
| б | 0,008 | 0,04 | ||
| в | 0,006 | 0,032 |
Класс чистоты в технической документации обозначают равносторонним треугольником, рядом с которым арабскими цифрами указывается номер класса, а для 6—14-го классов, кроме того, одной из букв (а, б, в) обозначают и разряд, например ∇ 10 в.
Различные технологические процессы обеспечивают получение поверхностей разных классов чистоты, например, обычно литьё — ∇ 3, обработка точением — ∇ 5, шлифованием — ∇ 7, и т.д.
В то же время один и тот же класс чистоты может быть получен различными технологическими процессами, например класс чистоты ∇ 7 может быть получен тонким точением и шлифованием и др. процессами.
Не все свойства двух поверхностей, относящихся к одному классу чистоты, могут быть одинаковыми при совпадающих Ra и Rz, поэтому принадлежность поверхностей к одному классу чистоты не является достаточной для заключения об идентичности поведения деталей при эксплуатации.
Самый точный класс чистоты — это 14-й, самый грубый – это 1-й. По этой причине поверхности также подверглись классификации. В производстве встречаются следующие их виды:
СПИСОК ОРГАНИЗАЦИЙ В РФ, ОКАЗЫВАЮЩИХ УСЛУГИ ПОВЕРКИ СРЕДСТВ ИЗМЕРЕНИЙ ШЕРОХОВАТОСТИ
| ОШС-ШП Rz 1; 2; 4; 5; 8; 10 | Форма образцов плоская Rz 1; 2; 4; 5; 8; 10 мкм | + | + | + | + | + |
| ОШС-ШП Rz 10; 20; 30; 40 | Форма образцов плоская Rz 10; 20; 30; 40 мкм | + | + | + | + | + |
| ОШС-ШП Rz 10; 20; 40; 60 | Форма образцов плоская Rz 10; 20; 40; 60 мкм | + | + | + | + | + |
| ОШС-ШП Rz 20; 40; 60; 80 | Форма образцов плоская Rz 20; 40; 60; 80 мкм | + | + | + | + | + |
| ОШС-ШП Rz 10; 20; 40; 60; 80; 120 | Форма образцов плоская Rz 10; 20; 40; 60; 80; 120 мкм | + | + | + | + | + |
*По умолчанию образцы шероховатости поверхности (сравнения) изготавливаются из СТ45: сталь конструкционная углеродистая качественная.
Красным цветом выделены комплекты ОШС-ШП, доступные для заказа в текущем квартале.
Просим выставить счёт на следующие позиции:
Параметры качества деталей – волнистость и шероховатость
Волнистостью называется отклонение от прямолинейности или любой заданной формы поверхности, имеющее характер периодических возвышений и впадин с относительно большими шагами.
Допуск на волнистость назначается на максимальную высоту волны на длине измерения не менее 10 мм.
Разграничение неровностей на волнистость и шероховатость носит условный характер. Критерием разграничения является отношение длины шага к высоте волны l/H. Для волнистости l/H = 51…1000, а для шероховатости l/H = 0…50.
При обработке деталей волны на поверхности могут образовываться в двух взаимно перпендикулярных направлениях. В этой связи различают продольную и поперечную волнистость. Возникает волнистость в результате вибраций системы ДИСП, неравномерности подачи инструмента, неправильной заправки шлифовального круга и др.
Износостойкость сопрягаемых деталей в значительной степени зависит от волнистости. Это главным образом связано с тем, что наличие волны приводит к уменьшению опорной поверхности детали (рис. 1). Износ поверхностей начинается с вершин микронеровностей на участках А (рис. 1,б), что и определяет интенсивность изнашивания.
Рис. 1. Сопряжение идеальной поверхности 1 с поверхностью 2, имеющей: а – только микронеровности; б – волнистость, покрытую микронеровностями
Значительный износ изменяет расчетные значения зазоров и натягов. Это, в свою очередь, приводит к возникновению динамических нагрузок. Поэтому волнистость рабочих поверхностей предопределяет высокий уровень вибрации, например в подшипниковых узлах, и, как следствие, их малый ресурс.
Волнистость можно рассматривать как отклонение формы второго порядка, а шероховатость – как отклонение формы третьего порядка (рис. 2).
Рис. 2. Схема отклонений формы в продольном сечении детали: h2 – бочкообразность; H2 – волнистость; H3 – шероховатость
Шероховатость поверхности деталей
Одной из важных геометрических характеристик детали, определяющих безотказность работы, является шероховатость поверхности. Шероховатостью поверхности называется совокупность неровностей на рассматриваемой поверхности с относительно малыми шагами, образующая микрорельеф поверхности.
По профилю шероховатости на длине l базовой линии оценивают ее параметры. Отношение шага неровностей к их высоте для шероховатости не превышает 50. Шероховатость поверхности ухудшает качественные показатели работы деталей.
В подвижных соединениях она приводит к преждевременному износу поверхностей, так как при работе деталей металлические гребешки срезаются и стираются, продукты износа смешиваются с маслом и ускоряют процесс изнашивания поверхностей.
В неподвижных соединениях шероховатость ослабляет их статическую прочность. Кроме того, шероховатость ухудшает герметичность соединений и коррозионную стойкость изделий.
Для количественной оценки шероховатости в основном используют два высотных показателя: среднеарифметическое отклонение профиля Ra и средняя высота шероховатости Rz.
Для их определения через кривую, описывающую профиль шероховатости, проводят прямую (рис. 3), которая делит выступы и впадины так, что сумма площадей выступов Fвыст равна сумме площадей впадин Fвп.
Такая прямая называется средней линией. Условие средней линии записывается формулой
Сумма расстояний от средней линии до отдельных точек профиля yi, делённая на их количество, называется средним арифметическим отклонением профиля Ra:
Вторым высотным параметром шероховатости является средняя высота шероховатости Rz, определяемая как среднее расстояние между пятью точками выступов и пятью точками впадин:
Параметры Ra и Rz имеют размерность в микрометрах и назначаются из геометрического ряда со знаменателем 2. Высотные параметры Ra и Rz являются основными при оценке шероховатости. Параметр Rz рекомендуется применять для поверхностей с большой (Rz > 20 мкм) и малой (Rz https://extxe.com/1685/parametry-kachestva-detalej-volnistost-i-sherohovatost/
Шероховатость поверхности при механических методах обработки
Шероховатостью называют совокупность неровностей поверхности с относительно малыми шагами, выделенную с помощью базовой длины.
Неровности с большими шагами относят к волнистости, а с очень большими — к отклонениям формы.
Шероховатость поверхности существенно влияет на зазоры и натяги в соединениях, на прочность деталей при переменных нагрузках, износостойкость, коррозионную стойкость, герметичность и другие эксплуатационные характеристики деталей.
Формула шероховатости Ra (среднее арифметическое отклонение профиля):
Формула шероховатости Rz (высота неровности профиля по десяти точкам):
Параметр Ra, как интегральный показатель, более полно оценивает шероховатость и поэтому является предпочтительным (Rz
4 Ra). Значение параметра шероховатости Ra указывают без символа.
| Обрабатываемые поверхности | Методы обработки | Параметры шероховатости | ||||||||||
| Rz | Ra | Rz | ||||||||||
| 320 | 160 | 80 | 40 | 20 | 2,5 | 1,25 | 0,63 | 0,32 | 0,160 | 0,080 | 0,040 | 0,100 |
| Наружные цилиндрические поверхности | Обтачивание | Предварительное | + | + | + | + | ||||||
| Чистовое | + | + | + | + | + | |||||||
| Тонкое | + | + | + | + | ||||||||
| Шлифование | Предварительное | + | + | + | ||||||||
| Чистовое | + | + | ||||||||||
| Тонкое | + | + | ||||||||||
| Притирка | Грубая | + | + | |||||||||
| Средняя | + | + | ||||||||||
| Тонкая | + | + | + | + | ||||||||
| Отделка абразивным полотном | + | + | + | + | ||||||||
| Обкатывание роликом | + | + | + | |||||||||
| Шлифование Суперфиниширование | + | + | + | + | ||||||||
| Внутренние цилиндрические поверхности | Растачивание | Предварительное | + | + | + | + | ||||||
| Чистовое | + | + | + | + | ||||||||
| Тонкое | + | + | + | |||||||||
| Сверление | + | + | + | |||||||||
| Зенкерование | Черновое (по корке) | + | + | + | ||||||||
| Чистовое | + | + | + | + | ||||||||
| Развертывание | Нормальное | + | + | |||||||||
| Точное | + | + | ||||||||||
| Тонкое | + | + | ||||||||||
| Протягивание | + | + | + | + | ||||||||
| Внутреннее шлифование | Предварительное | + | + | |||||||||
| Чистовое | + | + | + | |||||||||
| Калибрование шариком | + | + | + | |||||||||
| Притирка | Грубая | + | + | |||||||||
| Средняя | + | + | ||||||||||
| Тонкая | + | + | + | |||||||||
| Шлифование Притирка Хонингование | Нормальное | + | + | + | ||||||||
| Зеркальное | + | + | + | |||||||||
| Плоскости, плоские поверхности | Строгание | Предварительное | + | + | + | |||||||
| Чистовое | + | + | + | + | + | |||||||
| Тонкое | + | + | ||||||||||
| Цилиндрическое фрезерование | Предварительное | + | + | + | + | |||||||
| Чистовое | + | + | + | |||||||||
| Тонкое | + | + | + | |||||||||
| Торцовое фрезерование | Предварительное | + | + | + | + | |||||||
| Чистовое | + | + | + | |||||||||
| Тонкое | + | + | ||||||||||
| Торцовое точение | Предварительное | + | + | + | + | |||||||
| Чистовое | + | + | + | + | + | |||||||
| Тонкое | + | + | + | |||||||||
| Плоское шлифование | Предварительное | + | + | |||||||||
| Чистовое | + | + | ||||||||||
| Притирка | Грубая | + | + | |||||||||
| Средняя | + | + | ||||||||||
| Тонкая | + | + | + | + |
инженер поможет — Шероховатость поверхности Ra и Rz
Неравномерность обрабатываемой поверхности является результатом процесса обработки, включая выбор инструмента; подача и скорость инструмента; геометрия машины; и условий окружающей среды.
Эта нерегулярность состоит из высоких и низких пятен, обработанных на поверхности с помощью инструментального долота или шлифовального круга. Эти пики и долины можно измерить и использовать для определения условия, а иногда и характеристик поверхности.
Существует более 100 способов измерения поверхности и анализа результатов, но наиболее общим измерением метки, сделанной инструментом, или текстурой поверхности, является измерение шероховатости.
Для разных сторон, участвующих в производстве, нередко используются разные методы измерения шероховатости.
В этой колонке мы поговорим только о двух из многих методов измерения шероховатости, о том, как преобразовать эти два метода и как избежать проблем, вызванных неизбежным использованием более одного измерения шероховатости.
В Северной Америке наиболее распространенным параметром поверхности поверхности является средняя шероховатость (Ra). Ra рассчитывается по алгоритму, который измеряет среднюю длину между пиками и долинами и отклонение от средней линии на всей поверхности в пределах длины выборки.
Ra усредняет все пики и долины профиля шероховатости, а затем нейтрализует несколько отдаленных точек, так что крайние точки не оказывают существенного влияния на конечные результаты.
Это простой и эффективный метод контроля текстуры поверхности и обеспечения согласованности в измерении нескольких поверхностей.
В Европе более распространенным параметром для шероховатости является средняя глубина шероховатости (Rz). Rz рассчитывается путем измерения вертикального расстояния от самого высокого пика до самой низкой долины в пределах пяти выборок, а затем усреднения этих расстояний.
Rz усредняет только пять наивысших пиков и пять самых глубоких долин, поэтому крайности оказывают гораздо большее влияние на конечное значение. На протяжении многих лет метод вычисления Rz изменился, но символ Rz не изменился.
В результате все еще используются три разных Rz-расчета, и очень важно знать, какой расчет определяется перед проведением измерения. В современной мировой экономике обрабатываемые детали производятся и поставляются по всему миру.
В результате, инженеры по производству и контролю качества часто вынуждены решать, принимать или не принимать участие, когда требования к печати не согласуются с измерением на поверхностных измерителях в местном объекте.
Некоторые инженеры по контролю качества могут даже предположить, что если часть проверена и передана с использованием доступного параметра, эта часть также проведет другие проверки.
В этих случаях инженеры предполагают постоянную корреляцию или соотношение между различными параметрами.
Если бы не было иного выбора, кроме как принять некоторые предположения, есть эмпирические правила, которые могут помочь устранить путаницу и преобразовать Ra в Rz или Rz в Ra.
Если производитель указывает и принимает параметр Rz, но клиент использует параметр Ra, использование диапазона отношений для Rz-to-Ra = 4-to-1 to 7-to-1 является безопасным преобразованием. Однако, если Ra используется в качестве критериев принятия производителем, но клиент принимает Rz для оценки детали, тогда коэффициент конверсии будет намного выше, чем 7-к-1, возможно, до 20-к-1.
Имейте в виду, что фактическая форма профиля детали окажет значительное влияние на эти отношения. Общение в начале проекта может избежать большинства сюрпризов. Ориентировочные, а иногда и сомнительные сравнения можно избежать, развивая понимание того, что именно означает параметр для печати, и как различные стороны, участвующие в производственном плане, проверяют текстуру поверхности.
Лучший способ для тех, кто участвует в производстве, соглашаться с параметрами измерения, — это иметь оборудование для оценки производительности как на заводе-изготовителе, так и на клиенте, делая одну и ту же проверку с использованием того же метода. Если производитель или заказчик используют коэффициенты конверсии, то обе стороны должны знать об использовании коэффициента и быть комфортным с последствиями.
Как измеряют шероховатость поверхности. Виды, параметры и методы
Поверхность детали, обработанной даже самым тщательным образом, не может быть идеально ровной: от номинальной – заданной чертежом – она будет отличаться в любом случае.
Различают два вида возможных отклонений: макро- и микрогеометрические, и если первые характеризуют волнистость детали и степень её несоответствия форме, то вторые определяют не что иное, как шероховатость поверхности.
Понятию «шероховатость» можно дать следующее определение: она представляет собой совокупность микронеровностей на поверхности детали или изделия. Ещё одно немаловажное уточнение – шаг неровности относительно базовой длины очень и очень мал.
Виды и параметры шероховатости
Выделяют несколько видов шероховатости.
Согласно ГОСТ 2789-73 «Шероховатость поверхности. Параметры, характеристики и обозначения» номенклатура параметров шероховатости выглядит следующим образом.
Предпочтительным при задании шероховатости является параметр Ra.
Шероховатость во многом определяет эксплуатационные характеристики деталей и узлов, поэтому её точное измерение является одной из важных задач метрологии. Оценка может проводиться поэлементно (сравнение отдельных параметров) либо комплексно – путём сравнения исследуемой поверхности с эталоном.
В современных технологических исследованиях предпочтительным является первый способ. Методы, которые он включает, рассмотрены ниже.
Щуповой метод
Щуповой метод измерения шероховатости поверхности относится к контактным и реализуется с помощью профилометра. Прибор представляет собой датчик, оснащённый тонкой остро заточенной алмазной иглой с ощупывающей головкой.
Игла перемещается по нормали к исследуемой поверхности. Естественно, в местах микронеровностей (впадин и выступов) возникают механические колебания относительно головки.
Эти колебания передаются на датчик, который преобразует механическую энергию в электрическую.
Сигнал, генерируемый преобразователем, усиливается и измеряется: его параметры точно характеризуют неровности поверхности детали или изделия.
В зависимости от типа преобразователя полезных сигналов профилометры подразделяются на индуктивные, электронные, индукционные и пьезоэлектрические, причём наибольшее распространение получили устройства первого вида. Кроме этого, существует ещё одна разновидность приборов – профилографы, позволяющие не только измерить но и записать параметры профиля в заранее подобранном горизонтальном и вертикальном масштабах.
Исследование неровности проводится в несколько этапов: профиль «ощупывается» определённое количество раз, и лишь на основе серии измерений вычисляется окончательное – усредненное – значение параметра: количественная характеристика неровности относительно длины участка.
Оптические методы
Группа оптических – бесконтактных – способов измерения шероховатости поверхности достаточно обширна. Самыми распространёнными входящими в неё методами являются следующие:
Рассмотрим каждый метод детальнее.
Растровый метод
Суть данного метода достаточно проста: на исследуемую поверхность накладывается изготовленная из стекла пластинка, на которую нанесена растровая сетка (система равноудалённых параллельных линий) с достаточно малым шагом.
При наклонном падении световых лучей в местах микронеровностей штрихи отраженной сетки накладываются на штрихи реальной – возникают муаровые полосы, свидетельствующие о наличии впадин и выступов на изучаемой поверхности. Точное измерение параметров неровности осуществляется по изложенной в ГОСТ методике с помощью растрового микроскопа.
Стоит отметить, что данный метод используется при исследовании лишь тех поверхностей, следы обработки на которых имеют преимущественное направление.
Методы светового и теневого свечения
Метод светового свечения при измерении параметров неровности применяется наиболее часто и заключается в следующем. Исходящий от источника света световой поток преобразуется в тонкий пучок, проходя через узкую щель.
Далее он с помощью объектива под определённым углом направляется на исследуемую поверхность. Отраженный луч снова проходит через объектив и формирует изображение щели в окуляре.
Абсолютно ровная поверхность соответствует идеально прямой светящейся линии, шероховатая поверхность – искривлённой.
Теневой метод является «продолжением» светового: на небольшом расстоянии от изучаемой поверхности устанавливается линейка, ребро которой скошено.
Пучок света проходит тот же путь, однако, словно ножом срезается ребром. На контролируемой поверхности появляется тень, верхняя часть которой точно повторяет изучаемый профиль.
Рассматривая это изображение в микроскоп, делают выводы о характере и параметрах шероховатости.
Микроинтерференционный метод
Для реализации микроинтерференционного метода используют измерительный прибор, в состав которого входит интерферометр и измерительный микроскоп. С помощью первого устройства формируется интерференционная картина исследуемой поверхности с искривлениями полос в местах неровностей. Увеличивающий в разы полученную картину микроскоп позволяет измерить параметры шероховатости.
Метод слепков
Описанный ниже метод используют для оценки шероховатостей труднодоступных поверхностей и поверхностей, имеющих сложную конфигурацию.
Метод слепков заключается в снятии негативных копий (материалом для их изготовления, как правило, служит парафин, гипс или воск) поверхности и их дальнейшем исследовании оптическими или щуповым методами. Иными словами, метод слепков не является самостоятельным методом и используется лишь в сочетании с вышеописанными способами измерения шероховатости поверхности.
Если вам понравилась статья нажмите на одну из кнопок ниже