3. Понятие шероховатости поверхности и нормирование требований к параметрам шероховатости поверхности деталей.

Шероховатостью поверхности (по ГОСТ 2789-73 и СТ СЭВ 638-77, которые соответствуют требованиям рекомендаций ISO P 468) называют совокупность неровностей поверхности с относительно малыми шагами на базовой длине l. Базовая длина l – это длина базовой линии, используемая для выделения неровностей, характеризующих шероховатость поверхности, и для количественного определения ее параметров. Базовая линия имеет заданную геометрическую форму и определенное положение относительно профиля поверхности. Шероховатость поверхности, обработанной резанием, образуется вследствие пластического деформирования поверхностного слоя материала в процессе образования стружки, копирования неровностей режущих кромок режущего инструмента, трения режущего инструмента о поверхность обрабатываемой детали и других факторов.

Числовые значения шероховатости поверхности отсчитывают от единой базы, в качестве которой принимается средняя линия профиля, называемая базовой линией. Базовая линия имеет форму номинального профиля и проводится так, что в пределах базовой длины среднее квадратическое отклонение профиля до этой линии минимально. Система отсчета шероховатости поверхности от средней линии профиля называется системой М. При определении параметров шероховатости на базовой длине L, другие погрешности, имеющие шаг больше базовой длины, например, волнистость, исключаются, т. е. не рассматриваются. При оценке параметров шероховатости рекомендуется измерения, для определения искомого параметра повторять несколько раз.

Числовые значения базовой длины стандартизованы ГОСТ2789 – 73 (СТ СЭВ 638-77) . Стандартный ряд базовых длин выглядит следующим образом: (0,01); (0,03); 0,08; 0,25; 0,80; 2,5; 8,0; (25,0) мм. Значения базовых длин, указанные в скобках, рекомендуется применять только в особых случаях.

Количественные показатели шероховатости не зависят от способа обработки поверхности (со снятием слоя металла или методом пластического деформирования). ГОСТом 2789-73 установлено шесть параметров, которыми оценивается шероховатость поверхности: среднее арифметическое отклонение профиля (R_a), высота неровностей профиля по десяти точкам (R_z), наибольшая высота неровностей профиля (R_max), средний шаг микронеровностей (S_m), шаг микронеровностей между двумя соседними выступами (S), относительная опорная длина профиля (t_p). Профилограмма для расчета параметров шероховатости поверхности, по ГОСТ 2789 – 73 приведена на рис. 3.1.

H_maxn

H_max1 H_max2

S p

R_max

у₂

у₁

m m

у_n-1 у_n H_minn

H_min1

H_min2 Sm

Рис. 3.1. Профилограмма для расчета параметров шероховатости

Поверхности

Среднее арифметическое отклонение профиля R_a – среднее арифмети-ческое всех абсолютных значений отклонений профиля у в пределах базовой длины и определяется по формуле:

(3.1)

где l – базовая длина;

n – число отклонений профиля У на базовой длине.

Отклонение профиля у в системе М – расстояние между любой точкой профиля и средней линией, измеренное по нормали, проведенной к средней линии, через эту точку.

Высота неровностей профиля по десяти точкам Rz – среднее значение абсолютных величин высот пяти наибольших высот и глубин пяти наибольших впадин в пределах базовой длины:

(3.2)

где H_maxi – высота i – го наибольшего выступа профиля; H_mini – глубина

j – ой наибольшей впадины профиля.

Наибольшая высота микронеровностей R_max – расстояние между линией выступов профиля и линией впадин профиля в пределах базовой длины.

(3.3)

При этом H_max и H_min не обязательно могут быть рядом.

Средний шаг неровностей профиля S_m – среднее арифметическое значение шага неровностей профиля в пределах базовой длины

(3.4)

где n – число шагов неровностей в пределах базовой длины l;

S_mi – шаг микронеровностей, равный длине отрезка средней линии, пересекающей профиль в трех соседних точках и ограниченный двумя крайними точками.

Средний шаг неровностей по вершинам S – средний шаг неровностей профиля по вершинам в пределах базовой длины.

(3.5)

где n – число шагов неровностей по вершинам в пределах базовой длины

S_i – шаг неровностей профиля между двумя соседними выступами, равный длине отрезка средней линии между проекциями на нее двух соседних точек выступов профиля.

Числовые значения параметров R_a, R_z, R_max, S_m и S приведены в ГОСТ 2789-91. Предпочтительнее рекомендуется использовать параметр R_a, так как образцы шероховатости поверхности по ISO изготавливают именно с этими параметрами.

Относительная опорная длина профиля t_p – отношение опорной длины профиля η_р к базовой длине

(3.6)

где η_р – сумма длин отрезков bi в пределах базовой длины, отсекаемых на заданном уровне выступов профиля линией эквидистантной средней линии.

(3.7)

где n – число отсекаемых отрезков bi в пределах базовой длины.

Опорную длину профиля η_р определяют на уровне сечения p, т. е. на заданном расстоянии между линией выступов и линией, пересекающей профиль эквидистантно средней линии профиля. Уровень сечения р отсчитывают от линии выступов в процентах от R_max и выбирают из стандартного ряда: 5, 10, 15, 20, 25, 30, 40, 50, 60, 70, 80, 90 %. Относительная опорная длина профиля η_р также стандартизована и выбирается из ряда: 10, 15, 20, 25, 30, 40, 50, 60, 70, 80 и 90 %.