26 Качество поверхностного слоя. Геометрические параметры. Допуски и формы расположения поверхностей

Качество поверхностного слоя деталей определяется совокупностью характеристик шероховатости, физико-механического состояния и микроструктуры металла слоя и остаточных напряжений.

Шероховатость представляет собой геометрический след режущей кромки инструмента в материале детали, искаженный пластическими деформациями, сопутствующими процессу резания. Шероховатость поверхности характеризуется высотой, формой профиля и шагом неровностей и расположением (направлением) неровностей относительно образующей или оси поверхности.

Основные характеристики шероховатости рассматриваются и регламентируются стандартом ГОСТ 2789—73 «Шероховатость поверхности. Параметры и характеристики». Согласно этому ГОСТу шероховатость поверхности — это совокупность неровностей с относительно малыми шагами, образующих рельеф поверхности детали. В основу стандарта положена система базирования на среднюю линию профиля. Средняя линия профиля — базовая линия, которая имеет форму номинального профиля и делит измеренный профиль так, что в пределах базовой длины сумма квадратов расстояний точек профиля до этой линии минимальна.

Для количественной оценки шероховатости поверхности стандартом регламентируется шесть параметров: Ra – среднеарифм отклонение профиля, Rz – высота нетовности профиля по 10 точкам, Rmax – наибольшая высота профиля, Sm – средний шаг неровностей, S – средний шаг местных выступов профиля и tP – относительная опорная длина профиля, где р – значения уровня сечения профиля.

На рабочих чертежах деталей и в технологической документации шероховатость поверхности должна регламентироваться указанием значений одного или нескольких параметров (взамен классов).

ГОСТом 2789—73 установлены ряды значений для каждого из параметров:

Для Ra: 100; 80; 63; 50; 40; 32, 25 ... 0,016; 0,012; 0,010; 0,008 мкм.

Для Rz и Rmax: 1600; 1250; 1000; 800; 630 ... 0,05; 0,04; 0,032; 0,025 мкм.

Для Sm и S: 12,5; 10; 8; 6,3; 5,0 ... 0,005; 0,004; 0,003; 0,002 мкм.

Для р и tp: 10; 15, 20, 25, 30, 40, 50, 60, 70, 80, 90%.

Для базовой длины R: 0,01; 0,03; 0,08; 0,25; 0,80; 2,5; 25 мм.

Для регламентации шероховатости на чертежах и в технологической документации следует использовать условные обозначения по ГОСТ 2.309—73.

Допуски формы и расположения поверхностей регламентируются следующими стандартами.

ГОСТ 24642-81. Допуски формы и расположения поверхностей. Основные термины и определения.

ГОСТ 24643-81. Числовые значения отклонений формы и взаимного положения.

ГОСТ 25069-81. Неуказанные допуски формы и расположения поверхностей.

ГОСТ 2.308-79. Указание на чертежах допусков формы и расположения поверхностей.

Отклонения от правильной геометрической формы являются результатом неточности соединения в системе СПИД и в большей или меньшей степени постоянно имеют место при изготовлении деталей машин. Поэтому наряду с нормированием предельных отклонений деталей при необходимости для обеспечения требуемой точности параметров вводятся допуски формы и расположения.

Реальная поверхность – поверхность , ограничивающая деталь и отделяющая ее от окружающей среды.

Номинальная – идеальная поверхность, номинальная форма которой задана чертежом или другой технической документацией.

Реальный профиль – линия пересечения секущей плоскости и реальной поверхности.

Номинальный профиль – линия пересечения секущей и номинальной поверхности.

Отклонение формы(расположения) элемента оценивается ПО ВСЕЙ длине рассматриваемой детали или на НОРМИРУЕМОМ участке.

Нормируемый участок – участок поверхности(линии), к которому относится допуск отклонения формы или расположения элемента.

Отсчет отклонения формы производится от прилегающей поверхности или прилегающего профиля. Основными видами прилегающих поверхностей и профилей являются:

- Прилегающая поверхность – поверхность, имеющая форму номинальной поверхности, соприкасающаяся с реальной поверхностью и расположенная вне материала детали так, чтобы отклонение от нее наиболее удаленной точки реальной поверхности в пределах нормируемого участка было минимальным.

- Прилегающая плоскость – плоскость, соприкасающаяся с реальной поверхностью и расположенная вне материала так, чтобы отклонение от нее нее наиболее удаленной точки реальной поверхности в пределах нормируемого участка было минимальным.

- Прилегающий цилиндр – цилиндр минимального диаметра, описанный вокруг реальной наружной поверхности, или максимального диаметра, вписанный в реальную внутреннюю поверхность.

- Прилегающая окружность – окружность минимального диаметра, описанная вокруг реальной наружной поверхности вращения, или максимального диаметра, вписанная в реальный профиль внутренней поверхности вращения.

- Отклонения формы – отличие формы реальной поверхности/профиля от формы номинальной поверхности/профиля. Отклонение формы ограничивается допуском формы.

- Допуск формы – наибольшее допускаемое значение отклонения формы.

Требования, определяемые допуском формы, геометрически поясняются понятием поля допуска формы.

- Поле допуска формы – область в пространстве или на плоскости, внутри которой должны находиться все точки реально рассматриваемого профиля/поверхности.

Ширина и диаметр поля допуска определяется значением допуска, а расположение относительно реальной поверхности – прилегающим элементом.

Для оценки точности расположения поверхностей, как правило, назначают базы. База – элемент детали(сочетание элементов), определяющих одну из плоскостей или осей системы координат, по отношению к которой задается допуск расположения или определяется отклонение расположения рассматриваемого элемента. Базами могут быть – базовая плоскость, базовая ось, базовая плоскость симметрии. Базовая ось может быть задана осью поверхности или поверхностей вращения. Базовая плоскость симметрии - плоскостью симметрии одного или нескольких элементов.

При количественной оценке расположения поверхностей отклонения формы поверхностей базовых элементов не должны учитываться. Для чего реальные поверхности заменяются прилегающими, а за оси, плоскости симметрии и центры реальных поверхностей или профилей принимаются оси, плоскости симметрии и центры прилегающих элементов.

Допуск расположения – предел, ограничивающий допускаемое значение отклонения расположения поверхностей.

Поле допуска расположения характеризуется областью в пространстве или заданной плоскости, внутри которой должен находиться прилегающий элемент или ось центр, плоскость симметрии в пределах нормируемого участка.

Отклонения расположения поверхностей проявляются как независимо друг от друга, так и совместно. Поэтому введены понятия независимого и зависимого допуска расположения и формы.

Независимый допуск расположения или формы , числовое значение которого постоянно для всей совокупности деталей, изготовляемых по данному чертежу, не зависит от действительного размера рассматриваемого или базового элемента.

Зависимый допуск расположения или формы – переменный допуск расположения или формы (минимальное значение указывается на чертеже или в технических требованиях), который допускается превышать на величину, соответствующую отклонению действительного размера прилегающего рассматриваемого и (или) базового элемента данной детали.