Глава 2. Нормирование точности формы, шероховатости и расположения поверхностей деталей машин

2.1. Шероховатость поверхности и еe нормирование

На поверхности детали после еe обработки остаются следы от кромок режущего инструмента в виде неровностей и гребешков, близко расположенных друг от друга. Шероховатостью поверхности называется совокупность неровностей с относительно малыми шагами, выделенная на базовой длине (L). Шероховатость поверхностей влияет на эксплуатационные свойства деталей машин и механизмов. В подвижных посадках за счет износа поверхностей увеличивается зазор. В соединениях с натягом ослабляется прочность соединения и величина натяга за счет смятия гребешков. Шероховатость влияет на герметичность соединения, коррозионную стойкость, усталостную прочность и другие качественные показатели изделия.

Для нормирования шероховатости поверхностей по ГОСТ 2789 установлено (рис. 2.1) шесть параметров: три высотных (Rа; Rz; R_max), два шаговых (Sm; S) и параметр относительной опорной длины профиля (tp) [1, 4, 11, 12].

Рис. 2.1. Профилограмма шероховатости поверхности

Характеристика параметров шероховатости:

Rа − среднее арифметическое отклонение профиля, мкм:

,

где y_i – расстояние между любой точкой профиля и средней линией m, cредняя линия имеет форму номинального профиля и проводится так, что в пределах базовой длины среднее квадратическое отклонение профиля до этой линии минимально;

n – количество рассматриваемых точек профиля на базовой длине L;

Rz – высота неровностей профиля по 10-ти точкам, мкм:

,

где H_imax; H_imin –высота наибольшего выступа и глубина наибольшей впадины, мкм;

R_max – наибольшая высота профиля − расстояние между линией выступов и линией впадин, мкм;

S_m – средний шаг неровностей профиля по средней линии, мкм:

S_m =(∑ S_mi) /n;

S – средний шаг местных выступов профиля, мкм:

S =(∑ S_i ) /n,

где n –количество шагов в пределах базовой длины;

t_p – относительная опорная длина профиля:

t_p = (100% ∑ b_i ) /L,

где p – уровень сечения профиля в % − это расстояние между линией выступов и линией пересекающей профиль, эквидистантно линии выступов, за 100% принимается R_max;

b_i – длина отрезка, отсекаемая на заданном уровне в материале, мм;

L– базовая длина, мм.

Направления неровностей обработки зависят от метода и технологии изготовления, влияют на работоспособность, износостойкость и долговечность изделия. Условные обозначения направления неровностей (см. табл. 2.1) указывают на чертеже при необходимости.

Таблица 2.1

Условное обозначение направлений неровностей

Тип направления неровностей	Обозначение	Тип направления неровностей	Обозначение
П араллельное		Произвольное	M
П C ерпендикулярное		Круговое
П ерекрестное		Радиусное	R

Нормирование шероховатости поверхности по ГОСТ 2789 выполнено с учетом международных стандартов.

Выбор параметров производится с учетом эксплуатационных свойств поверхности. Предпочтительным принят параметр Ra  среднее арифметическое отклонение профиля, так как он определяет шероховатость по всем точкам профиля. Средняя высота неровностей по 10 точкам Rz используется в тех случаях, когда нельзя измерить Ra на приборах типа профилометр путем ощупывания поверхности алмазной иглой. Шаговые параметры влияют на виброустойчивость, сопротивление в волноводах и электропроводность в электротехнических деталях. Параметр t_p необходимо учитывать при высоких требованиях к контактной жесткости и герметичности [11].

В ГОСТ 2789-59 предусматривалось 14 классов шероховатости в порядке уменьшения значений параметров. В сравнительной табл. 2.2 даны соотношения между классами шероховатости и другими высотными параметрами. С 1983 года для всех классов введен ряд значений Ra предпочтительного применения по 1-му варианту.

Таблица 2.2