2. Точність форми і шершавість деталей.

2.1 Взаємозамінність за формою і розташуванням поверхонь.

Деталі характеризують не тільки точністю лінійних розмірів, а і точністю форм профілів, поверхонь і їх взаємним розташуванням. Вони завжди відрізняються від ідеально точних профілів і поверхонь, заданих на кресленнях і в технічній документації. Виготовлені деталі відрізняються від ідеальних внаслідок неточності обробки, неоднорідності матеріалу, остаточних напружень, тощо. Це суттєво впливає на працевитрати та якість збирання, роботоспроможність, надійність і тривалість роботи виробу, може викликати вібрацію, шум, нерівномірний і підвищений знос в рухомих з’єднаннях, а в нерухомих – нерівномірний натяг, спотворення сусідніх поверхонь і зменшення міцності з’єднання, порушення центрування, герметичності, тощо. Щоб забезпечити необхідну робото-спроможність виробів і взаємозамінність їх деталей, обмежують величину відхилень від точних форм профілів і поверхонь, їх взаємного розташування. Для такого обмеження встановлюють відповідні допуски, перелік і умовні позначення яких наведені в таблиці 2.1.

Реальна поверхня виготовленої деталі обмежує і відділяє деталь від навколишнього середовища. Реальний профіль отримують при перерізі реальної поверхні площиною. Вони відрізняються від ідеальних.

Номінальна поверхня – це ідеальна геометрична поверхня, форма якої задана кресленнями або іншою технічною документацією. Номінальний профіль утворюють перерізом, він належить номінальній поверхні. З ними порівнюють реальні поверхні і профілі, умовно притуляючи їх до деталей. При цьому визначають величину відхилень реальної поверхні чи профілю від номінальних; вони мусять бути меншими від встановлених допусків у придатних деталей. Відхилення прийнято позначати Δ, а допуск – Т на нормованій ділянці L. Шершавість поверхні не включають у відхилення, а хвильовість включають і нормують додатково, якщо допуск хвильовості менше допуску форми.

2.2. Відхилення і допуски форми.

Номінальну поверхню чи профіль заданої форми притуляють до реальної поверхні чи профілю, щоб визначити точність її форми; їх називають прилягаючою поверхнею чи профілем; вони є базою для відрахування відхилень форми. Зокрема прилягаючою поверхнею може бути площина, циліндр, а прилягаючим профілем – пряма, коло, тощо.

Прилягаюча пряма (площина) прикладена до реального профілю (реальної поверхні) зовні матеріалу деталі так, щоб відхилення Δ від неї до найбільш віддаленої точки реального профілю (реальної поверхні) в межах нормованої ділянки було найменшим.

Група допуску	Вид допуску	Знак
Допуск форми	Допуск прямолінійності
	Допуск площинності
	Допуск круглості
	Допуск циліндричності
	Допуск профілю подовжнього перетину
Допуск розташування	Допуск паралельності
	Допуск перпендикулярності
	Допуск похилу
	Допуск співосності (неспівосності)
	Допуск симетричності
	Позиційний допуск
	Допуск пересічення осей
Сумарний допуск форми і розташування	Допуск радіального биття
	Допуск торцевого биття
	Допуск биття у заданому напрямку
	Допуск повного радіального биття
	Допуск повного торцевого биття
	Допуск форми заданого профіля
	Допуск форми заданої поверхні

Відхилення від прямолінійності Δ – найбільша відстань від точок реального профілю 1 до прилягаючої прямої 2 в межах нормованої ділянки L (рис 2.1). Поодинокими випадками с випуклість і увігнутість (рис 2.1 д). Відхилення від площинності Δ – найбільша відстань від точок реальної поверхні 1 до прилягаючої площини 2 в межах нормованої ділянки L₁ х L₂ (рис 2.1, д); поодинокими випадками також можуть бути випуклість і увігнутість поверхні.

Допуск прямолінійності (площинності) Т – найбільше припустиме значення відхилення від прямолінійності (площинності): Δ≤Т.

Поле допуску прямолінійності (площинності) – область на площині (в просторі) обмежена прилягаючою і паралельною до неї прямою (площиною) на відстані допуску Т від прилягаючою. На рисунок 2.1 а...в, д паралельні прилягаючі позначені штриховими лініями. Між ними в цій області мусять знаходитись всі точки реального профілю чи поверхні 1. Допуски встановлюють в шістнадцяти ступенях точності, вони збільшуються в 1,6 рази (Ra5) при переході до більшого ступеню (меншої точності). Рівні відносної геометричної, точності, які характеризують співвідношенням між допуском форми і допуском розміру (див. таблицю 1.9.) рекомендовано стандартом такі:

А – нормальна відносна геометрична точність, коли для допуску форми використовують 60 % від допуску розміру;

В – підвищена відносна геометрична точність, коли для допуску форми використовують 40 % від допуску розміру;

С – висока точність, для допуску форми використовують 25 % від допуску розміру.

Рисунок 2.1. Види відхилень і допусків форми:

а) відхилення профілю від прямолінійності; б) випуклість; в) увігнутість; г) позначення на кресленні допуску прямолінійності; д) відхилення від площинності; е) позначення на кресленні допуску площинності; ж) прилягаюче коло до вала і відхилення від круглості: з) те ж, до отвору; и) овальність; к) відхилення від круглості; л) відхилення від циліндричності; м) відхилення профілю подовжнього перетину; н) конусність; о) бочко подібність; п) сідлоподібність; р) позначення на кресленні допуску круглості; с) те ж, для циліндричності; т) те ж, для профілю подовжнього перетину; 1- реальний профіль або площина; 2 – прилягаюча (номінальна) пряма, площина, профіль чи поверхня.

Таблиця 2.2 Допуски площинності і прямолінійності

Довжина нормованої ділянки L, мм	Ступінь точності
	1	2	3	4	5	6	7	8
	Допуск Т, мкм
До 10	0,25	0,4	0,6	1	1,6	2,5	4	6
Більше 10 до 16	0,3	0,5	0,8	1,2	2	3	5	8
«16» до 25	0,4	0,6	1	1,6	2,5	4	6	10
«25» до 40	0,5	0,8	1,2	2	3	5	8	12
«40» до 63	0,6	1	1,6	2,5	4	6	10	16
«63» до 100	0,8	1,2	2	3	5	8	12	20
«100» до 160	1	1,6	2,5	4	6	10	16	25
«160» до 250	1,2	2	3	5	8	12	20	30
«250» до 400	1,6	2,5	4	6	10	16	25	40
«400» до 630	2	3	5	8	12	20	30	50
«630» до 1000	2,5	4	6	10	16	25	40	60

Закінчення таблиці 2.2

Довжина нормованої ділянки L, мм	Ступінь точності
	9	10	11	12	13	14	15	16
	Допуск Т, мкм
До 10	10	16	25	40	60	100	160	250
Більше 10 до 16	12	20	30	50	80	120	200	300
«16» до 25	16	25	40	60	100	160	250	400
«25» до 40	20	30	50	80	120	200	300	500
«40» до 63	25	40	60	100	160	250	400	600
«63» до 100	30	50	80	120	200	300	500	800
«100» до 160	40	60	100	160	250	400	600	1000
«160» до 250	50	60	120	200	300	500	800	1200
«250» до 400	60	100	160	250	400	600	1000	1600
«400» до 630	80	120	200	300	500	800	1200	2000
«630» до 1000	100	| 160	250	400	600	1000	1600	2500

Таблиця 2.3. Допуски Т (мкм) площинності, прямолінійності і паралельності за рівнями відносної геометричної точності в залежності від квалітету

Квалітет допуску розміру	Рівень відносної точності	Номінальні розміри, мм
		до 3	від 3 до 10	від 10 до 18	від 18 до 30	від 30 до 50	від 50 до 120	від 120 до 250	від 250 до 400	від 400 до 630	від 630 до 1000	від 1000 до 1250
6	А	4	5	6	8	10	12	16	20	25	30	40
	B	2,5	3	4	5	6	8	10	12	16	20	25
	C	1,6	2	2,5	3	4	5	6	8	10	12	16
7	А	6	8	10	12	16	20	25	30	40	50	60
	B	4	5	6	8	10	12	16	20	25	30	40
	C	2,5	3	4	5	6	8	10	12	16	20	25
8	А	10	12	16	20	25	30	40	50	60	80	100
	B	6	6	10	12	16	20	25	30	40	50	60
	C	4	5	6	8	10	12	16	20	25	30	40
9	А	16	20	25	30	40	50	60	80	100	120	160
	B	10	12	16	20	25	30	40	50	60	80	100
	C	6	8	10	12	16	20	25	30	40	50	60
10	А	25	30	40	50	60	80	100	120	120	200	250
	B	16	20	25	30	40	50	60	80	100	120	160
	C	10	12	16	20	25	30	40	50	60	80	100
11	А	40	50	60	80	100	120	160	200	250	300	400
	B	25	30	40	50	60	80	100	120	160	200	250
	C	16	20	25	ЗО	40	50	60	80	100	120	160
12	А	60	80	100	120	160	200	250	300	400	500	600
	B	40	50	60	80	100	120	160	200	250	300	400
	C	25	30	40	50	60	80	100	120	160	200	250

В технічних умовах на виготовлення деталі записують: «Допуск прямолінійності 0,08 мм на довжині 100мм» – це відповідає 11 ступеню точності (див. таблицю 2.2). На робочому кресленні цю вимогу позначають прямокутною рамкою 3, з’єднаною стрілкою з профілем деталі (рисунок 2.1, г). Ліворуч в рамці вписаний умовний знак допуску прямолінійності, праворуч – чисельне значення допуску (0,08 мм). Висота рамки два рази більша шрифту. Після допуску через косу лінію, що не торкається рамки, можуть записувати габарити нормованої ділянки, як, наприклад на рисунку 2.1 е, після чисельного значення допуску площинності 0,1 мм записані розміри нормованої ділянки 160x160мм.

Щоб оцінити точність форми обертання реальної поверхні, до її поперечного перерізу притуляють прилягаюче коло. Воно мусить мати найменший діаметр 2r, якщо описане навколо реального профілю 1 зовнішньої поверхні обертання поперечного перерізу вала (рисунок 2.1, ж). Вписане в реальний профіль внутрішньої поверхні обертання, прилягаюче коло мусить мати найбільший діаметр 2r щоб щільно притулятися зсередини до поперечного перерізу реального отвору 1 (рисунок 2.1, з).

Відхилення від круглості Δ визначають як найбільшу відстань від точок реального профілю 1 до прилягаючого номінального кола 2. Поодинокими випадками можуть бути овальність (рисунок 2.1, и) і огранка, коли реальний профіль 1 є багатогранною фігурою (рисунок 2.1, к). Огранку розрізняють за кількістю граней. При овальності, коли найбільший dmax і найменший діаметр dmin перпендикулярні, відхилення від круглості Δ = (dmax – dmin) /2.

Допуск круглості Т – найбільше припустиме відхилення від круглості: Δ≤Т.

Відхилення від циліндричності Δ – найбільша відстань від точок реальної поверхні обертання 1 до прилягаючого номінального циліндра 2 в межах нормованої ділянки L . Можуть бути як зовнішні поверхні обертання вала, як на рисунку 2.1. л, так і внутрішні поверхні – отвори. В поперечних перерізах циліндра можна виявити відхилення від круглості, наприклад овальність і огранку. В подовжньому січенні площиною, яка проходить через вісь циліндра, можна виявити відхилення профілю подовжнього перетину циліндра.

Відхилення профілю, подовжнього перетину Δ – найбільша відстань від точок реального профілю 1 подовжнього перетину циліндра, до відповідної прилягаючої прямої 2 в межах нормованої ділянки L (рисунок 2.1, м). Зокрема, поодинокими випадками відхилення профілю подовжнього перетину можуть бути конусність, бочкоподібність і сідлоподібність (рисунок 2.1, н, о, п).

Допуск профілю подовжнього перетину – найбільше припустиме відхилення профілю подовжнього перетину: Δ≤Т. Відповідні поля допуску знаходяться в площині перетину, що проходить через вісь циліндричної поверхні, симетричні цій осі і обмежені двома парами паралельних прямих; відстані між кожною з цих паралельних прямих в парі дорівнює допуску профілю подовжнього перетину Т.

Допуск циліндричності – найбільше припустиме відхилення від циліндричності: Δ≤Т.

Поле допуску циліндричності – область в просторі, обмежена двома співвісними циліндрами, поверхні яких знаходяться одна від одної на відстані допуску циліндричності Т ( діаметр внутрішнього циліндра менше зовнішнього на 2Т).

Приклади позначення на кресленнях допусків круглості, циліндричності і профілю подовжнього перетину наведені на рисунку 2.1, р, с, т. В першу частину прямокутної рамки 3 вписані умовні позначення, що означають вид допуску форми (див. таблицю 2.1), в другу – числове значення допуску (таблиця 2.4).

Таблиця 2.4. Допуски циліндричності, круглості та профілю подовжнього перетину.

Довжина нормованої ділянки L, мм	Ступінь точності
	1	2	3	4	5	6	7	8
	Допуск Т, мкм
До 3	0,3	0,5	0,8	1,2	2	3	5	8
Більше 3 до 10	0,4	0,6	1	1,6	2,5	4	6	10
«10» до 18	0,5	0,8	1,2	2	3	5	8	12
«18» до 30	0,6	1	1,6	2,5	4	6	10	16
«30» до 50	0,8	1,2	2	3	5	8	12	20
«50» до 120	1	1,6	2,5	4	6	10	16	25
«120» до 250	1,2	2	3	5	8	12	20	30
«250» до 400	1,6	2,5	4	6	10	16	25	40
«400» до 630	2	3	5	8	12	20	30	50
«630» до 1000	2,5	4	6	10	16	25	40	60
«1000» до 1600	3	5	8	12	20	30	50	80

Продовження Таблиці 2.4.

Довжина нормованої ділянки L, мм	Ступінь точності
	9	10	11	12	13	14	15	16
	Допуск Т, мкм
До 3	12	20	30	50	80	120	200	300
Більше 3 до 10	16	25	40	60	100	160	250	400
«10» до 18	20	30	50	80	120	200	300	500
«18» до 30	25	40	60	100	160	250	400	600
«30» до 50	30	50	80	120	200	300	500	800
«50» до 120	40	60	100	160	250	400	600	1000
«120» до 250	50	80	120	200	300	500	800	1200
«250» до 400	60	100	160	250	400	600	1000	1600
«400» до 630	80	120	200	300	500	800	1200	2000
«630» до 1000	100	160	250	400	600	1000	1600	2500
«1000» до 1600	120	200	300	500	800	1200	2000	3000

Основною причиною овальності циліндра може бути биття токарного верстата, на якому проточували циліндричну поверхню; причиною конусності - неспівосність шпинделя і задньої бабки токарного верстата, знос різця. Причиною бочкоподібності може бути знос шийки гнучкого вала в підшипнику ковзання, який не нахиляється відслідковуючи прогин вала.