Методичка. Шероховатость поверхности. МУ к лабораторной работе 5

1. Цель работы

Цель лабораторной работы:

а) изучение параметров шероховатости поверхности деталей;

б) получение навыков обработки профилограммы, полученной на профилографе – профилометре, и определение по ней характеристик параметров шероховатости, вывод о годности детали.

в) изучение работы профилометра, определение на профилометре параметра Ra для выданной детали с последующим выводом о годности данной детали.

2. Общие сведения

Шероховатость поверхности регламентируется следующими стандартами:

ГОСТ 2789 – 73*. Шероховатость поверхности. Параметры и характеристики.

ГОСТ 25142 – 73. Шероховатость поверхности. Термины и определения.

ГОСТ 2.309 – 73. ЕСКД. Обозначение шероховатости поверхностей.

2.1. Шероховатость поверхности и ее влияние на работу деталей машин

В процессе формообразования деталей на их поверхности появляется шероховатость – совокупность микронеровно-

стей (чередующихся выступов и впадин) с относительно малыми расстояниями между их вершинами (шагами).

Шероховатость может быть следом от резца или другого режущего инструмента, копией неровностей форм или штампов, может появляться вследствие вибраций, возникающих при резании, а также в результате действия других факторов.

4

Влияние шероховатости на работу деталей машин многообразно:

-степень шероховатости поверхности может нарушать характер сопряжения деталей из-за смятия или интенсивного износа микронеровностей профиля;

-шероховатость поверхности разрушает контактирующие с ней различного рода уплотнения;

-неровности, являясь концентраторами напряжений, снижают усталостную прочность деталей;

-шероховатость влияет на герметичность соединений, на качество гальванических и лакокрасочных покрытий;

-шероховатость влияет на точность измерения деталей;

-коррозия металлов возникает и распространяется быстрее на грубо обработанных поверхностях.

2.2. Параметры, установленные ГОСТ 2789 – 73 для количественной оценки и нормирования шероховатости

Шероховатость поверхности оценивается по неровностям профиля, получаемого путем сечения реальной поверхности плоскостью, перпендикулярной к ней (рис. 1).

Для оценки шероховатости поверхности ее рассматривают в пределах ограниченного участка, длина которого называется

базовой длиной - ℓ.

Числовые значения базовой длины выбирают из ряда: 0,01; 0,03; 0,08; 0,25; 0,8; 2,5; 8; 25мм.

Базой для отсчета отклонений профиля является средняя линия профиля m-m - линия, имеющая форму номинального профиля и проведенная так, что в пределах базовой длины среднее квадратичное отклонение профиля от этой линии минимально:

ΣFвпад. = ΣFвыст., т.е. должно быть обеспечено равенство суммы площадей выступов и впадин, определенных по профилограмме относительно средней линии.

5

ℓ

Рис. 1. Профилограмма шероховатости поверхности

Параметры шероховатости условно делятся на три основные группы: высотные, шаговые и параметр формы.

2.2.1. Параметры шероховатости в направлении высоты неровностей профиля (высотные параметры)

1). Среднее арифметическое отклонение профиля.

Ra – среднее арифметическое из абсолютных значений отклонений профиля в пределах базовой длины:

где ℓ – базовая длина; n – число выбранных точек профиля на базовой длине; у – расстояние между любой точкой профиля и средней линией.

Нормируется от 0,008 до 100 мкм (табл. 1 приложения 1).

2). Высота неровностей профиля по десяти точкам.

Rz – сумма средних абсолютных значений высот пяти наи-

где уpi – высота i-го наибольшего выступа; уvi – глубина i-й наибольшей впадины профиля.

6

Нормируется от 0,025 до 1000 мкм (табл. 1 приложения 1).

3). Наибольшая высота неровностей профиля.

Rmax – расстояние между линией выступов и линией впадин профиля в пределах базовой длины ℓ. Линия выступов профиля – линия, проходящая через высшую точку профиля, линия впадин – линия, проходящая через низшую точку профиля, эквидистантно средней линии, в пределах базовой длины.

Нормируется от 0,025 до 1000 мкм (табл. 1 приложения 1).

2.2.2. Параметры шероховатости в направлении длины профиля (шаговые параметры)

1). Средний шаг неровностей профиля.

Sm – среднее значение шага неровностей профиля в пределах базовой длины.

Sm = 1 ∑n Smi , мм

n i =1

где Smi – шаг неровностей – отрезок средней линии, заключенный между точками пересечения смежных выступов и впадин профиля со средней линией,

n – число шагов в пределах базовой длины.

Нормируется от 0,002 до 12,5мм ( табл. 1 приложения 1).

2). Средний шаг местных выступов профиля.

S – среднее значение шага местных выступов профиля в пределах базовой длины.

S= 1 ∑n Si ,мм n i =1

где Si – шаг местных выступов профиля, равный длине отрезка средней линии между проекциями на нее двух наивысших точек соседних местных выступов профиля, n – число шагов неровностей по вершинам в пределах базовой длины.

Нормируется от 0,002 до 12,5 мм (табл. 1 приложения 1).

7

2.2.3. Параметр шероховатости, связанный с формой неровностей профиля (параметр формы)

Относительная опорная длина профиля.

сумма длин отрезков bi в пределах базовой длины, отсекаемых на заданном уровне р в материале профиля линией, проведенной эквидистантно средней линии.

р – уровень сечения профиля – расстояние между лини-

ей выступов профиля и линией, пересекающей профиль эквидистантно линии выступов (задается в процентах от значения

Rmax ), рис.1.

Значение уровня сечения профиля р выбирают из ряда: 5; 10; 15; 20; 25; 30; 40; 50; 60; 70; 80; 90% от Rmax.

Значение относительной опорной длины профиля выбирают из ряда: 10; 15; 20; 25; 30; 40; 50; 60; 70; 80; 90%.

2.3. Обозначения шероховатости поверхности на чертеже

В чертежах требования к шероховатости поверхности устанавливаются в определенном порядке, с помощью условных обозначений. Структура обозначения шероховатости поверхности показана на рис. 2 («новое» обозначение, введенное с 2004 года по ГОСТ 2.309 – 73, прил. 3) и существовавшее ранее обозначение – на рис. 3, «старое».

2.3.1. Знак, применяемый для обозначения шероховатости на чертеже:

- основной знак, соответствующий обычному условию нормирования шероховатости, когда метод обработки поверхности чертежом не регламентируется.

- знак, соответствующий поверхности, образованной только удалением слоя материала.

8

- - знак, соответствующий поверхности, которая не подвергается по данному чертежу механической обработке, т.е. поверхность остается в состоянии поставки (литье, ковка, прокат, штамповка и др.), без указания параметра шероховатости или с указанием значения параметра.

2.3.2. Требования к шероховатости поверхности устанавливаются:

Указанием числового значения нормируемого парамет-

ра. Числовое значение какого-либо параметра шероховатости указывается после условного обозначения (символа) параметра под полкой знака (рис. 2) – «новое» обозначение; в «старом» обозначении – внутри знака (рис. 3).

При указании нескольких параметров шероховатости они приводятся в определенной последовательности сверху вниз: сначала указываются высотные параметры (Ra, Rz, Rmax), потом шаговые (Sm, S) и последним – параметр формы tp.

Числовое значение параметра может быть указано следующим образом:

1)одно число, соответствующее максимальному (для параметра tp – минимальному) значению параметра;

2)два предельных значения, определяющих диапазон допускаемой шероховатости, размещенных в две строки (в верхней строке – максимальное значение, в нижней – минимальное);

3)номинальное значение параметра с предельными отклонениями от него, (предельные отклонения указываются в %, выбираются из ряда: 10, 20, 40).

9

Числовое значение базовой длины для параметров Sm, S, tp указывается всегда и выбирается из соответствующего ряда п.2.2.;

для параметров Ra, Rz, Rmax значения базовой длины в требованиях к шероховатости могут не указываться, если эти параметры определены на базовой длине в соответствии с табл. 2 справочного приложения 1 (ГОСТ 2789 – 73*).

Указывается числовое значение базовой длины перед параметром шероховатости и отделено наклонной чертой (/) рис.2 или под полкой знака рис.3.

Вид обработки поверхности указывают в обозначении шероховатости только в тех случаях, когда он является единственно возможным для получения требуемого качества по-

верхности: шлифование, полирование, чистовое точение, фрезерование, хонингование и т.д.

Типы направлений неровностей поверхности.

В ответственных случаях устанавливаются требования к направлению неровностей обработки, под которым понимается условное изображение рисунка, образованного режущим инструментом на поверхности детали.

Стандартизованные типы направлений неровностей и их обозначения приведены в табл.3 приложения 1.

2.4. Выбор параметров для нормирования шероховатости

Выбор параметров для нормирования шероховатости должен производиться с учетом требуемых эксплуатационных свойств поверхности.

Основными параметрами для обеспечения свойств поверхности в большинстве случаев являются высотные параметры. Из высотных параметров шероховатости наиболее информативен параметр Ra, который и определен стандартом как предпочтительный.

11