5. ОБОЗНАЧЕНИЕ ШЕРОХОВАТОСТИ ПОВЕРХНОСТЕЙ
5.1. Параметры шероховатости поверхностей
На поверхности детали есть микронеровности различной формы и размера, т. е. поверхность детали шероховатая.
Шероховатость поверхности – это совокупность неровностей с относительно малыми шагами, измеряемая на определенной базовой длине.
Шероховатость поверхности является одной из основных геометрических характеристик качества поверхности деталей и оказывает влияние на эксплуатационные показатели. В условиях эксплуатации машины или прибора внешним воздействиям, в первую очередь, подвергаются поверхности их деталей. Износ трущихся поверхностей, зарождение трещин усталости, смятие, коррозионное и эрозионное разрушения, разрушение в результате кавитации и др. – это процессы, протекающие на поверхности деталей и в некотором прилегающем к поверхности слое. Естественно, что придание поверхностям деталей специальных свойств способствует существенному повышению показателей качества машин в целом и, в первую очередь, показателей надежности.
Качество поверхности является одним из важнейших факторов, обеспечивающих высокие эксплуатационные свойства деталей машин и приборов (долговечность и надежность в работе) и обусловливается свойствами металла и методами обработки.
Шероховатость поверхности, согласно требованиям ГОСТа 2789–73*, оценивают шестью параметрами:
высотными Ra, Rz, Rmax, где Ra – среднее арифметическое отклонение профиля (среднее арифметическое абсолютных значений отклонений профиля у1, у2, … , уп в пределах базовой длины l); Rz – высота неровностей профиля по 10 точкам (сумма средних арифметических абсолютных отклонений высот пяти наибольших выступов профиля и глубин пяти наиболее глубоких впадин профиля в пределах базовой длины); Rmax – максимальная высота неровностей профиля;
шаговыми Sm, S, tp, где Sm – средний шаг неровностей; S – средний шаг неровностей по вершинам; tp – относительная опорная длина.
135
Чем меньше значение параметра Ra и Rz, тем меньшие неровности образует профиль поверхности (рис. 128), тем меньше величина шероховатости, т. е. более качественно обработана поверхность.
Рис. 128. Профиль шероховатости поверхности
При обозначении шероховатости параметр Ra является пред-
почтительным. Нормальные значения средних арифметических отклонений профиля Ra следует выбирать из табл. 46, а нормальные значения высоты неровностей профиля по 10 точкам Rz и наибольшей высоты неровностей профиля Rmax – из табл. 47.
Таблица 46
Среднее арифметическое отклонение профиля Ra по ГОСТу 2789–73, мкм
100 |
10,0 |
1,00 |
0,100 |
0,010 |
80 |
8,0 |
0,80 |
0,080 |
0,008 |
63 |
6,3 |
0,63 |
0,063 |
– |
50 |
5,0 |
0,50 |
0,050 |
– |
40 |
4,0 |
0,40 |
0,040 |
– |
32 |
3,2 |
0,32 |
0,032 |
– |
25 |
2,5 |
0,25 |
0,025 |
– |
20 |
2,0 |
0,20 |
0,020 |
– |
16,0 |
1,60 |
0,160 |
0,016 |
– |
12,5 |
1,25 |
0,125 |
0,012 |
– |
Примечание. Предпочтительные значения параметров подчеркнуты.
136
Таблица 47
Высота неровностей профиля по 10 точкам Rz и наибольшая высота неровностей профиля Rmax по ГОСТу 2789–73, мкм
– |
1000 |
100 |
10,0 |
1,00 |
0,100 |
– |
800 |
80 |
8,0 |
0,80 |
0,080 |
– |
630 |
63 |
6,3 |
0,63 |
0,063 |
– |
500 |
50 |
5,0 |
0,50 |
0,050 |
– |
400 |
40 |
4,0 |
0,40 |
0,040 |
– |
320 |
32 |
3,2 |
0,32 |
0,032 |
– |
250 |
25,0 |
2,5 |
0,25 |
0,025 |
– |
200 |
20,0 |
2,0 |
0,20 |
– |
1600 |
160 |
16,0 |
1,60 |
0,160 |
– |
1250 |
125 |
12,5 |
1,25 |
0,125 |
– |
Примечание. Предпочтительные значения параметров подчеркнуты.
При нормировании требований к шероховатости поверхности параметрами Ra, Rz, и Rmax базовую длину в обозначении шероховатости не приводят, если она соответствует указанной в табл. 48 по ГОСТу 2789–73 для выбранного значения.
Таблица 48
Соотношение значений параметра Ra, Rz, Rmax и базовой длины l
l, мм |
Ra, мкм |
Rz = Rmax, мкм |
0,08 |
До 0,025 |
До 0,10 |
0,25 |
Свыше 0,025 до 0,4 |
Свыше 0,10 до 1,6 |
0,8 |
Свыше 0,4 до 3,2 |
Свыше 1,6 до 12,5 |
|
|
|
2,5 |
Свыше 3,2 до 12,5 |
Свыше 12,5 до 50 |
|
|
|
8,0 |
Свыше 12,5 до 100 |
Свыше 50 до 400 |
|
|
|
Для определения параметров шероховатости поверхности детали с натуры при эскизировании или чтении чертежей следует руководствоваться рекомендациями, приведенными в табл. 49.
В табл. 50 приведены некоторые типовые поверхности деталей, при обработке которых должна быть образована поверхность с определенными параметрами шероховатости.
Условные обозначения направления неровностей должны соответствовать ГОСТу 2789–73 и приведённым в табл. 51.
137
Таблица 49
Приближённое определение параметров шероховатости поверхности деталей с натуры
|
Внешние признаки |
Назначение поверхности |
Параметр |
|
поверхности |
Ra, мкм |
|
|
|
||
|
Поверхность не подвергалась |
Наружные и внутренние несо- |
Без пара- |
|
механической обработке |
прикасающиеся поверхности |
метров |
|
|
корпусов, крышек, фланцев и т. п. |
|
|
Наповерхностизаметныне- |
Несоприкасающиеся поверх- |
Менее 50 |
|
вооружённымглазомгрубые |
ности деталей, требующие ме- |
до 6,3 |
|
следырежущегоинструмента |
ханической обработки |
|
|
Наповерхностислабозаметны |
Соприкасающиесяповерхности |
Менее 6,3 |
|
следырежущегоинструмента |
зубчатыхколёс, крепёжныхрезьб |
до 1,6 |
|
Следы обработки не заметны |
Сопрягаемые поверхности де- |
Менее 1,6 |
|
невооружённым глазом |
талей (посадки). Рабочие по- |
до 0,2 |
|
|
верхности ходовых резьб |
|
|
Поверхности зеркальные |
Рабочие поверхности деталей |
Менее 0,2 |
|
|
двигателей, приборов |
до 0,012 |
|
|
|
Таблица 50 |
|
Шероховатость поверхности Ra (мкм) элементов деталей |
||
|
|
|
|
|
Элемент детали |
Шерохова- |
|
|
тость |
||
|
|
|
|
Нерабочие контуры деталей. Поверхности деталей, устанавли- Rz = 320÷160 ваемых на бетонных, кирпичных и деревянных основаниях
Отверстия на проход крепежных деталей. Выточки, проточки. Rz = 80 Отверстия масляных каналов на силовых валах. Кромки детали под сварные швы. Опорные поверхности пружин сжатия. Подошвы станин, корпусов, лап
Внутренний диаметр шлицевых соединений (не шлифованных). Rz = 40 Свободные несопрягаемые торцовые поверхности валов, муфт, втулок. Поверхности головок винтов
Торцовые поверхности под подшипники качения. Поверхности Rz = 20 втулок, колец, ступиц, прилегающие к другим поверхностям, но не являющиеся посадочными. Нерабочие торцы валов, втулок, планок.
Шейки валов 12-го квалитета диаметром 80–500 мм. Поверхности от- верстий12-гоквалитетадиаметром18–500 мми11-гоквалитета
Нерабочие торцовые поверхности зубчатых и червячных колес и Rz = 40÷10 звездочек. Канавки, фаски, выточки, зенковки, закругления и т. п.
Болты и гайки нормальной и повышенной точности (кромерезьбы)
138
Продолжение табл. 50 |
||
|
|
|
Элемент детали |
Шерохова- |
|
тость |
||
|
||
Шаровые поверхности ниппельных соединений. Канавки под уплот- |
3,2 |
|
нительные резиновые кольца для подвижных и неподвижных торцовых |
|
|
соединений. Радиусы скруглений на силовых валах. Поверхности осей |
|
|
дляэксцентриков. Опорныеплоскостиреек. Поверхностивыступающих |
|
|
частей быстровращающихся деталей. Поверхности направляющих типа |
|
|
«ласточкин хвост». Опорные плоскости реек. Шейки валов 9–го квали- |
|
|
тета диаметром 80–500 мм, 11-го квалитета диаметром 3–30 мм. По- |
|
|
верхности отверстий 7-го квалитета диаметром 180–500 мм, 9-го квали- |
|
|
тетадиаметром18–360 мм, 11-гоквалитетадиаметром1–10 мм |
|
|
Наружные диаметры шлицевого соединения. Отверстия пригоняемых |
1,6 |
|
и регулируемых соединений (вкладыши подшипников и др.) с допуском |
|
|
зазора-натяга 25–40 мкм. Цилиндры, работающие с резиновыми манже- |
|
|
тами. Отверстия подшипников скольжения. Трущиеся поверхности ма- |
|
|
лонагруженных деталей. Посадочные поверхности отверстий и валов |
|
|
под неподвижные посадки. Трущиеся поверхности малонагруженных |
|
|
деталей. Рабочие поверхности дисков трения. Шейки валов 6-го квали- |
|
|
тета диаметром 120–500 мм, 8-го квалитета диаметром 6–80 мм. По- |
|
|
верхности отверстий 6-го квалитета диаметром 50–500 мм, 7-го квали- |
|
|
тетадиаметром10–180 мм, 9-гоквалитетадиаметром1–18 мм |
|
|
Поверхности зеркала цилиндров, работающих с резиновыми ман- |
0,8 |
|
жетами. Торцовые поверхности поршневых колес при диаметре не |
|
|
менее 240 мм. Валы в пригоняемых и регулируемых соединениях с |
|
|
допуском зазора-натяга 7–25 мкм. Трущиеся поверхности нагружен- |
|
|
ных деталей. Посадочные поверхности 7-го квалитета с длительным |
|
|
сохранением заданной посадки: оси эксцентриков, точные червяки, |
|
|
зубчатые колеса. Сопряженные поверхности бронзовых зубчатых |
|
|
колес. Рабочие шейки распределительных валов. Штоки и шейки ва- |
|
|
лов в уплотнениях. Шейки валов 5-го квалитета диаметром 30–500 мм, |
|
|
6-го квалитета диаметром 10–120 мм. Поверхности отверстий 6-го |
|
|
квалитета диаметром3–50 мм, 6-го квалитета диаметром 1–10 мм |
|
|
Шейки валов 5-го квалитета диаметром свыше 1 до 30 мм, 6-го |
0,4 |
|
квалитета диаметром от 1 до 10 мм. Валы в пригоняемых и регули- |
|
|
руемых соединениях (шейки шпинделей, золотники) с допусками |
|
|
зазора-натяга 16–25 мкм. Отверстия пригоняемых и регулируемых |
|
|
соединений (вкладыши подшипников) с допуском зазора-натяга |
|
|
4–7 мкм. Трущиеся элементы сильно нагруженных деталей. Цилин- |
|
|
дры, работающие с поршневыми кольцами |
|
|
Поверхности деталей, работающих на трение, от износа которых |
0,2 |
|
зависит точность работы механизма |
|
|
139
|
|
|
|
|
|
Окончание табл. 50 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Элемент |
детали |
|
Шер хова- |
|
|
|
|
|
тость |
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Рабочие шейки валов прецизионных быс |
троходны |
х станко и |
0,1 |
|||
|
механизмов. Шейки валов в пригоняемых и регулируемых соеди- |
|
|||||
|
нениях с допуском зазора-натяга 2,5–6,5 мкм. Поверхности отвер- |
|
|||||
|
стий |
ригоняемых и регулируемых соединений с допуском зазора- |
|
||||
|
натяг |
до 2,5 мкм |
|
|
|
|
|
|
Зеркальные валики координатнорасточны |
х станков |
и др. |
0,05 |
|||
|
|
|
|
|
|
|
Таблица 51 |
|
Типы направлений и условные обозначения неровностей поверхности |
||||||
|
|
|
|
|
|
||
Тип направле- |
Схематичное |
Обозначе- |
Пояснение |
||||
|
ния неровно- |
изображение |
ние |
||||
|
стей |
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
||
|
Параллельно |
|
линии, |
изобра- |
|||||
Парал лельное |
жающей |
на |
|
чертеже |
поверх- |
||||
ность, к шероховатости которой |
|||||||||
|
|||||||||
|
устанавливаютсятребова ия |
||||||||
|
Перпендикулярно линии, |
изо- |
|||||||
Перпендику- |
браж ющей |
на чертеже по- |
|||||||
верхность, |
к |
шероховатости |
|||||||
лярное |
|||||||||
которой устанавливаются тре- |
|||||||||
|
|||||||||
|
бования |
|
|
|
|
|
|
||
|
Перекрещивание в двух направ- |
||||||||
Перекрещи- |
лениях наклонно к линии, |
изо- |
|||||||
бражающей на чертеже поверх- |
|||||||||
вающееся |
|||||||||
ность, к шероховатости которой |
|||||||||
|
|||||||||
|
устанавливаютсятребова ия |
||||||||
|
Различные направления по от- |
||||||||
|
ношению к линии, изображаю- |
||||||||
Произвольное |
щей |
а чертеже |
поверхность, к |
||||||
|
шеро оватости |
которой |
уста- |
||||||
|
навливаютсятребования |
|
|||||||
|
Приблизительно |
кругообразно |
|||||||
Кругообраз- |
по отношению к центру поверх- |
||||||||
ное |
ности, к шероховатости которой |
||||||||
|
устанавливаютсятребова ия |
||||||||
|
Приблизительно |
радиально по |
|||||||
Радиальное |
отнош ению к центру поверхно- |
||||||||
сти, |
к шероховатости |
которой |
|||||||
|
|||||||||
|
устанавливаютсятребова ия |
||||||||
140