книги из ГПНТБ / Лоповок Т.С. Волнистость поверхности и ее измерение

К Л А С С И Ф И К А Ц И Я Г Е О М Е Т Р И Ч Е С К И Х П А Р А М Е Т Р О В К А Ч Е С Т В А О Б Р А Б О Т А Н Н Ы Х П О В Е Р Х Н О С Т Е Й Д Е Т А Л Е Й М А Ш И Н

Детали машин ограничены замкнутыми поверхностями, состоящими из участков цилиндрических, плоских, конических, эвольвентных, сферических и других (видов поверхностей. Раз­ личают геометрическую поверхность, т. е. поверхность задан­ ной геометрической формы, не имеющей неровностей, їй по­ верхность реальную, т. е. поверхность, ограничивающую тело и отделяющую его от окружающей среды.

Реальные поверхности деталей машин получают в резуль­ тате их обработки или эксплуатации. Если реальные поверх­ ности подвергаются измерению, то участок, являющийся объ­ ектом измерения при оценке геометрических параметров, на­ зывается измеряемой поверхностью, а приближенное изобра­ жение реальной поверхности, получаемое в результате измере­ ния (из-за неизбежных погрешностей измерительных средств),

— измеренной поверхностью*.

Профилем поверхности (или профилем) называется линия пересечения поверхности с плоскостью. Различают геометри­ ческий, реальный и измеренный профили, получаемые при сечении плоскостью соответственно геометрической, реаль­ ной «и измеренной поверхностей.

На рис. 2 схематически представлены профили поперечного и продольного сечений цилиндрической детали.

Геометрический профиль характеризуется номинальным значением диаметра (D). Измеренный профиль, отображаю­ щий с определенной степенью достоверности реальный про­ филь, характеризуется линией, которая отделяет тело детали от окружающей среды (заштрихованная часть рисунка).

В общем случае все допускаемые отклонения геометричес­ ких параметров детали должны находиться между максима ль-

* Приведенные термины взяты из проекта стандарта «Шероховатость воверхности. Терминология».

Рис. 2. Геометрические и измеренные профили:

а — поперечного сечения; б — продольного сечения цилиндрической детали

Отклонение формы определяется по стандарту* как откло­ нения формы реальной поверхности или реального профиля от формы геометрической поверхности или геометрического профиля. Шероховатость поверхности при рассмотрения от­ клонений формы исключается.

Шероховатость поверхности определяется по стандарту** ка.к совокупность неровностей с относительно малыми шага­ ми, образующих рельеф поверхности и рассматриваемых в пределах участка, длина которого выбирается в зависимости от характера поверхности и равна базовой длине /.

Волнистость поверхности в Советском Союзе не стандар­ тизована, поэтому, естественно, не существует и ее стандарти­ зованного определения. Волнистость рассматривается сов­ местно с отклонениями формы, поскольку в определении от­ клонений формы по ГОСТ 10356—63 есть указание, что ше­ роховатость поверхности при рассмотрении отклонений фор­ мы исключается.

Ниже будут проанализированы различные варианты пред­ ложенных определений волнистости. Здесь же приводится оп­ ределение' волнистости, сформулированное нами по аналогии с определением шероховатости поверхности и с учетом вы­ сказываний исследователей в области качества поверхности, которое может быть оценено только как один из возможных вариантов.

С Волнистость поверхности — совокупность периодических неровностей с относительно большими шагами, рассматрива­ емых на участке, длина которого превышает нормированную базовую длину /, установленную для измерения шероховатости поверхности. /

Указанная классификация неровностей поверхности явля­ ется одной из разновидностей классификаций геометрических параметров поверхности, построенной по размерному принци­ пу. Она в значительной мере условна и далеко не исчерпы­ вает всего многообразия видов неровностей поверхности. Можно, например, отделить более тонкую структуру, чем структура, определяемая как «шероховатость поверхности»

Если предположить, что т, р, / — числа, определяющие условные границы отклонений формы, волнистости и шерохо­ ватости, то тригонометрический .ряд Фурье для поперечного сечения цилиндра будет, состоять из пяти членов и иметь ©ид:

где третий член — сумма гармоник, характеризующих откло- ] нения формы, четвертый — сумма гармоник, характеризую­ щих волнистость и пятый — сумма гармоник, характеризую­ щих шероховатость. Исследование геометрических парамет­ ров поверхностей на основе тригонометрического разложения лх профилей в ряд Фурье находит все более широкое при­ менение.

Использование аналитических методов гармонического анализа связано с проведением значительных вычислений, по­ этому разработаны различные технические приемы гармони­ ческого разложения для упрощения расчетов, обычно для 24 •ординат, позволяющих определить 11—1:2 первых' гармоник. Т Задача еще более облегчается применением гармонических анализаторов — приборов, позволяющих автоматизировать процесс определения гармоник. Гармонические анализаторы разработаны для гармонического разложения контура попе­ речного сечения цилиндрических деталей и основаны на ме­ ханическом, фотоэлектрическом, оптическом, электронном и других принципах.

Одна из наиболее простых и удачных .конструкций анали­ затора с применением фотоэлемента создана в ОКГ Главинструмента. На рис. 4 показана схема этого анализатора. На валу электродвигателя закреплены два диска 3, изготовлен­ ные из прозрачного материала. Между дисками помещается вырезанная по контуру круглограмма*. Световой поток от ис­ точника света 1, расположенного в фокусе конденсора .2, ос­ вещает контур вращающейся круглограммы. Перед фотоэле­ ментом 8, на который направлен световой поток, радиально расположена диафрагма 4 со щелью шириной 2,5 мм. Длина щели больше разницы между наибольшим и наименьшим ра­ диусами круглограммы. При вращении круглограммы ее кон­ тур перекрывает щель диафрагмы, что .вызываетизменение

Э К З Е М П Л Я Р ЧИТАЛЬНОГО З А Г

но-вычислительные и кодирующие приставки, предусмотрен­ ные, в частности, и для отечественных кругломеров (их изго­ товление должно начаться в текущей пятилетке) ускоряют этот пронесе.

П Р И Ч И Н Ы О Б Р А З О В А Н И Я В О Л Н И С Т О С Т И

В процессе резания еа металлообрабатывающих станках деталь является замыкающим звеном в системе СПИД и об­ разует с режущим инструментом кинематическую пару. Отно­ сительное движение детали и режущего инструмента опреде­ ляет не только заданную конфигурацию детали, но и те откло­ нения от этой конфигурации, которые характеризуются как геометрические погрешности обработанных поверхностей. Этообъясняется тем, что, двигаясь по заданной траектории, деталь и режущий инструмент совершают некоторые .дополнительные движения, обусловленные неточностью их изготовления, мон­ тажа и износом звеньев, составляющих кинематическую цепь системы СПИД. Эти звенья являются упругими телами, кото­ рые подвергаются воздействию статических и динамических нагрузок, возникающих в процессе резания.

Основными причинами возникновения волнистости являют­ ся динамические процессы при обработке деталей на металло­ режущих станках, 'Связанные с потерей устойчивости системы СПИД. С потерей устойчивости системы С П И Д при резании на практике приходится встречаться очень часто. Это выража­ ется в «подрывании» инструментов (апериодическая неустой­ чивость) или в возникновении вибраций (периодическая не­ устойчивость). Вибрации при резании возникают вследствие автоколебаний и вынужденных колебаний. Автоколебания яв­

станка не только появлению автоколебаний, но и возникнове­ нию интенсивных колебаний от неуравновешенности вращаю­ щихся деталей самого станка или от возмущений, передава­ емых через фундамент.

В литературе часто встречается также термин «возбуди­ тель» автоколебаний, под которым понимается та или иная зависимость силы резания или ее составляющих от парамет­ ров резания (скорости, истинных углов резания и т. п.).

Первоначально возникновение вибраций объяснялось как явление колебаний упругой системы под действием перемен-