Соотношения между допусками макрогеометрии и высотными параметрами шероховатости поверхностей

Связь между высотными параметрами шероховатости поверхностей и допусками макрогеометрии формально отсутствует, поскольку в ГОСТ 24642 – 81 сказано, что шероховатость не входит в погрешности формы. Разные системы отсчета отклонений (от прилегающих элементов для формы поверхностей и от среднего профиля для высотных параметров шероховатости) как будто подтверждают такой подход. Однако в том же стандарте отмечено, что при высотных параметрах шероховатости, соизмеримых с отклонениями формы, их необходимо учитывать. Поскольку расстояния между впадинами и выступами микрорельефа в некоторых случаях оказываются большими, чем значения допусков формы, теоретически годные по макрогеометрии детали могут быть забракованы, например, при контроле отклонений формы, что следует рассматривать как неоднозначную ситуацию. Для повышения определенности принимаемых решений следует ограничить высотные параметры шероховатости, увязав их с лимитирующими допусками макрогеометрии поверхностей.

Максимальные значения высотных параметров шероховатости, ограничиваемые такими лимитирующими допусками макрогеометрии, как допуск размера, расположения или формы, должны быть меньше лимитирующего допуска в 2…3 раза.Лимитирующий допуск, как правило, ограничивает шероховатостьдвух поверхностейилидвух противоположных элементоводной поверхности, с высотными параметрами которых дополнительно будут комплексироваться отклонения формы, расположения и размера. Если лимитирующим является допуск формы номинально цилиндрической поверхности, представленное соотношение сохраняется. Как исключение можно рассматривать ситуацию, когда шероховатостьоднократнонакладывается на реальные отклонения формы и/или расположения, а параметры шероховатости могут превышать половину лимитирующего допуска (например, если лимитирующими высотные параметры шероховатости являются допуски формы плоской поверхности, торцового или полного торцового биения).

Исходя из предложенного основополагающего правила, следует критично подходить к рекомендациям, представленным в РТМ 2 Н31-4–81, в котором соотношения между высотными параметрами шероховатости и допусками размера, формы или расположения поверхностей представлены обезличенно. В результате в назначении высотных параметров шероховатости можно ошибиться в два раза. В этом документе «условия» для назначения параметров RaиRzоговорены, исходя из допусков размеров и относительной геометрической точности допусков формы или расположения поверхностей. Нормы, приведенные в документе, и фактические соотношения, заданные этими нормами представлены в таблице 8.4.

Таблица 8.4 – Рекомендуемые соотношения высотных параметров шероховатости и допусков макрогеометрии поверхностей (по РТМ 2 Н31-4–81)

Уровни относительной геометрической точности допусков формы или расположения	Соотношения параметров шероховатости поверхностей и допусков макрогеометрии, не более				Примечание
	Ra	Rz	Ra	Rz
А (нормальная)	0,050 IТ	0,20 IТ	0,08 Tlim	0,33 Tlim	–
В (повышенная)	0,025 IТ	0,10 IТ	0,06 Tlim	0,25 Tlim	–
С (высокая)	0,012 IТ	0,05 IТ	0,05 Tlim	0,20 Tlim	–
«Особо высокая»	–	–	0,15 Tlim	0,60 Tlim	Выше уровня С
Без указания уровня	–	–	0,10 Tlim	0,40 Tlim	При заданных допусках биения
Примечания: 1. IТ – допуск размера, Tlim – лимитирующий допуск формы или расположения. 2. Выделенные двойной рамкой соотношения в РТМ 2 Н31-4–81 не представлены.

Анализ данных документа РТМ 2 Н31-4–81, сведенных в таблицу 4, подтверждает неудачный выбор подходов к нормированию. Для нормальной повышенной и высокой относительной геометрической точности допусков формы или расположения заданы соотношения между допуском размера и параметрами шероховатости. Очевидное неудобство выбранного подхода в том, что он скрывает реальные соотношения между высотными параметрами шероховатости и лимитирующим допуском. Следствие принятого подхода – неоправданное разнообразие не представленных в документе в явном виде фактических множителей в соотношениях (в таблице выделены двойной рамкой). Формальноеповышение требований якобы вдвое на каждой более высокой ступени (колонки 2 и 3 таблицы) фактически приводит к ужесточению высотных параметров на 37,5 % на всем диапазоне, что демонстрируют соотношения в колонках 4 и 5 таблицы.

Поскольку формальное повышение требований к параметрам шероховатости в два раза фактически приводит к их ужесточению на 25 % (от уровня А к уровню В), или менее чем на 20 % (на 16,7 % от уровня В к уровню С), можно утверждать, что принятая в данном документе методика нормирования высотных параметров шероховатости в зависимости от допусков размеров с учетом относительной точности допусков формы и расположения поверхностей является неоправданно усложненной и приводит к избыточному разнообразию рекомендуемых для нормирования соотношений.

В качестве соотношений, приемлемых для нормирования высотных параметров шероховатости поверхностей по лимитирующим значениям допусков макрогеометрии можно предложить для тривиальных случаев

Ra ≤ 0,10 T_lim, (8.1)

или, исходя из того что для традиционных технологических процессов Rzпримерно в 4 раза превышаетRa,

Rz ≤ 0,40 T_lim , (8.2)

а для случаев с особо жесткими лимитирующими допусками

Ra ≤ 0,15 T_lim, (8.3)

или

Rz ≤ 0,60 T_lim . (8.4)

Использование предложенных соотношений (8.1…8.4) существенно упрощает назначение высотных параметров шероховатости поверхностей, поскольку не требует решения каждой из частных задач в избыточно усложненной постановке и обращения к таблицам документа РТМ 2 Н31-4–81.

Особым случаем выбора значений высотных параметров шероховатости поверхностей является назначение этих параметров на поверхности, сопрягаемые с подшипниками качения. Рекомендации по выбору норм точности для этих поверхностей приведены в ГОСТ 3325 – 85. Некорректность рекомендаций наблюдается как в предлагаемых значениях допусков формы и биений, так и в значениях Ra, которые не согласованы с лимитирующими допусками макрогеометрии (рекомендуемые значения Ra в значительной степени превышают возможные согласованные значения).

Некорректность предлагаемых значений допусков формы и биений заключается в том, что они не согласованы со значениями соответствующих допусков по ГОСТ 24643 – 81, устанавливающему значения допусков формы и расположения поверхностей. Так среди рекомендуемых допусков встречаются числовые значения 0,7 мкм; 4,5 мкм; 7,5 мкм; 9 мкм; 11 мкм; 13 мкм; 15 мкм; 21 мкм; 39 мкм, которые получены на основе формальных расчетов и не соответствуют стандартным значениям в ГОСТ 24643 – 81.

Функциональная метрологическая экспертиза обеспечивает положительный результат и считается успешно завершенной только в том случае, если все экспертируемые параметры объекта стали контролепригодными. Если в ходе экспертизы обнаружены неконтролепригодные параметры, появляется необходимость либо корректировки параметров объекта (его перепроектирования), либо разработки новых средств измерений или методик выполнения измерений.