- •Тема 4. Качество поверхности деталей Эксплуатационные свойства деталей машин, их долговечность в значительной степени зависят от состояния их поверхностей.
- •4.1. Параметры шероховатости
- •4.2.Факторы, влияющие на шероховатость поверхности при обработке
- •4.3. Влияние шероховатости поверхности на эксплуатационные свойства деталей автомобилей
- •4.4. Методы и средства оценки качества поверхности
Тема 4. Качество поверхности деталей Эксплуатационные свойства деталей машин, их долговечность в значительной степени зависят от состояния их поверхностей.
Качество поверхности детали определяется геометрическими характеристиками и физико-механическими свойствами поверхностного слоя.
Поверхность, ограничивающую деталь и отделяющую её от окружающей среды, называют реальной поверхностью.
Номинальная поверхность – это идеальная поверхность, форма которой задана чертежом или другой технической документацией.
Геометрические характеристики качества обработанной поверхности определяются отклонениями реальной поверхности от номинальной, т.е. неровностями различной формы и высоты. Эти отклонения условно можно разделить на разновидности: отклонения от правильной геометрической формы; волнистость и шероховатость.
Критерием этого деления может служить отношение протяженности отклонения L к величине отклонения h (рис. 4.1).
L
Рис.4.1.
Отклонение формы - геометрические отклонения, у которых отношение L/h более 1000.
Волнистость – совокупность периодически чередующихся возвышенностей и впадин с отношением L/h=50…1000.
Шероховатость – микрпскопظчеркие откконения р отношением L/h<50.
При механической обработке качество поверхности оценивается преимущественно шероховатостью.
Шероховатостью поверхности называют совокупность микро неровностей поверхности с относительно малыми шагами, выделенную с помощью базовой длины.
Термины и определения шероховатости поверхности установлены ГОСТом 25142-82.
Высота, форма, характер расположения и направление неровностей поверхности обрабатываемых заготовок зависят от следующих причин:
–режима обработки;
–условий охлаждения и смазывания обрабатываемого материала;
–геометрии и режущей способности режущего инструмента;
–типа и состояния оборудования и приспособлений и ряда других причин.
Шероховатость может быть:
–продольная образующая в параллельном направлении режущего инструмента;
–поперечная образующая в направлении перпендикулярном направлению движения режущего инструмента.
4.1. Параметры шероховатости
Шероховатость поверхности определяют по ее профилю, который образуется в сечении этой поверхности с плоскостью, перпендикулярной к нормальной поверхности. На рис.4.2. показаны основные параметры шероховатости поверхности.
Рис.4.2. Профилограмма и основные параметры шероховатой поверхности
Базовая линия или поверхность – это линия или поверхность заданной геометрической формы, проведенная относительно профиля поверхности и служащая для оценки геометрических параметров шероховатости поверхности.
Базовая длина l –длина базовой линии, используемая для определения параметров шероховатости поверхности. Значение базовых длин могут быть равны 0.01; 0.03; 0.08; 2.5; 8 и 25мм. Шероховатость поверхности определяется на длине L, которая может содержать одну или несколько базовых длин l.
Значение параметров шероховатости поверхности определяется от единой базы, за которую принята средняя линия.
Cредняя линия – m – базовая линия, проведенная так, что в пределах базовой длины среднеквадратичное отклонение профиля от этой линии минимально.
– i–e отклонение выступа от средней линии.
– i – е отклонение впадин от средней линии.
По ГОСТ 2789-82 установлено шесть параметров шероховатости поверхности:
– среднее арифметическое отклонение профиля в пределах базовой длины
, (4.1)
или приближенно
, (4.2)
где - базовая длина; n – число измерений на базовой длине.
- высота поверхностей профиля по десяти точкам – сумма средних абсолютных значений пяти наибольших выступов и пяти наименьших впадин в пределах базовой длины.
, (4.3)
где – высота i-ого наибольшего выступа;
– глубина i –ой наибольшей впадины.
– наибольшая высота неровностей профиля – это расстояние между линией выступов и линией впадин в пределах базовой длины.
– средний шаг неровностей профиля в пределах базовой длины
, (4.4)
где n – число шагов неровностей по вершинам в пределах базовой длины;
– шаг неровностей i-го профиля, равный длине отрезка средней линии, ограничивающей неровность профиля.
– средний шаг местных выступов профиля в пределах базовой длины
, (4.5)
где n – число шагов неровностей профиля по вершинам в пределах базовой длины;
- шаг неровностей профиля по вершинам, равный отрезку средней линии между проекциями двух наивысших точек соседних выступов профиля.
– относительная опорная длина профиля.
, (4.6)
где - опорная длина профиля, равная сунме отـежков , отсекаемых на уровне ;
- длина опорной длины выступа на расстоянии от средней линии.
ГОСТ–ом 2789-73 установлены 14 классов чистоты поверхности.
Максимальные значения шероховатости и на базовой длине l должны соответствовать данным табл.4.1.
Классы чистоты поверхности
Таблица 4.1
-
Класс чистоты
поверхности
, мкм
, мкм
Базовая длина l, мм
1
2
3
4
1
2
3
80
40
20
320
160
80
8
4
5
10
5
40
20
2,5
6
7
8
2,5 1,125
0,63
10
6,3
3,2
0,8
9
10
11
12
0,32
0,16
0,08
0,04
1,6
0,8
0,4
0,2
0,25
13
14
0,02
0,01
0,10,05
0,08
В табл. 4.2 приведены рекомендуемые значения параметров шероховатости R a и R z в зависимости от частоты обрабатываемой поверхности.
Рекомендуемые значения параметров шероховатости
Таблица 4.2
-
Качество
обработки
Ra, мкм
Rz , мкм
класс
шероховатости
черновая
обработка
100
50
25
12,5
400
200
100
50
1
2
3
4
чистовая
обработка
6,3
3,2
1,6
0,8
0,4
25
12,5
6,3
3,2
1,6
5
6
7
8
9
доводочная
обработка
0,2
0,1
0,05
0,025
0,012
0,8
0,4
0,2
0,1
0,05
10
11
12
13
14
Классы чистоты с 6 по 14 дополнительно подразделяются еще на разряды (табл. 4.3).
Разряды классов чистоты поверхности
Таблица 4.3
Класс чистоты поверхности |
Rz, мкм |
Rz , мкм |
||||
|
А |
Б |
В |
А |
Б |
В |
6 7 8 9 10 11 12 13 14 |
2,5 1,25 0,63 0,32 0,16 0,08 0,04 0,02 0,01 |
2,0 1,0 0,5 0,25 0,125 0,063 0,032 0,016 0,008 |
1,6 0,8 0,4 0,2 0,1 0,050,025 0,012 0,006 |
10 6,3 3,2 1,6 0,8 0,4 0,2 0,1 0,05 |
8 5 2,5 1,25 0,63 0,32 0,16 0,08 0,04 |
- 4 2 1 0,5 0,250,125 0,063 0,032 |
ГОСТ 2.309-73 устанавливает обозначение шероховатости и правила нанесения ее на чертежах:
о бозначение шероховатости поверхности, вид обработки которой конструктор не устанавливает.
ш ероховатость поверхности, полученной с удалением слоя материала (точение, сверление, фрезерование, шлифование и т.д.).
ш ероховатость поверхности, полученная без удаления слоя материала (литье, ковка, штамповка, волочение и др.).
Требования к шероховатости поверхности по одному или нескольким параметрам с указанием их численных значений или диапазона значений, указываются на значке шероховатости.
На рис.4.3 показано, какие параметры указываются на значке шероховатости.
Рис. 4.3. Обозначение шероховатости на чертеже