24. Шероховатость поверхности

Шероховатость поверхности, совокупность неровностей, образующих микрорельеф поверхности детали. Возникает главным образом вследствие пластической деформации поверхностного слоя заготовки при её обработке из-за неровностей режущих кромок инструмента, трения, вырывания частиц материала с поверхности заготовки, вибрации заготовки и инструмента и т.п. Ш. п. — важный показатель в технической характеристике изделия, влияющий на эксплуатационные свойства деталей и узлов машин — износостойкость трущихся поверхностей, усталостную прочность, коррозионную устойчивость, сохранение натяга при неподвижных посадках и т.п. Требования к Ш. п. устанавливают, исходя из функционального назначения поверхностей деталей и их конструктивных особенностей. В сов. производстве длительное время применяли систему, характеризующую чистоту поверхности с соответствующими ей классами; новая система (введена с 1 января 1975) отменяет использовавшиеся ранее классы чистоты.

25. Параметры для нормирования значений поверхностных неровностей

Параметры для нормирования значений поверхностных неровностей Поверхностные неровности относятся к геометрическим параметрам. Профили, характеризующие поверхностные неровности, представляют собой сложную периодическую структуру, из которой можно выделить большое количество всевозможных характеристик для оценки неровностей. Поскольку профиль сбдержит большой объем случайных значений неровности и только одно значение этих неровностей не может характеризовать эксплуатационные свойства, связанные с поверхностными неровностями, то для большинства нормируемых параметров принимаются некоторые усредненные значения неровностей. И не случайно, что в разных странах мира существуют более 40 геометрических параметров для оценки шероховатости. Однако для практического нормирования в большинстве стран мира используют шесть параметров, характеризующих как высоту поверхностных неровностей, так и линейные (шаговые) показатели этих неровностей. Рассмотрим коротко эти нормируемые параметры для оценки поверхностных неровностей.

1. Среднее арифметическое отклонение профиля - это среднее арифметическое абсолютных значений отклонений профиля в пределах базовой длины Параметр нормируется значениями от 0,008 до 100 мкм. Этот параметр геометрически интерпретируется высотой прямоугольника, построенного на базовой длине и равновеликого по площади фигуре, очерченной профилем неровностей и его средней линией .

2. Высота неровностей профиля по десяти точкам - это сумма средних абсолютных значений высот пяти наибольших выступов профиля и глубин пяти наибольших впадин профиля в пределах базовой длины. Параметр нормируется значениями от 0,025 до 1600 мкм. Весь приведенный диапазон практически не используется. Чаще применяется диапазон от 0,025 до 0,1 мкм при нормировании малых неровностей и значения от 10 до 1600 мкм для нормирования больших (грубых) неровностей. Связано это с возможностями существующих средств измерений. Несмотря на то, что параметры характеризуют высоту поверхностных неровностей, их практически нельзя сравнивать и тем более надежно пересчитывать значение одного параметра в значение другого. Но это соотношение справедливо только для более или менее регулярных неровностей. А для произвольных неровностей, что чаще всего бывает, когда эти неровности небольшие.

3. Наибольшая высота неровностей профиля R max - это расстояние между линией выступов профиля и линией впадин профиля в пределах базовой длины. Нормируются значения от 0,025 до 1600 мкм. Линия выступов профиля - это линия, эквидистантная средней линии, проходящая через высшую точку профиля в пределах базовой длины. Линия впадин профиля - это линия, эквидистантная средней линии, проходящая через низшую точку профиля в пределах базовой длины. 4. Средний шаг неровностей профиля - это среднее значение отрезков средней линии профиля, содержащего неровности профиля в пределах базовой длины: Под этим параметром понимается среднее значение длин отрезков средней линии, пересекающих профиль в трех соседних точках и ограниченных двумя крайними точками. Нормируются значениями от 0,002 до 12,5 мм.

5. Средний шаг местных выступов профиля - это среднее значение отрезков средней линии между проекциями на нее наивысших точек соседних местных выступов профиля в пределах базовой длины: Под этим параметром понимается среднее значение длин отрезков средней линии между проекциями на эту линию двух наивысших точек соседних выступов профиля. Нормируются значения от 0,002 до 12,5 мм.

6. Относительная опорная длина профиля - это отношение сумм Длин отрезков, отсекаемых на заданном уровне в материале профиля линией, эквидистантной средней линии в пределах базовой длины, к базовой длине. Значение уровня сечения нормируется в процентах. Эти значения принимаются из ряда 5, 10, 15, 20, 25, 30, 40, 50, 60, 70, 80, 90% Значения также нормируются в процентах от базовой длины и выбираются из следующего ряда: 10, 15, 20, 30, 40, 50, 60, 70, 80, 90% базовой длины. Приведенными процентами нормируют ту часть сечения, которая должна проходить через материал. Если при измерении какого-либо профиля плавно изменять уровень сечения р от 0 до 100%, то относительная опорная длина tp будет также изменяться от 0 до 100%. В результате такого измерения получается кривая, изображающая зависимость относительной опорной длины от уровня сечения профиля. Определенная условность параметра tp заключается в том, что нормируется единичный уровень сечения. Значения опорной длины могут совпадать для разных поверхностей, отличающихся эксплуатационными свойствами. Параметр условно отнесен к горизонтальным параметрам. Более точно этот параметр характеризует поверхностные неровности по форме этих неровностей.

26. Направление поверхностных неровностей Если по условиям работы поверхности необходимо, чтобы неровности имели определенное направление, т.е. характерный «рисунок», то можно указать это требование на чертеже. Например, в зависимости от направления движения часто бывает целесообразным, чтобы неровности имели направление, совпадающее с направлением движения. В стандарте установлены шесть видов направлений неровностей, возможных для нормирования. Параллельное направление неровностей, когда неровности параллельны линии, изображающей на чертеже поверхность, для которой установлены требования к шероховатости. Перпендикулярное - когда неровности перпендикулярны линии, изображающей на чертеже эту поверхность. Перекрещивающиеся - когда неровности перекрещиваются в двух направлениях наклонно к линии, изображающей поверхность. Произвольное - когда неровности имеют различное направление по отношению к линии, изображающей поверхность на чертеже. Кругообразное - когда неровности имеют приблизительно кругообразную форму по отношению к центру поверхности. Радиальное - когда неровности располагаются приблизительно ра-Диально по отношению к центру поверхности. Пока эти знаки очень редко применяются на практике.

27. Волнистость поверхности Волнистость поверхности – совокупность периодически повторяющихся неровностей, у которых расстояние между соседними вершинами или впадинами превышает базовую длину l для имеющейся шероховатости поверхности. Волнистость измеряется на длине LW по профилограмме контролируемой поверхности . При этом профилограмму фильтруют, исключая присутствие шероховатости и отклонения формы поверхности. Эта фильтрация может осуществляться механическим путем (использование щупа первичного преобразователя профилографа-профилометра соответствующего радиуса), либо электрическим путем с использованием набора соответствующих фильтров, пропускающих синусоидальные сигналы определенных частот и амплитуд. Волнистость нормируется тремя параметрами Wz, Wmax и SW. За базовую линию при их оценке принята средняя линия mW, которая определяется аналогично средней линии профиля шероховатости m. Длина линии измерения LW  должна быть не менее пяти значений шага самой большой волны. Высота волнистости Wz – среднее арифметическое значение пяти наибольших высот волн

где Wi – высота волны. Высоту волнистости определяют либо на длине линии измерения волнистости LW, либо на пяти отдельных участках lWi. Если измерения высот волн выполняют на «разорванных» участках, сумма длин этих пяти участков должна быть равна полной длине линии измерения волнистости LW. Предельные значения Wz должны выбираться из ряда 0,1; 0,2; 0,4; 0,6; 1,6; 3,2; 6,3; 12,5; 25, 50, 50, 100, 200 мкм. Наибольшая высота волнистости Wmax – самая высокая волна из пяти рассматриваемых. Средний шаг волнистости SW – среднее арифметическое значение длин отрезков средней линии, отсекаемых однотипными (четными или нечетными) точками  пересечения профиля волнистости со средней линией в пределах полной длины линии измерения волнистости LW

28. Знаки, указывающие возможные виды обработки Для указания на чертежах требований к поверхностным неровностям используют условные обозначения, так как они занимают мало места на чертеже, а также могут быть прочитаны без знания языка страны разработчика. Эти обозначения приняты практически во всех странах мира. В основу различия используемых знаков положен признак, характеризующий вид обработки. Различают два вида обработки. Понятие «вид обработки» не надо путать со способом обработки. При обработке со снятием материала каким-либо режущим инструментом удаляется часть материала заготовки. Особенность поверхности при этом виде обработки заключается в том, что структуры материала оказываются перерезанными и поверхность имеет определенный вид, как след режущего инструмента. Способов обработки существует очень много - точение, шлифование, сверление и т.д., но вид обработки один - снятие «лишнего» материала. При обработке без снятия материала обычно под действием давления происходит перемещение материала, его деформация и структура поверхностных слоев оказывается часто в виде «гладко расположенных волокон». Способов обработки без снятия материала также много - литье, штамповка, прокат и т.д., но вид обработки один - без снятия слоя материала.Поскольку поверхности, обработанные разными видами, отличаются не только по своему внешнему виду, но и по своим свойствам, разработчику чертежей представляется возможным указать изготовителю, какой вид обработки должен быть применен при изготовлении разработанной им конструкции детали. В некоторых случаях разработчик считает, что ему безразличен вид обработки детали, которую он разработал. Поэтому при обозначении требований к поверхностным неровностям предусмотрено использовать три знака. Знак означает, что разработчиком не установлены требования к виду обработки. Для разработанной им детали можно применить любой вид обработки - со снятием или без снятия материала. Знак используется в том случае, когда разработчик требует, чтобы деталь или элемент детали, изображенной на чертеже, были изготовлены с удалением слоя материала, без указания способа обработки. Этот же знак, но с дополнительной «полочкой» используется, когда разработчик считает необходимым указать не только вид, но и способ обработки. Но это должно делаться только в том случае, если данный способ является единственным, с помощью которого можно получить поверхность требуемого качества. Это относится к ограниченному числу способов обработки. Обычно на практике встречаются два вида таких указаний для поверхностей: «полировать» или «шабрить». Знак v используется в двух случаях: 1) разработчик требует, чтобы поверхность, на которой находится этот знак, была образована без удаления слоя материала; 2) разработчик указывает, что поверхность, на которой находится этот знак, при изготовлении по данному чертежу вообще не должна обрабатываться. Иногда говорят, что поверхность находится «в состояниипоставки». Практически это означает, что в качестве заготовки взята литая деталь или деталь должна быть изготовлена из проката и часть поверхностей не будет вообще обрабатываться. Дальше будет сказано, как различать смысловое содержание этого знака. Опережая, отметим, что если при знаке указано числовое значение параметра шероховатости, то это означает, что поверхность должна быть обработана без снятия слоя материала. А если у знака не указано числовое значение параметра шероховатости, то эта поверхность не должна обрабатываться. Практически эти знаки используются очень редко, видимо, из-за незнания того, как эти направления могут влиять на эксплуатационные свойства поверхности элементов детали. Но возможность указать направление неровностей имеется.