Глава IV качество поверхностей деталей машин и заготовок

§ 16. Общие понятия и определения

Под качеством поверхности понимают состояние поверхностного слоя как результат воздействия на него одного или последовательно­го комплекса технологических методов. Оно характеризуется шеро­ховатостью, волнистостью, а также физико-механическими свой­ствами поверхностного слоя.

Шероховатостью (м и к р о г е о м е т р и е й) по­верхности называется совокупность неровностей с относитель­но малыми шагами, образующих рельеф поверхности детали и рас­сматриваемых на определенной длине. Под вол н и с т о с т ь ю поверхности понимают совокупность периодически чередую­щихся неровностей с относительно большим шагом, превышающим принимаемую при измерении шероховатости базовую длину. Волнис­тость занимает промежуточное положение между шероховатостью и погрешностями формы (макрогеометрией) поверхности. Критерием для разграничения шероховатости и волнистости служит величина отношения шага к высоте неровностей. Для шероховатости (рис. 46, а) l/H < 50; для волнистости L/H_B — 50 1000; для макрогеомет­рии L/H_B > 1000.

При оценке шероховатости во внимание принимается не только высота и форма микронеровностей, но также характер расположения штрихов от режущего инструмента на обработанной поверхности де­тали. Форма микронеровностей влияет на несущую поверхность, предопределяющую износ и контактную деформацию сопряженных де­талей. При. островершинных неровностях (рис. 46, б) несущая поверх­ность мала; при плосковершинных она возрастает (рис. 46, в). В то же время наличие глубоких впадин (микротрещин) нарушает сплош­ность поверхностного слоя, снижая усталостную прочность детали. Направление штрихов от предшествующей обработки следует оце­нивать с учетом совместного контакта сопряженных деталей (при не­подвижных соединениях) и направления движения деталей в подвиж­ных соединениях. Различают шероховатость поперечную, измеренную в направлении движения подачи, и продольную, измеренную в на­правлении главного движения резания.

Шероховатость и волнистость поверхности взаимосвязаны с точ­ностью размеров. Высокой точности всегда отвечают малые шерохо­ватость и волнистость поверхности. Это определяется условиями ра­боты сопряженных деталей и необходимостью получения надежных результатов измерения.Физико-механические свойства поверх­ностного слоя характеризуются его твердостью, структур­ными и фазовыми превращениями, величиной, знаком и глубиной рас­пространения остаточных напряжений, деформацией кристаллической решетки материала. При применении химико-термических методов обработки происходят также изменения химического состава матери­ала поверхностного слоя.

У готовой детали качество обработанных поверхностей в основном формируется при окончательной обработке; предшествующая обработ­ка, а также заготовительные процессы оказывают определенное влияние на качество поверхности готовой детали в силу так называемого технологического наследования исходных свойств заготовки на раз­личных этапах ее обработки. Необработанные поверхности сохраняют характеристики качества, возникшие в процессе получения заготовки.

Достижение необходимого качества поверхностей деталей машин и поддержание его на заданном уровне в производственных условиях является задачей построения всего технологического процесса.

В процессе эксплуатации машин качество поверхностей их деталей изменяется. По ряду показателей (износ, образование и развитие микротрещин, задиры, коррозионное и эрозионное разрушения, питтинг и др.) качество поверхности ухудшается. Поэтому важно обеспечить (конструктивно и технологически) не только требуемое ка­чество поверхностей деталей машин в процессе их производства, но и сохранение постоянства заданного качества поверхности на длитель­ный срок эксплуатации машин.

По ГОСТ 2789—73 установлено 14 классов шероховатости по­верхности: 1-му классу соответствует самая шероховатая, а 14-му — самая гладкая поверхность. Для количественной оценки шерохова­тости на базовой длине l предусмотрено шесть параметров (рис. 47).

Среднее арифметическое отклонение про­филя R_a — определяется из абсолютных значений отклонений профиля h от средней линии:

приближенно

Высота неровностей профиля по десяти точкам R_z — это среднее расстояние между пятью высшими H_ВЫСТ и пятью низшими Н_ВП точ­ками профиля

Наибольшая высота неровностей R_max.

Средний шаг неровностей S_m и средний шаг неровностей по вер­шинам S:

.

Относительная опорная длина профиля t_P — отношение опорной

длины профиля к базовой длине l: t_P = ( /l ) 100%, где = .

ГОСТом регламентируются параметры: R_a = 100 0,008 мкм.

Rz, Rmах = 1600 0.25 мкм, Sи S=12.5 0.002 мкм, =10 90% , l=0.01 25 мм, а также направление неровностей. Требо­вания к шероховатости устанавливаются по одному или нескольким параметрам. Для 6—12-го классов основной является шкала R_а , a для 1—5, 13 и 14-го классов — шкала R_z. 6—14-й классы делятся на разряды, которые обозначаются буквами а, б, в.

Стандарта на качество поверхности в целом еще нет.