3. Система нормирования и методы контроля качества поверхностей деталей

3.1. Система нормирования и обозначения шероховатости поверхности

3.1.1. Параметры шероховатости

Шероховатостью поверхности (по ГОСТ 2789-73 и СТ СЭВ 638-77, которые соответствуют требованиям рекомендацийISOP468) называют совокупность неровностей поверхности с относительно малыми шагами на базовой длинеl.Базовая длина l –это длина базовой линии, используемая для выделения неровностей, характеризующих шероховатость поверхности, и для количественного определения ее параметров. Базовая линия имеет заданную геометрическую форму и определенное положение относительно профиля поверхности. Шероховатость поверхности, обработанной резанием, образуется вследствие пластического деформирования поверхностного слоя материала в процессе образования стружки, копирования неровностей режущих кромок режущего инструмента, трения режущего инструмента о поверхность обрабатываемой детали и других факторов.

Числовые значения шероховатости поверхности отсчитывают от единой базы, в качестве которой принимается средняя линия профиля, называемаябазовой линией. Базовая линия имеет форму номинального профиля и проводится так, что в пределах базовой длины среднее квадратическое отклонение профиля до этой линии минимально. Система отсчета шероховатости поверхности от средней линии профиля называетсясистемой М. При определении параметров шероховатости на базовой длинеL, другие погрешности, имеющие шаг, превышающий базовую длину, например, волнистость, исключаются, т. е. не рассматриваются. При оценке параметров шероховатости рекомендуется измерения, для определения искомого параметра повторять несколько раз.

Числовые значения базовой длины стандартизованы ГОСТ2789 – 73 (СТ СЭВ 638-77) . Стандартный ряд базовых длин выглядит следующим образом: (0,01); (0,03); 0,08; 0,25; 0,80; 2,5; 8,0; (25,0) мм. Значения базовых длин, указанные в скобках, рекомендуется применять только в особых случаях.

Количественные показатели шероховатости не зависят от способа обработки поверхности (со снятием слоя металла или методом пластического деформирования). ГОСТом 2789-73 установлено шесть параметров, которыми оценивается шероховатость поверхности: среднее арифметическое отклонение профиля (R_a), высота неровностей профиля по десяти точкам (R_z), наибольшая высота неровностей профиля (R_max), средний шаг микронеровностей (S_m), шаг микронеровностей между двумя соседними выступами (S), относительная опорная длина профиля (t_p). Профилограмма для расчета параметров шероховатости поверхности приведена на рисунке 3.1.

H_maxn

H_max1 H_max2

S p

R_max

у₂

у₁

mm

у_n-1 у_n H_minn

H_min1

H_min2 Sm

Рисунок 3.1. Профилограмма для расчета параметров шероховатости

поверхности

Среднее арифметическое отклонение профиляRa– среднее арифмети-ческое всех абсолютных значений отклонений профиляув пределах базовой длины и определяется по формуле:

_ln

R_a= 1/l∫ У(х)dx= 1/n(∑ Уi) , (3.1)

⁰ⁱ⁼¹

где l– базовая длина;

n– число отклонений профиляУ на базовой длине.

Отклонение профиляу в системе М – расстояние между любой точкой профиля и средней линией, измеренное по нормали, проведенной к средней линии, через эту точку.

Высота неровностей профиля по десяти точкамRz– среднее значение абсолютных величин высот пяти наибольших высот и глубин пяти наибольших впадин в пределах базовой длины:

_{5 5}

R_z = ( ∑ H_maxi + ∑ H_minj ) / 5 , (3.2)

^{i=1 j=1}

где H_maxi– высота i – го наибольшего выступа профиля;

H_mini– глубина j – ой наибольшей впадины профиля.

Наибольшая высота микронеровностейR_max – расстояние между линией выступов профиля и линией впадин профиля в пределах базовой длины.

R_max=H_max+H_min(3.3)

При этом Hmax и Hmin не обязательно могут быть рядом.

Средний шаг неровностей профиляS_m – среднее арифметическое значение шага неровностей профиля в пределах базовой длины

_n

S_m= 1/n· ∑S_mi, (3.4)

ⁱ⁼¹

где n – число шагов неровностей в пределах базовой длины l;

S_mi– шаг микронеровностей, равный длине отрезка средней линии, пересекающей профиль в трех соседних точках и ограниченный двумя крайними точками.

Средний шаг неровностей по вершинамS– средний шаг неровностей профиля по вершинам в пределах базовой длины.

_n

S= 1/n·∑S_i, (3.5)

ⁱ⁼¹

где n– число шагов неровностей по вершинам в пределах базовой длины

S_i– шаг неровностей профиля между двумя соседними выступами, равный длине отрезка средней линии между проекциями на нее двух соседних точек выступов профиля.

Числовые значения параметров R_a,R_z,R_max,S_m иSприведены в ГОСТ 2789-91. Предпочтительнее рекомендуется использовать параметрR_a, так как образцы шероховатости поверхности поISOизготавливают именно с этими параметрами.

Относительная опорная длина профиляt_p– отношение опорной длины профиля η_рк базовой длине

t_p= (η_p/l) · 100%, (3.6)

где η_р– сумма длин отрезковbiв пределах базовой длины, отсекаемых на заданном уровне выступов профиля линией эквидистантной средней линии.

_n

η_р = ∑b_i, (3.7)

ⁱ⁼¹

где n– число отсекаемых отрезковbiв пределах базовой длины.

Опорную длину профиля η_р определяют на уровне сеченияp, т. е. на заданном расстоянии между линией выступов и линией, пересекающей профиль эквидистантно средней линии профиля. Уровень сечения р отсчитывают от линии выступов в процентах отR_maxи выбирают из стандартного ряда: 5, 10, 15, 20, 25, 30, 40, 50, 60, 70, 80, 90 %. Относительная опорная длина профиля η_ртакже стандартизована и выбирается из ряда: 10, 15, 20, 25, 30, 40, 50, 60, 70, 80 и 90 %.