Шероховатость поверхности и еe нормирование

На по­верхности детали после еe обработки остаются следы от кромок режущего инструмента в виде неровностей и гребешков, близко расположенных друг от друга. Шероховатостью поверхности называется совокупность неровностей с относительно малыми шагами, выделенная на базовой длине (L). Шероховатость поверхностей влияет на эксплуатационные свойства деталей машин и механизмов. В подвижных посадках за счет износа поверхностей увеличивается зазор. В соединениях с натягом ослабляется прочность соединения и величена натяга за счет смятия гребешков. Шероховатость влияет на герметичность соединения, коррозионную стойкость, усталостную прочность и другие качественные показатели изделия.

Нормирование шероховатости поверхности по ГОСТ 2789 выполнено с учетом международных стандартов (см. табл. 2.1).

Для нормирования шероховатости поверхностей по ГОСТ 2789 установлено шесть параметров: три высотных (Rа; Rz; R_max), два шаговых (Sm; S) и параметр относительной опорной длины профиля (tp) [1; 4; 12]. Выбор параметров производится с учетом эксплуатационных свойств поверхности
(см. табл. 2.2). Предпочтительным принят параметр Ra - среднее арифметическое отклонение профиля, так как он определяет шероховатость по всем точкам профиля.

Средняя высота неровностей по 10 точкам Rz используется в тех случаях, когда нельзя измерить Ra на приборах типа профилометр путем ощупывания поверхности алмазной иглой. Шаговые параметры влияют на виброустойчивость, сопротивление в волноводах и электропроводность в электротехнических деталях. Параметр tp необходимо учитывать при высоких требованиях к контактной жесткости и герметичности. В старом ГОСТ 2789-59 предусматривалось 14 классов шероховатости в порядке уменьшения значений параметров. В сравнительной табл. 2.1 даны соотношения между классами шероховатости и другими высотными параметрами. С 1983 г. для всех классов введен ряд значений Ra предпочтительного применения. Примеры нормирования параметров шероховатости для типовых поверхностей даны в табл. 2.2. Указание требований к шероховатости поверхностей производится на чертежах согласно ЕСКД по ГОСТ 2.309. Обозначение шероховатости состоит из условного значка и числовых значений [4]:

- основной знак, когда метод обработки поверхности чертежом не регламентируется;

- знак, соответствующий поверхности, полученной снятием слоя металла (точением, сверлением, фрезерованием, шлифованием и т.д.);

- знак, соответствующий поверхности в состоянии поставки, без удаления слоя металла (литье, штамповка, поковка и т.д.).

Обозначение символа Ra не указывается на чертеже, остальные символы должны быть записаны перед числовым значением. Например: , означают Ra=1,6мкм , Rz=40 мкм. Соотношение между Ra и Rz колеблется в пределах от 4 до 7 раз, Rz больше, чем Ra .

С 2005г. требуется указывать символ и числовые значения под полкой знака. Например: Ra 1,6 ; Rz 40 . Изменения №3 в ГОСТ 2.309-73.

Числовые значения параметров шероховатости зависят от требований к точности размера и требований к форме поверхности, т. е. устанавливаются соотношения между квалитетом размера, степенью точности формы поверхности и ее шероховатостью. Экономическая точность механической обработки приведена в табл. 2.3. Минимальные требования к шероховатости поверхности в зависимости от допуска размера и формы даны в табл. 2.4 [4].

Т а б л и ц а 2.1

Значения высотных показателей шероховатости поверхности

П р и м е ч а н и я : 1. Нормирование Ra по варианту 1 является предпочтительным.

2. Значения Ra по варианту 3 и Rz полностью соответствуют верхнему пределу класса.

Таблица 2.2

Рекомендации по выбору параметров шероховатости поверхности в зависимости от эксплуатационных требований. (Значения параметра – Ra, мкм, не более)

О к о н ч а н и е т а б л 2.2

Т а б л и ц а 2.3

Экономическая точность механической обработки

П р и м е ч а н и е: В скобках указаны труднополучаемые степени точности

Т а б л и ц а 2.4

Минимальные требования к шероховатости поверхности
в зависимости от допуска размера и формы поверхности

2.2. Нормирование отклонений формы

и расположения поверхностей деталей машин

Вследствие целого ряда причин при изготовлении геометрическая форма деталей не выдерживается. Поверхности также должны правильно располагаться одна относительно другой, однако они имеют погрешности взаимного расположения. Все эти погрешности формы, взаимного расположения, а также шероховатость поверхностей влияют на эксплуатационные (износ, шум, прочность, герметичность и т.д.) и на технологические (трудоемкость обработки, сборки, контроля, себестоимость) показатели. Поэтому отклонения формы и расположения поверхностей должны быть ограничены допусками. Основные нормативные требования к допускам формы и расположения поверхностей отражены в государственных стандартах [4,10,11], а указания на чертежах выполняются согласно требованию ЕСКД по ГОСТ 2.308. Виды допусков формы и расположения поверхностей, примеры обозначения на чертеже даны в табл. 2.5; табл. 2.6 и табл. 2.7.

Для каждого вида допуска установлено 16 степеней точности в порядке возрастания величины допуска. Числовые значения допусков формы и расположения цилиндрических деталей даны в табл. 2.8, а для плоских деталей в табл. 2.9. Для плоских деталей длина детали принята за номинальный размер, так как допуск формы зависит от длины детали.

При установлении соотношения между допуском размера и допуском формы для цилиндрических деталей принят диаметр рассматриваемой поверхности, а для плоских деталей допуск на толщину детали, так как наибольшая погрешность равна этому допуску (100 %).

Для цилиндрических деталей допуск формы задан в радиусном выражении, поэтому наибольшая погрешность формы принята равной 50 % от допуска на диаметр.

Для деталей жесткой конструкции (L£2d)по соотношению допусков размера (Т) и формы (Т_ф) установлено [4] три уровня относительной геометрической точности:

А - нормальный (для поверхностей без особых требований к точности формы);

В - повышенный (для поверхностей, работающих при значительных скоростях и нагрузках при наличии ударов и вибраций);

С - высокий (для поверхностей, работающих при высоких нагрузках с ударами и вибрациями, при скоростях свыше 1000 об/мин, а также при требованиях герметичности, плавности хода).

Расчет допусков формы и шероховатости поверхности производится в этом случае с учетом коэффициентов формы (К_ф) и коэффициентов шероховатости (К_r) по следующими зависимостям:

Т_ф = K_ф Т ; Ra = К_r Т.

Для деталей значительной длины (L/2d> 1) допуски формы рассчитываются с учетом коэффициента жесткости К_ж =L/2d по формуле:

Т_ф = К_ф К_ж Т.

Таблица 2.5

Виды допусков формы и примеры их условных обозначений

по ГОСТ 2.308

Вид допуска	Графический символ	Пример обозначения на чертеже
Допуск прямолинейности (для плоскостей, осей, цилиндрических поверхностей на заданной длине или на всей поверхности)
Допуск плоскостности (элементарные отклонения: вогнутость, выгнутость)
Допуск круглости (элементарные отклоне-ния: овальность, огранка)

О к о н ч а н и е т а б л 2. 5

Допуск цилиндричности
Допуск профиля продольного сечения (элементарные отклонения: конусообразность, cедлообразность, бочкообразность)
Допуск формы заданного профиля (суммарный допуск формы и расположения заданного профиля) А, Б - обозначение базы
Допуск формы заданной поверхности (суммарный допуск формы и располо-жения заданной поверхно- сти)

Т а б л и ц а 2.6