Шероховатость поверхности

Неровности поверхности (выступы и впадины) в значительной степени определяют ее износостойкость, характер трения и долговечность. Они влияют и на другие характеристики, например на точность В связи с этим шероховатость поверхности принято считать таким же важным показателем, как размер и размерная точность. ГОСТ 2789—73 на шероховатость поверхности устанавливает ее параметры и основные определения.

• Реальная поверхность — поверхность, ограничивающая тело и отделяющая его от окружающей среды.
• Номинальная поверхность — поверхность, заданная в технической документации (чертеже) без учета отклонений. Номинальная поверхность может быть плоской, цилиндрической, сферической и др.
• Средняя линия профиля m — базовая линии, имеющая форму номинального профиля и проведенная так, что в пределах базовой длины l (рис. 1.2) среднее квадратичное отклонение расстояний точек профиля до этой линии минимально.
• Отклонение профиля у — расстояние между любой точкой профиля и средней линией т, измеренное по нормали, проведенной к линии m через эту точку профиля.
• Базовая длина l — длина базовой линии, используемая для выделения неровностей, характеризующих шероховатость поверхности, и для количественного определения ее параметров.
• Среднее арифметическое отклонение профиля R_a — среднее отклонение профиля или среднее расстояние от точек профиля реальной поверхности (у₁, у₂, у₃,...,y_n-1) до его средней линии (в мкм) в пределах базовой длины.
• Высота неровностей R_z — высота неровностей профиля, определяемая по десяти точкам в пределах базовой длины. Сумма средних арифметических абсолютных отклонении точек пяти наибольших минимумов (H_i-min) и пяти наибольших максимумов (Н_i-max) профиля (рис.I.2).
• Максимальная высота неровностей R_max — расстояние (мкм) между линиями выступов и впадин.

Шаг неровностей и средний шаг неровностей профиля по вершинам в пределах базовой длины обозначаются соответственно Sm и S. При необходимости дополнительно могут устанавливаться требования к направлению неровностей поверхности, виду или последовательности видов обработки. Рис.1.2. Неровности поверхности и параметры шероховатости

Обозначения шероховатости поверхности. Эти обозначения установлены ГОСТ 2.309—73, входящим в систему ЕСКД.

Знак, обозначающий шероховатость поверхности, и месторасположение значения параметра (или параметров) и данных, содержащих дополнительные требования, показаны на рис. 1.3, а. Если в обозначении должно быть только значение параметра шероховатости, то знак не имеет полки. Если вид обработки поверхности конструктором не установлен, то знак имеет вид, представленный на рис.I.3, б.

Рис.I.3. Знаки, обозначающие шероховатость поверхности: 1 — параметр(ы)  шероховатости; 2 — знак; 3 — вид обработки   поверхности или другие дополнительные указания;  4 - базовая длина;  5 — условное обозначение направления неровностей

Знак на рис.I.3, обозначает шероховатость поверхности, которая должна быть получена резанием или другим видом обработки в удалением слоя материала, а знак на рис. 1.3, г — шероховатость поверхности, образованной без удаления слоя материала (литьем, ковкой, прокатом и т. п.) и не обрабатываемой по чертежу.

Шероховатость указывают в обозначении для параметра R_a без символа, например 0,32; для параметров R_z, R_max и др. после соответствующего символа, например R_z40, R_max80.

Условные обозначения направлений неровностей, образующихся в результате фрезерной обработки, даны на рис. 1.4. В левой части рисунка показаны схематические изображения неровностей, в правой — их обозначения на чертеже.

На рис. 1.4, а представлено параллельное направление неровностей, на рис. 1.4, б — перпендикулярное, на рис. 1.4, в — перекрещивающееся, на рис. 1.4, е — произвольное. Рис. I.4. Направления неровностей и обозначения на чертеже

Если на чертеже изображено изделие, часть или все обрабатываемые поверхности которого должны иметь одинаковую шероховатость поверхности, то в правом верхнем углу чертежа помещают обозначение одинаковой шероховатости и условное обозначение (\/)(т. е. знак, приведенный на рис.I.3,б, взятый в скобки), например так, как это показано на рис. 1.5. Рис. 1.5. Пример обозначения шероховатости поверхности на чертеже

Шероховатости поверхностей, достигаемые обработкой на фрезерных станках, приведены в табл. 1.4.

Таблица I.4. Шероховатости поверхностей, достигаемые при обработке на фрезерных станках

Способы оценки шероховатости поверхности. Они могут быть визуальными (на глаз) и регистрируемыми специальными приборами. Визуальные выполняются путем сравнения шероховатости поверхности контролируемого изделия с образцами (эталонами) шероховатости (Образец должен быть также обработан  фрезерованием с тем же типом фрезы), имеющими необходимые значения тех или других ее параметров. Обычно такими параметрами служат R_z или R_a. Сравнение невооруженным глазом или с помощью лупы допустимо при шероховатости поверхности в пределах R_z≥10 мкм и R_a≥0,63 мкм. Для оценки шероховатости до R_a = 0,080 мкм применяются микроскопы сравнения МС-51, МС-49 и др.

Измерение шероховатости поверхности производится бесконтактным или контактным методом. Для измерений бесконтактным методом (обычно в измерительных лабораториях) применяются двойные микроскопы Линника, микроскопы моделей МИС-11 и ПСС-2 (прибор светового сечения 2). Двойные микроскопы позволяют контролировать поверхности с шероховатостью R_z ≈60÷2 мкм;   растровые микроскопы  (например,   модели   ОРИМ-1) с R_z = 40÷0,6 мкм, микроинтерферометры (например, модели МИИ-14) — поверхности с шероховатостью R_z= 0,6÷0,025 мкм.

Для измерений контактным методом применяются профилометры и профилографы работающие на принципе ощупывания поверхности алмазной иглой.

В реальных условиях используют переносные профилометры моделей 240 и 253, предназначенные для контроля шероховатости  поверхности по параметру R_a=2,8÷0,04 мкм. Они позволяют быстро, за 3—10 с произвести измерение.