Тема 4. Качество поверхности деталей Эксплуатационные свойства деталей машин, их долговечность в значительной степени зависят от состояния их поверхностей.

Качество поверхности детали определяется геометрическими характеристиками и физико-механическими свойствами поверхностного слоя.

Поверхность, ограничивающую деталь и отделяющую её от окружающей среды, называют реальной поверхностью.

Номинальная поверхность – это идеальная поверхность, форма которой задана чертежом или другой технической документацией.

Геометрические характеристики качества обработанной поверхности определяются отклонениями реальной поверхности от номинальной, т.е. неровностями различной формы и высоты. Эти отклонения условно можно разделить на разновидности: отклонения от правильной геометрической формы; волнистость и шероховатость.

Критерием этого деления может служить отношение протяженности отклонения L к величине отклонения h (рис. 4.1).

L

Рис.4.1.

Отклонение формы - геометрические отклонения, у которых отношение L/h более 1000.

Волнистость – совокупность периодически чередующихся возвышенностей и впадин с отношением L/h=50…1000.

Шероховатость – микрпскопظчеркие откконения р отношением L/h<50.

При механической обработке качество поверхности оценивается преимущественно шероховатостью.

Шероховатостью поверхности называют совокупность микро неровностей поверхности с относительно малыми шагами, выделенную с помощью базовой длины.

Термины и определения шероховатости поверхности установлены ГОСТом 25142-82.

Высота, форма, характер расположения и направление неровностей поверхности обрабатываемых заготовок зависят от следующих причин:

–режима обработки;

–условий охлаждения и смазывания обрабатываемого материала;

–геометрии и режущей способности режущего инструмента;

–типа и состояния оборудования и приспособлений и ряда других причин.

Шероховатость может быть:

–продольная образующая в параллельном направлении режущего инструмента;

–поперечная образующая в направлении перпендикулярном направлению движения режущего инструмента.

4.1. Параметры шероховатости

Шероховатость поверхности определяют по ее профилю, который образуется в сечении этой поверхности с плоскостью, перпендикулярной к нормальной поверхности. На рис.4.2. показаны основные параметры шероховатости поверхности.

Рис.4.2. Профилограмма и основные параметры шероховатой поверхности

Базовая линия или поверхность – это линия или поверхность заданной геометрической формы, проведенная относительно профиля поверхности и служащая для оценки геометрических параметров шероховатости поверхности.

Базовая длина l –длина базовой линии, используемая для определения параметров шероховатости поверхности. Значение базовых длин могут быть равны 0.01; 0.03; 0.08; 2.5; 8 и 25мм. Шероховатость поверхности определяется на длине L, которая может содержать одну или несколько базовых длин l.

Значение параметров шероховатости поверхности определяется от единой базы, за которую принята средняя линия.

Cредняя линия – m – базовая линия, проведенная так, что в пределах базовой длины среднеквадратичное отклонение профиля от этой линии минимально.

– i–e отклонение выступа от средней линии.

– i – е отклонение впадин от средней линии.

По ГОСТ 2789-82 установлено шесть параметров шероховатости поверхности:

1. – среднее арифметическое отклонение профиля в пределах базовой длины

, (4.1)

или приближенно

, (4.2)

где - базовая длина; n – число измерений на базовой длине.

2. - высота поверхностей профиля по десяти точкам – сумма средних абсолютных значений пяти наибольших выступов и пяти наименьших впадин в пределах базовой длины.

, (4.3)

где – высота i-ого наибольшего выступа;

– глубина i –ой наибольшей впадины.

3. – наибольшая высота неровностей профиля – это расстояние между линией выступов и линией впадин в пределах базовой длины.

4. – средний шаг неровностей профиля в пределах базовой длины

, (4.4)

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

– шаг неровностей i-го профиля, равный длине отрезка средней линии, ограничивающей неровность профиля.

5. – средний шаг местных выступов профиля в пределах базовой длины

, (4.5)

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

- шаг неровностей профиля по вершинам, равный отрезку средней линии между проекциями двух наивысших точек соседних выступов профиля.

6. – относительная опорная длина профиля.

, (4.6)

где - опорная длина профиля, равная сунме отـежков , отсекаемых на уровне ;

- длина опорной длины выступа на расстоянии от средней линии.

ГОСТ–ом 2789-73 установлены 14 классов чистоты поверхности.

Максимальные значения шероховатости и на базовой длине l должны соответствовать данным табл.4.1.

Классы чистоты поверхности

Таблица 4.1

Класс чистоты поверхности	, мкм	, мкм	Базовая длина l, мм
1	2	3	4
1 2 3	80 40 20	320 160 80	8
4 5	10 5	40 20	2,5
6 7 8	2,5 1,125 0,63	10 6,3 3,2	0,8
9 10 11 12	0,32 0,16 0,08 0,04	1,6 0,8 0,4 0,2	0,25
13 14	0,02 0,01	0,10,05	0,08

В табл. 4.2 приведены рекомендуемые значения параметров шероховатости R _a и R _z в зависимости от частоты обрабатываемой поверхности.

Рекомендуемые значения параметров шероховатости

Таблица 4.2

Качество обработки	Ra, мкм	Rz , мкм	класс шероховатости
черновая обработка	100 50 25 12,5	400 200 100 50	1 2 3 4
чистовая обработка	6,3 3,2 1,6 0,8 0,4	25 12,5 6,3 3,2 1,6	5 6 7 8 9
доводочная обработка	0,2 0,1 0,05 0,025 0,012	0,8 0,4 0,2 0,1 0,05	10 11 12 13 14

Классы чистоты с 6 по 14 дополнительно подразделяются еще на разряды (табл. 4.3).

Разряды классов чистоты поверхности

Таблица 4.3

Класс чистоты поверхности	Rz, мкм			Rz , мкм
	А	Б	В	А	Б	В
6 7 8 9 10 11 12 13 14	2,5 1,25 0,63 0,32 0,16 0,08 0,04 0,02 0,01	2,0 1,0 0,5 0,25 0,125 0,063 0,032 0,016 0,008	1,6 0,8 0,4 0,2 0,1 0,050,025 0,012 0,006	10 6,3 3,2 1,6 0,8 0,4 0,2 0,1 0,05	8 5 2,5 1,25 0,63 0,32 0,16 0,08 0,04	- 4 2 1 0,5 0,250,125 0,063 0,032

ГОСТ 2.309-73 устанавливает обозначение шероховатости и правила нанесения ее на чертежах:

• о бозначение шероховатости поверхности, вид обработки которой конструктор не устанавливает.

• ш ероховатость поверхности, полученной с удалением слоя материала (точение, сверление, фрезерование, шлифование и т.д.).

• ш ероховатость поверхности, полученная без удаления слоя материала (литье, ковка, штамповка, волочение и др.).

Требования к шероховатости поверхности по одному или нескольким параметрам с указанием их численных значений или диапазона значений, указываются на значке шероховатости.

На рис.4.3 показано, какие параметры указываются на значке шероховатости.

Рис. 4.3. Обозначение шероховатости на чертеже