Нормирование и измерение шероховатости

Поверхностей деталей машин

Цель работы: научиться нормировать и измерять шероховатость поверхностей деталей машин.

Общие сведения

Шероховатость поверхности возникает вследствие воздействия инструмента на поверхность детали при обработке. Шероховатостью поверхности называется совокупность неровностей поверхности с относительно малыми шагами. Шероховатость измеряют на базовой длине относительно базовой линии. Обычно за базовую линию принимают среднюю линию профиля шероховатости. Средняя линия проводится так, что в пределах базовой линии среднее квадратичное отклонение профиля до этой линии минимально (рис. 1). Числовые значения базовой длины выбирают из ряда: 0, 01; 0, 03; 0, 08; 0, 25; 0, 80; 2, 5; 8; 25 мм.

Для точной оценки шероховатости измерения следует повторять несколько раз в разных местах поверхности и за результат принимать среднее арифметическое всех результатов измерения.

Рис. 1. Профилограмма шероховатости

Согласно ГОСТ 2789-73 шероховатость поверхности можно оценивать одним или несколькими параметрами:

или ,

где Rа – среднее арифметическое отклонение профиля; n – число выбранных точек на базовой длине; у_i – расстояние между точками профиля и средней линией; l – базовая длина; х_i – координата по оси х.

Высота неровностей по десяти точкам Rz – сумма средних абсолютных значений высоты пяти наибольших выступов профиля и глубин пяти наибольших впадин профиля в пределах базовой длины:

где у_р_i – высота i наибольшего выступа профиля; у_vi – глубина i наибольшей впадины профиля в пределах базовой длины.

Наибольшая высота неровностей профиля R_max – расстояние между линией выступов и линией впадин профиля в пределах базовой длины:

где R_p – максимальная высота выступов; R_v – максимальная глубина впадин.

Средний шаг неровностей S_m:

где n – число шагов в пределах базовой длины; S_mi – шаг неровностей, равный длине отрезка средней линии, пересекающий профиль в трех соседних точках и ограниченный двумя крайними точками.

Средний шаг местных выступов профиля S:

где S_i – шаг неровностей профиля по вершинам.

Относительная опорная длина профиля t_p:

где h_р – опорная длина профиля, т.е. сумма отрезков, отсекаемых на заданном уровне P линией эквидистантной средней линии в пределах базовой длины l:

Значение P выбирают из ряда 5, 10, 20, 25, 30, 40, 50, 60, 70, 80, 90% от R_max и откладывают от линии выступов профиля в материал детали.

Параметр Ra является предпочтительным.

При определении параметров Ra, Rz, R_max, S_т, S_i по профилограмме следует учитывать ВУ – вертикальное увеличение и ГУ – горизонтальное увеличение.

Структура обозначения шероховатости приведена на рис. 2.

Рис. 2. Структура обозначения шероховатости: 1 – способ обработки

поверхности; 2 – направление неровностей; 3 – базовая длина;

4 – параметр шероховатости

– среднее арифметическое отклонение профиля не более 1, 25 мкм;

– поверхность получается съемом материала ( ); высота неровностей по 10 точкам не более 20 мкм;

– поверхность получается без съема материала ( ); среднее арифметическое отклонение профиля, не указанное на чертеже [остальное ( )] не более 20 мкм;

– средний шаг неровностей профиля от 0, 04 до 0, 063 мм на базовой длине замера 2, 5 мм;

– поверхность получается полированием, Ra ≤ 0, 2 мкм;

– относительная опорная длина профиля на уровне сечения 40% не менее 50% на базовой длине 0, 8; на направление неровностей произвольное (М);

– шероховатость по контуру детали.

Обозначение направления неровностей: = параллельное, перпендикулярное, X – перекрещивающееся, M – произвольное, C – кругообразное, R – радиальное.

Нормирование параметра шероховатости Ra

В зависимости от условий эксплуатации Ra может определяться по трем уровням относительной геометрической точности:

· A (нормальная точность) Ra = 0, 05 T (5% от допуска T);

· B (повышенная точность) Ra = 0, 025 T (2, 5% от допуска T);

· C (высокая точность) Ra = 0, 01 T (1% от допуска T).

Уровень точности B рекомендуется использовать для изделий приборостроения; C – для деталей гидравлики, пневматики, контактирующих с рабочим жидкостями и уплотнениями; при изготовлении калибров, шаблонов, мер.

Пример: определить параметр шероховатости Ra для детали «вал» (рис. 3) по нормальному уровню точности А

мкм.

Рис. 3

После расчета выбирается ближайшее стандартное значение, соответствующее, или начальному значению Ra для класса шероховатости, или дополнительно рекомендуемому значению (табл. 1.) Для данного примера Ra = 2, 5 мкм (начальное значение 6 класса Ra = 2, 5….1, 25) или Ra = 1, 6 мкм (дополнительное рекомендуемое значение).

Оборудование и приборы.

Образцы шероховатости, профилометр 253, профилограф, детали машин.

Таблица 1

Классы шероховатости поверхности

Класс	Ra, мкм	Доп. рек Ra, мкм	Rz, мкм	Виды обработки
	80-40	50(63)	320-160	Литые заготовки
	40-20		160-80	Обдирка
	20-10	12, 5	80-40	Черновое точение, фрезерование, сверление, строгание
	10-5	6, 3	40-20	Нормальное точение, растачивание, фрезерование, сверление, зенкерование

Окончание табл. 1

Класс	Ra, мкм	Доп. рек Ra, мкм	Rz, мкм	Виды обработки
	5-2, 5	3, 2	20-10	Чистовые виды обработки: точение, растачивание, зенкерование, сверление, строгание, фрезерование
	2, 5-1, 25	1, 6	10-5	Грубое шлифование, чистовое: точение, растачивание, зенкерование, сверление, строгание, фрезерование, черновое развертывание
	1, 25-0, 63	0, 8	6, 3-3, 2	Чистовое шлифование, точение, растачивание, зенкерование, фрезерование, протягивание, развертывание
	0, 63-0, 32	0, 4	3, 2-1, 6	Доводка, полировка, чистовое: протягивание, развертывание, тонкое точение, растачивание, шлифование
	0, 32-0, 16	0, 2	1, 6-0, 8	Доводка, полировка, тонкое точение, растачивание, раскатка роликами
	0, 16-008	0, 1	0, 8-0, 4	Суперфиниширование, доводка, полировка, раскатка роликами
	0, 08-0, 04	0, 05	0, 4-0, 2	Полировка, доводка
	0, 04-0, 02	0, 025	0, 2-0, 1
	Не нормируется	0, 1-0, 05	Зеркальные поверхности, полировка
	0, 05-0, 025

Количественный контроль параметров шероховатости осуществляют бесконтактными методами (с помощью приборов светового сечения типа МИС-11 и ПСС-2, микроинтерферометров, имерсионно-репликовых микроинтерферометров МИИ-10, типа МИИ-4, МИИ-9, МИИ-11, МИИ-12, растровых измерительных микроскопов типа ОРИМ-1 и др.) и контактными методами с помощью щуповых приборов (профилометров и профилографов).

Для контроля деталей из мягких материалов применяют бесконтактные приборы.

В бесконтактных приборах (типа ПСС-2 и МИС-11) принцип действия основан на измерении параметров проекции светового сечения исследуемой поверхности с помощью наклонно направленного к ней светового пучка.

Принцип действия интерферометров основан на использовании явления интерференции света, отраженного от образцовой и исследуемой поверхностей. Форма образующихся интерференционных полос зависит от вида и высоты (до 1 мкм) неровностей контролируемой поверхности. Принцип действия растровых микроскопов основан на явлении образования муаровых полос при наложении изображений элементов двух периодических структур (направленных следов обработки и дифракционной решетки). При наличии неровностей муаровые полосы искривляются. Высоту микронеровностей определяют по степени искривления муаровых полос.

В щуповых приборах контактного действия для измерения высоты неровностей используют вертикальные колебания иглы, перемещаемой по контролируемой поверхности. Принцип действия профилометра 253 основан на преобразовании колебаний иглы с помощью мехатронного преобразователя.

Профилометр «Абрис-ПМ7» (рис. 4):

(измерительная техника универсального применения)

Рис. 4

Предназначен для измерения шероховатости поверхностей деталей машин и приборов в заводских и полевых условиях, что особенно ценно при выполнении ремонта.

Профилограф-профилометр «Абрис-ПМ7» и «Абрис-ПМ7.4» (рис. 5)

(измерительная техника универсального применения)

Рис. 5

Предназначен для измерения шероховатости поверхности деталей машин и приборов в лабораторных условиях промышленных предприятий.

Порядок выполнения работы

1. Изучить методические указания.

2. Изучить приборы и оборудование.

3. Нарисовать эскиз детали в соответствии заданием.

4. Пронормировать параметры шероховатости для детали (Ra), указать на чертеже.

5. Определить шероховатость поверхностей детали с помощью образцов шероховатости и профилометра, сравнить с требованиями чертежа. Сделать вывод о годности детали.

6. Снять профилограмму шероховатости поверхности детали с помощью профилографа, определить по полученной профилограмме параметры шероховатости поверхности.

7. Оформить отчет по работе, который должен содержать:

- название и цель работы;

- перечень оборудования и инструментов;

- эскиз детали с указанием шероховатости;

- результаты контроля с помощью образцов шероховатости и профилометра;

- результаты расчета параметров шероховатости по профилограмме;

- вывод о работе.

8. Методы контроля параметров шероховатости.

Контрольные вопросы

1. Какие параметры используются для оценки шероховатости поверхности?

2. Как нормируется параметр Ra?

3. Как указываются параметры шероховатости на чертежах?

4. Чем осуществляется контроль параметров шероховатости?

5. Какие параметры шероховатости относятся к высотным?

6. Какие параметры шероховатости измеряются в мм?

7. В зависимости от каких факторов назначаются параметры шероховатости?

8. Какие параметры шероховатости назначаются для изделий, работающих при знакопеременных нагрузках?

Лабораторная работа № 5

⇐ Предыдущая 123 4 5 Следующая ⇒