Классы шероховатости поверхности
Факторы, влияющие на качество поверхности
Шероховатость поверхности зависит от метода и режима обработки, качества применяемого режущего инструмента, жесткости технологической системы, физико-механических свойств обрабатываемого материала, вида применяемой смазывающе-охлаждающей жидкости, вибраций технологической системы и др.
Каждому методу обработки (точение, шлифование и др.) соответствует свой диапазон получаемой шероховатости поверхности. В табл. 3.1 приведена шероховатость поверхности при различных методах обработки стали и серого чугуна и сопоставлены параметры шероховатости с параметрами средней экономической точности. Из сопоставления этих параметров можно увидеть их взаимосвязь: чем выше точность получаемого размера, тем меньше шероховатость поверхности.
Далее, на стр. 7 см. табл. 3.1.
Таблица значений шероховатости
№ | Классы шерохова-тости пов-сти | Параметры шероховатости, мкм | Базовая длина, l, мм | |
Ra | Rz | |||
1. | 2. | 3. | 4. | 5. |
1. | ![]() | 80, 63, 40, 50* | 320, 250, 200, 160 | 8,0 |
2. | ![]() | 40, 32, 20, 25* | 160, 125, 100, 80 | |
3. | ![]() | 20, 16, 10, 12,5* | 80, 63, 50, 40 | |
4. | ![]() | 10, 8, 5, 6,3* | 40, 32, 25, 20 | 2,5 |
5. | ![]() | 5, 4, 2,5; 3,2* | 20, 16, 12,5; 10,0 | |
6. | ![]() | 2,5; 2,0; 1,25; 1,6* | 10,0 8,0; 6,3 | 0,8 |
7. | ![]() | 1,25; 1,00; 0,63; 0,80* | 6,3; 5,0; 4; 3,2 | |
8. | ![]() | 0,63; 0,50; 0,32; 0,40* | 3,2; 5,2; 2,0; 1,6 | |
9. | ![]() | 0,32; 0,25; 0,160; 0,20* | 1,6; 1,25; 1,00; 0,80 | 0,25 |
10. | ![]() | 0,160; 0,125; 0,080; 0,10* | 0,80; 0,63; 0,50; 0,40 | |
11. | ![]() | 0,080; 0,063; 0,040 | 0,40; 0,32; 0,25; 0,20 | |
12. | ![]() | 0,040; 0,032; 0,020 | 0,20; 0,16; 0,125; 0,100 | |
13. | ![]() | 0,020; 0,016; 0,010 | 0,100; 0,080; 0,063; 0,050 | 0,08 |
14. | ![]() | 0,010; 0,008; 0,012* | 0,050; 0,040; 0,032 |
Примечание: * — предпочтительные значения параметров Ra
Обозначений шероховатости поверхности на чертежах
Метод обработки | Соотв-щий квали-тет точн. | Шерохов-сть пов-сти Ra, мкм | Метод обработки | Соотв-щий квали-тет точн. | Шерохов-сть пов-сти Ra, мкм |
Точение: предварительное …………….. чистовое ……………………… тонкое, алмазное ……………. Фрезерование: предварительное ……………. чистовое ……………………… тонкое (торцовыми фрезами).. Сверление: Зенкерование: предварительное……………. чистовое (после чернового)… Протягивание отверстий…… | 12 — 13 10 — 11 6 – 7 11 — 12 8 – 10 6 – 7 11 — 12 7 – 8 | 12,5 2,5 – 1,25 0,63-0,32 12,5 2,5-1,25 0,63-0,32 6,3-2,5 2,5-12,5 6,3-2,5 1,25-0,63 | Прошивание (для коротких отверстий) …………………….. Шлифование: обдирочное*…………. предварительное ……. чистовое ……………… тонкое ………………… Хонингование отверстий диаметром до 80 мм …………. Развертывание: предварительное…………….. чистовое……………………… тонкое ………………………… Притирка (доводка) ………. Полирование **………. | — 8-10 7-8 6-7 6-7 8-9 6-7 5-6 — | 0,63-0,32 2,5-1,25 1,25-0,63 0,63-0,32 0,32-0,08 0,32-0,08 2,5-1,25 1,25-0,63 0,63-0,32 0,1 и меньше 0,032-0,012 |
*Обдирочное шлифование применяют в качестве предварительной обработки поверхностей отливок и поковок, не выдерживая допуска на размер.
**Этот метод не повышает точности размера, полученного на предшествующей обработке.
При обработке заготовок лезвийным инструментом шероховатость поверхности в значительной мере зависит от скорости резания и подачи. На рис. 3,5, а показано влияние скорости резания на шероховатость поверхности при точении стали (кривая 1) и чугуна (кривая 2). После обтачивания стальной заготовки со скоростью резания около 20 м/мин (кривая 1) наблюдается наибольшая шероховатость, что связано с явлением активного образования нароста на режущей части резца. При скорости резания свыше 80 м/мин образование нароста практически прекращается. Кроме того, при высоких скоростях резания значительно уменьшается глубина пластически деформированного слоя, что также снижает шероховатость поверхности.
На рис. 3.5, б показана зависимость шероховатости поверхности от подачи при точении заготовки из стали 45 резцом с радиусом закругления вершины 2,5 мм. Из рисунка видно, что изменение малых подач (до 0,2 мм/об) незначительно влияет на изменение шероховатости поверхности. Но при переходе в область подач свыше 0,2 мм/об микронеровности обработанной поверхности возрастают более интенсивно.
Рис. 3.5. Графики зависимостей шероховатости поверхности от скоростей резания и подач
С увеличением глубины резания шероховатость поверхности возрастает незначительно и практически ее можно не учитывать.
Значительное влияние па шероховатость поверхности оказывает состояние режущей части инструмента: микронеровности режущей кромки инструмента ухудшают шероховатость обработанной поверхности; это особенно заметно при обработке протяжками, развертками или широкими резцами. Затупление режущего инструмента приводит к увеличению шероховатости обработанной поверхности.
При обработке заготовок абразивным инструментом шероховатость поверхности снижается с уменьшением зернистости и повышением твердости шлифовального круга, повышением скорости резания, уменьшением продольной и поперечной подач.
При обработке стали с высоким содержанием углерода (С > 0 5%) получается более чистая поверхность, чем при обработке низкоуглеродистой стали.
Применение смазывающе-охлаждающей жидкости улучшает шероховатость обработанной поверхности. Одновременно повышается стойкость инструмента. На рис. 3.6 показано (по данным К. С. Колева) влияние охлаждения на микрогеометрию поверхности при точении стали Х4Н быстрорежущим резцом при подаче S = 0,67 мм/об: 1 — точение без применения охлаждения; 2 — охлаждение водной эмульсией (0,5 % соды и 0,1 % мыла).
Жесткость технологической системы значительно влияет на шероховатость и волнистость поверхности. Так, например, при точении нежесткого вала с установкой на центры наибольшая шероховатость поверхности получается примерно в средней части по длине вала. Недостаточная жесткость системы может быть причиной появления вибрации при резании и, как следствие, образования волнистой поверхности.
Физико-механические свойства поверхностного слоя деталей и заготовок в значительной мере зависят от воздействия тепловых и силовых факторов в процессе обработки. Поверхностный слой обработанной стальной заготовки состоит из трех зон (рис. 3.7): I – зоны резко выраженной деформации, характеризуемой искажением кристаллической решетки, дроблением зерен и повышенной твердостью; II – зоны деформации, характеризуемой вытянутыми зернами и снижением твердости по сравнению с первой зоной; III — переходной зоны (зоны постепенного перехода к структуре основного металла).
Исходные заготовки из стали, полученные ковкой, литьем или прокатом, имеют поверхностный слой, состоящий из обезуглероженной зоны и переходной зоны, т. е. зоны с частичным обезуглероживанием. Например, заготовки, полученные горячей штамповкой, имеют обезуглероженный слой в пределах 150—300 мкм, а полученные свободной ковкой — от 500 до 1000 мкм.
При обработке стальных заготовок резанием глубина деформации распространяется до 100—300 мкм. У чугунных заготовок глубина распространения деформации незначительна (до 15 мкм).
При механической обработке металлов деформация поверхностного слоя сопровождается упрочнением (наклепом) этого слоя. С увеличением глубины резания и подачи глубина наклепанного слоя возрастает. Так, например, при черновом точении глубина наклепа составляет 200—500 мкм, при чистовом точении 25—30 мкм, при шлифовании 15—20 мкм и при очень тонкой обработке 1—2 мкм.
С увеличением скорости резания глубина наклепа уменьшается. Это объясняется уменьшением продолжительности воздействия сил резания на деформируемый металл. На рис. 3.8 показано (по данным К. С. Колева) влияние скорости резанияvпри точении стали ЗОХГС (кривая 1) и стали 20 (кривая 2) на наклеп Нd.
При шлифовании деталей доминирующим фактором является тепловой, служащий причиной появления в поверхностном слое обрабатываемого металла растягивающих напряжений. На рис. 3.9 показана схема распределения остаточных напряжений σ после шлифования на глубину h поверхностного слоя (кривая 1). Появление растягивающих напряжений связано с быстрым нагреванием поверхностного слоя в зоне контакта металла детали с шлифовальным кругом. После прохождения шлифовального круга поверхностный слой, охлаждаясь, стремится сжаться, вызывая растягивающие напряжения. При шлифовании с выхаживанием (т. е. с последующим выключением продольной подачи) значительно уменьшаются напряжения растяжения и увеличиваются напряжения сжатия (кривая 2).
Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском:
Лучшие изречения: Только сон приблежает студента к концу лекции. А чужой храп его отдаляет. 8661 — | 7436 —
или читать все.
Шероховатость поверхности — совокупность неровностей поверхности с относительно малыми шагами на базовой длине. Измеряется в микрометрах (мкм). Шероховатость относится к микрогеометрии твёрдого тела и определяет его важнейшие эксплуатационные свойства. Прежде всего износостойкость от истирания, прочность, плотность (герметичность) соединений, химическая стойкость, внешний вид. В зависимости от условий работы поверхности назначается параметр шероховатости при проектировании деталей машин, также существует связь между предельным отклонением размера и шероховатостью. Исходная шероховатость является следствием технологической обработки поверхности материала, например, абразивами. В результате трения и изнашивания параметры исходной шероховатости, как правило, меняются.
Содержание
Параметры шероховатости [ править | править код ]
Исходная шероховатость является следствием технологической обработки поверхности материала. Для широкого класса поверхностей горизонтальный шаг неровностей находится в пределах от 1 до 1000 мкм, а высота — от 0,01 до 10 мкм. В результате трения и изнашивания параметры исходной шероховатости, как правило, меняются, и образуется эксплуатационная шероховатость. Эксплуатационная шероховатость, воспроизводимая при стационарных условиях трения, называется равновесной шероховатостью.
На рисунке схематично показаны параметры шероховатости, где: l <displaystyle l> — базовая длина; m <displaystyle m>
— средняя линия профиля; S m i <displaystyle S_
— средний шаг местных выступов профиля; H i m a x <displaystyle H_>
— отклонение пяти наибольших максимумов профиля; H i m i n <displaystyle H_>
— отклонение пяти наибольших минимумов профиля; h i m a x <displaystyle h_>
— расстояние от высших точек пяти наибольших максимумов до линии, параллельной средней и не пересекающей профиль; h i m i n <displaystyle h_>
— расстояние от низших точек пяти наибольших минимумов до линии, параллельной средней и не пересекающей профиль; R m a x <displaystyle R_
— отклонения профиля от линии m <displaystyle m>
; p <displaystyle p>
— уровень сечения профиля; b n <displaystyle b_
.
- Высотные параметры:
- Ra — среднее арифметическое из абсолютных значений отклонений профиля в пределах базовой длины;
R a = 1 l ∫ l 0 | y i | d x <displaystyle R_=<frac <1>
ight|,dx>R a = 1 n ∑ i = 1 n | y i | <displaystyle R_=<frac <1>
ight|>
Rz — сумма средних абсолютных значений высот пяти наибольших выступов профиля и глубин пяти наибольших впадин профиля в пределах базовой длины;
R z = ( ∑ i = 1 5 | H i m a x | + ∑ i = 1 5 | H i m i n | ) / 5 <displaystyle R_
ight)/5>
- Rmax — наибольшая высота профиля;
t p = 1 l ∑ i = 1 n b i <displaystyle tp=<frac <1>
Ra, Rz и Rmax определяются на базовой длине l, которая может принимать значения из ряда 0,01; 0,03; 0,08; 0,25; 0,80; 2,5; 8; 25 мм.
Параметр Ra является предпочтительным.
Способы измерения [ править | править код ]
ISO 8503 определяет требования по определению компараторов профиля, который предназначен для визуального и тактильного сравнения стальных поверхностей, очищенных абразивоструйным способом. Компараторы профиля поверхности используются на строительных площадках для оценки шероховатости поверхности перед нанесением красок и других подобных продуктов или перед другими видами защиты поверхности [1] .
Параметры и характеристики
Surface roughness. Parameters and characteristics
Дата введения 1975-01-01
Постановлением Государственного комитета стандартов Совета Министров СССР от 23.04.73 N 995 дата введения установлена 01.01.75
Ограничение срока действия снято Постановлением Госстандарта от 07.05.80 N 2019
Издание (август 2018 г.) с Изменениями N 1, 2, утвержденными в мае 1980 г., январе 2017 г. (ИУС 7-80, 7-2017)
ВЗАМЕН ГОСТ 2789-59
1. Настоящий стандарт распространяется на шероховатость изделий независимо от их материала и способа изготовления (получения поверхности). Стандарт устанавливает перечень параметров и типов направлений неровностей, которые должны применяться при установлении требований и контроле шероховатости поверхности, числовые значения параметров и общие указания по установлению требований к шероховатости поверхности.
Стандарт не распространяется на шероховатость ворсистых и других поверхностей, характеристики которых делают невозможным нормирование и контроль шероховатости имеющимися методами, а также на дефекты поверхности, являющиеся следствием дефектов материала (раковины, поры, трещины) или случайных повреждений (царапины, вмятины и т.д.).
(Измененная редакция, Изм. N 2).
Требования к шероховатости поверхности
2. Требования к шероховатости поверхности должны устанавливаться исходя из функционального назначения поверхности для обеспечения заданного качества изделий. Если в этом нет необходимости, то требования к шероховатости поверхности не устанавливаются и шероховатость этой поверхности контролироваться не должна.
3. Требования к шероховатости поверхности должны устанавливаться путем указания параметра шероховатости (одного или нескольких) из перечня, приведенного в п.6, значений выбранных параметров (по п.8) и базовых длин, на которых происходит определение параметров.
Если параметры Ra , Rz , определены на базовой длине в соответствии с табл.5 и 6 приложения 1, то эти базовые длины не указываются в требованиях к шероховатости.
При необходимости дополнительно к параметрам шероховатости поверхности устанавливаются требования к направлению неровностей поверхности, к способу или последовательности способов получения (обработки) поверхности.
Числа из табл.2-4 и п.9 используются для указания наибольших и наименьших допускаемых значений, границ допускаемого диапазона значений и номинальных значений параметров шероховатости.
Для номинальных числовых значений параметров шероховатости должны устанавливаться допустимые предельные отклонения.
Допустимые предельные отклонения средних значений параметров шероховатости в процентах от номинальных следует выбирать из ряда 10; 20; 40. Отклонения могут быть односторонними и симметричными.
4. Требования к шероховатости поверхности не включают требований к дефектам поверхности, поэтому при контроле шероховатости поверхности влияние дефектов поверхности должно быть исключено. При необходимости требования к дефектам поверхности должны быть установлены отдельно.
5. Допускается устанавливать требования к шероховатости отдельных участков поверхности (например,к участкам поверхности, заключенным между порами крупнопористого материала участкам поверхности срезов, имеющим существенно отличающиеся неровности).
Требования к шероховатости поверхности отдельных участков одной поверхности могут быть различными.
2-5. (Измененная редакция, Изм. N 1).
6. Параметры шероховатости (один или несколько) выбираются из приведенной номенклатуры:
Ra — среднеарифметическое отклонение профиля;
Rz — наибольшая высота профиля;
— полная высота профиля;
Sm — средний шаг неровностей;
S — средний шаг местных выступов профиля;
— относительная опорная длина профиля, где — значение уровня сечения профиля.
Параметр Ra является предпочтительным.
(Измененная редакция, Изм. N 1, 2).
Типы направлений неровностей поверхности
7. Типы направлений неровностей поверхности выбирают из табл.1.