Шорсткість поверхні
|
Вона впливає на зносостійкість поверхні, визначеність посадок,
міцність пресових соеди-нений. У відповідальних випадках конструктор повинен
обумовлювати спрямованість слідів обробки на поверхні деталі. Це може
виявитися необхідним, на-приклад, у зв'язку з направленням відносного
ковзання сполучених деталей або з напрямком руху по деталі струменя
рідини або газу. Зношування зменшується і досягає мінімуму при
збігу напрямку ковзання з на-правлінням нерівностей обох деталей.
Високої точності завжди відповідають малі шорсткості і хвилястість
поверх-ності. Це визначається не тільки умовами роботи сполучених
деталей, але і необхідністю отримання надійних результатів вимірювання в
виробництві. Змен-шення шорсткості поверхні вносить велику
визначеність в характер сполучення, так як розмір зазору (або натягу),
отриманий в результаті контролю деталей, відрізняється від розміру ефективного
зазору або натягу, що має місце в експлуатації або при складанні. ефективний
натяг при складанні зменшується, а зазор в процесі роботи механізму
збільшується, причому тим більше і швидше, ніж більш грубо оброблені
поверхні, що сполучаються.
Малу шорсткість поверхні буває необхідно використовувати і для додання
красивого зовнішнього вигляду деталі або зручності змісту поверхонь в
чистоті і т. п.
Вимоги до шорсткості поверхні повинні встановлюватися виходячи з
функціонального призначення поверхні для забезпечення заданої якості
виро-лій. Якщо в цьому немає необхідності, то вимоги до шорсткості
поверхні не встановлюються і шорсткість цієї поверхні
контролюватися не повинна. Вимоги до шорсткості поверхні не
включають вимог до дефектів поверхні (раковини і ін.), тому при
контролі шорсткості поверхні вплив дефектів поверхні повинно бути
виключено. У деяких випадках допускається встановлювати вимоги до
шорсткості окремих ділянок однієї поверхні, які можуть бути
різними.
ГОСТ 2789-73 * встановлює вимоги до шорсткості поверхні
незалежно від способу її отримання або обробки. Це дає можливість
застосовувати вимоги стандарту до поверхонь, оброблений-ним різанням і
іншими методами, наприклад литтям, пресуванням, електрофізі-ними і
електрохімічними методами і т. д.
3. Параметри для нормування шорсткості поверхні.
Шорсткість поверхні оцінюється по нерівностях профілю (частіше
поперечного), одержуваного шляхом перетину реальної поверхні площиною (частіше
всього в нормальному перетині). Для відділення шорсткості поверхні від
Інші не-рівність з відносно великими кроками (відхилення форми і
волнистости) її розглядають в межах обмеженого ділянки. довжина
якого називається базовою довжиною l. Базою для відліку відхилень
профілю є середня лінія профілю т.
Для кількісної оцінки і нормування шорсткості поверхонь ГОСТ
2789-73 * (Рис. 5) встановлює шість параметрів: три висотних (Ra, Rz,
Rmах), два крокових (Sm. S) і параметр відносної опорної
довжини профілю (tp).
Параметри Ra, Rz представляють собою середню висоту нерівностей профілю (
Ra - всіх нерівностей; Rz - найбільших нерівностей), параметр
Rmax - повну висоту профілю
Параметри S і Sm характеризують взаємне розташування
(Відстань) характерних точок нерівностей (максимумів) про-филя і точок
перетину профілю з середньою лінією (нулів профілю).
Параметр tр містить наиболь-шую інформацію про висотних свій ствах
профілю (він комплексно ха-рактерізует висоту і форму рів-ностей профілю), так
як вона ана-логічна функції розподілу. У поздовжньому напрямку tp
по-зволяет судити про фактичну пло-щади контакту при контактують-вання
шорсткуватих поверхонь на заданому рівні перетину р.
Мал. 3
Профіль шорсткості, його характеристики і параметри
На додаток до кількісних параметрів в деяких випадках доцільно
нормувати напрямок нерівностей, наприклад у зв'язку з направленням
щодо відповідності-ного переміщення тертьових сполучених поверхонь або струменя
рідини, або газу щодо поверхні, а також для забезпечення
необхідної віброустой-чивости і міцності при циклічних навантаженнях.
При необхідності конструктором встановлюється також спосіб або
послідовно-вательность способів отримання (обробки) поверхні, якщо вони
є єдиними для забезпечення її заданої якості.
При призначенні параметрів шорсткості поверхонь слід перевірити
можливість їх досягнення в зв'язку з раціональними методами обробки деталі.
Як правило, слід застосовувати найбільшу шорсткість, що допускається
кон-структивно вимогами. В іншому випадку може значно
збільшитися вартість обробки, що може бути компенсовано лише
підвищенням якості виробу. У деяких же випадках підвищення вимог до
шорсткості може виявитися не тільки не рентабельним, а й неприпустимим.
Наприклад, при занадто гладких сполучених поверхнях може виникнути
явище «схоплювання», При якому частинки металу відриваються від
поверхневого шару, що труться. Для таких поверхонь слід
нормувати оптимальну вихідну Шеро-Ховатія, яка повинна бути близькою
до получающейся в процесі підробітки
Зазвичай обробити отвір важче, ніж вал. Це часто враховується призначенням
різної шорсткості поверхонь деталей. у отвори
шорсткість дещо вищий.
Правильне рішення, прийняте при виборі параметрів шорсткості поверхонь
деталей, а також при виборі методів обробки, що забезпечують отримання;
поверхонь із заданою шорсткістю, чинить серйозний вплив на
якість. конструкції, її технологічність і дозволяє встановити найбільш
економічні методи виготовлення деталей.
Для забезпечення умов взаємозамінності призначення шорсткості
сполучених поверхонь може проводитися в залежності від точності
сполучення (обраної посадки) і точності обробки (вибраного квалітету).
Прямого зв'язку між точністю і шорсткістю поверхні немає, так як до
самим неточним поверхонь по допуску розміру можна пред'явити досить
високі вимоги шорсткості (наприклад, поверхні ручок хірургічного
інструменту в т. п.). Разом з тим при виборі шорсткості поверхні
слід враховувати що
значення Rz должнo складати лише деяку частину допуску (? p
) Відповідними-ющего розміру.
Якщо в конструкціях сполученні, згідно з вимогами до експлуатаційних
якостям деталей, необхідно обмежити відхилення форми (? ф) або
відхилення розташування (? п) в порівнянні з допуском на розмір (?
р), то відповідно повинна бути обмежена і шорсткість поверхні. при
цьому слід орієнтуватися ва можливі (рекомендовані) методи обробки,
щоб забезпечити отримання значень Rz = (0,2-0,5)? ф або Rz
= (0,24-0,5)? Ц.
Якщо, точність сполучення і метод обробки не дозволяють визначити
требова-ня до шорсткості поверхонь, призначення шорсткості
поверхні слід проводити за іншим головним для даного випадку
ознаками, орієнтуючись на дані практики передових галузей промисловості,
відображені в багатьох працях.
Нормування шорсткості поверхні: застосовується три основні способи
регламентації конструктором якості поверхні, в тому числі шорсткості:
1) по прототипу (метод прецедентів); 2) розрахунковий; 3) експериментальний.
Вибір параметрів і їх значень для нормування шорсткості повинен
Проводитися з урахуванням призначення поверхні та встановлення їх зв'язку з
експлуа-тационная властивостями поверхні.
У табліце1пріведени деякі найважливіші експлуатаційні властивості
по-поверхні, що залежать від її шорсткості, і номенклатура параметрів, при
допомоги яких забезпечуються показники цих властивостей. Основним у всіх
випадках є нормування висотних параметрів. Переважно, в тому числі
і для самих грубих поверхонь, унормувати параметр Ra, який більш
інформа-тивно, ніж Ra і Rmax характеризує нерівності профілю,
оскільки визначається по всіх точках (або досить великій кількості точок)
профілю.
Таблиця 1
Міцність конструкцій при цик-вих навантаженнях
Герметичність з'єднань Опір в хвилеводах
Ra (Rz), tp напрямок нерівностей
Ra (Rz), Sm, S, напрямок рів-ностей
Ra (Rz), tp
Ra (Rz)
Rmax, Sm, S, напрямок рів-ностей
Ra (Rz), Smax, S, tp
Ra, Sm, S
Параметри Rz і Rmax нормують в тих випадках, коли по
функціональним тре-бованіям необхідно обмежити повну висоту нерівностей
профілю, а також коли прямий контроль параметра Ra за допомогою
профілометри або зразків порівняння не представляється можливим, наприклад для
поверхонь, що мають малі розміри або складну конфігурацію (ріжучі кромки
інструментів, деталі годинникових механізмів та ін.).
Для відповідальних поверхонь проводиться нормування не тільки висот-них
параметрів, але і крокових і параметра tp, так як вони забезпечують
деякі їх функціональні властивості.
Вимоги до шорсткості поверхні повинні встановлюватися шляхом
вказівки: 1) параметра шорсткості (одного або декількох); 2) числових
значень обраних параметрів; 3) базових довжин, на кото-яких відбувається
визначення зазначених параметрів.
На практиці застосовуються три варіанти вказівки числових значень параметра
(Параметрів) шорсткості: 1) найбільшим значенням; 2) діапазоном значень;
3) номінальним значенням.
Найбільш поширеним стосовно до деталей машин є ва-риант, коли
вказано числове значення параметра, відповідне найбільш гру-бій
допустимої шорсткості, т. е. найбільшому граничному значенню для
пара-метрів Ra, Rz, Rmax, Sm,
S і найменшому граничного значення параметра tp.
В окремих випадках, коли для правильного функціонування недопустима і
занадто гладка поверхня, застосовується другий варіант, при якому вказано
Діапазон значень параметра; найбільший і найменший граничні значення.
Третій варіант застосовується рідше, в основному для зразків порівняння
Шеро-Ховатія поверхні або для зразкових деталей, що служать для цих же
цілей. При цьому варіанті вказується номінальне значення параметра з
допустимими пре-слушними відхиленнями від нього (%). Встановлення вимог до
шорсткості по-поверхні зазначенням номінальних значень параметра
забезпечує найбільш строгий метрологічний контроль.
Шорсткість поверхні Ra (мкм) елементів деталей
Неробочі контури деталей. Поверхні деталей, вста-вливають на бетонних, цегляних і дерев'яних підставах
Rz = 320? 160
Отвори на прохід кріпильних деталей. Виточки, проточки. Отвори масляних каналів на силових валах. Кромки деталі під зварні шви. Опорні поверхні пружин стиснення. Як і дошви станин, корпусів, лап
Внутрішній діаметр шліцьових з'єднань (нешліфовані-них). Вільні неспряжуваних торцеві поверхні валів, муфт, втулок. Поверхні головок гвинтів
Rz = 40
Торцеві поверхні під підшипники кочення. Поверх-ності втулок, кілець, маточин, прилеглі до інших поверх-ності, але не є посадочними. Неробочі торці валів, втулок, планок. Шейки валів 12-го квалітету діаме-тром 80-500 мм. Поверхні отворів 12-го квалітету діа-метром 18-500 мм і 11-го квалітету
Rz = .20
Неробочі торцеві поверхні зубчастих і черв'ячних ко-ліс і зірочок. Канавки, фаски, виточки, зенковки, закруглити-ня і т, п. Болти і гайки нормальної і підвищеної точності (крім різьби)
Rz = 40? 10
Кульові поверхні ніпельні з'єднань. Канавки під ущільнювальні гумові кільця для рухомих і нерухомий-них торцевих з'єднань. Радіуси заокруглень на силових валах. Поверхні осей для ексцентриків. Опорні площині рейок. Поверхні виступаючих частин швидкообертаючих деталей. Поверхні напрямних типу «ластівчин хвіст». Опорні площині рейок. Шейки валів 9-го квалітету діаметром 80-500 мм, 1 + 1-го квалітету діаметром 3-30 мм. Поверх-ності отворів 7-го квалітету діаметром 180-500 мм, 9-го квалітету діаметром 18-360 мм, 11-го квалітету діаметром 1-10 мм
Зовнішні діаметри шліцьового з'єднання. Отвори при-ганяти і регульованих з'єднань (вкладиші підшипників і ін.) З допуском зазору - натягу 25-40 мкм. Циліндри, що працюють з гумовими манжетами. Отвори підшипників ковзання. Поверхні, що труться малонавантажених дета-лей. Посадочні поверхні отворів і валів під неподвиж-ні посадки. Поверхні, що труться малонавантажених дета-лей. Робочі поверхні дисків тертя. Шейки валів 6-го квалітету діаметром 120-500 мм, 8-го квалітету діаметром 6-80 мм. Поверхні отворів 6-го квалітету діаметром 50-500 мм, 7-го квалітету діаметром 10-180 мм, 9-го квалітету - 1-18 мм
1,25
Поверхні дзеркала циліндрів, які працюють з гумовими манжетами. Торцеві поверхні поршневих коліс при діа-метрі не менше 240 мм. Вали в приганяли і регульованих з'єднаннях з допуском зазору - натягу 7-25 мкм. Поверхні, що труться навантажених деталей. Посадочні поверхні 7-го квалітету з тривалим збереженням заданої посадки: осі ексцентриків, точні черв'яки, зубчасті колеса. Пов'язаний-ні поверхні бронзових зубчастих коліс. Робочі шийки розподільних валів. Штоки і шийки валів в ущільненням-пах. Шейки валів 5-го квалітету діаметром 30-500 мм, 6-го квалітету діаметром 10-120 мм. Поверхні отворів 6-го квалітету діаметром 3-50 мм, 6-го квалітету діаметром 1-10 мм
0,63
Шейки валів 5-го квалітету діаметром понад 1 до 30 мм, 6-го квалітету діаметром понад 1 до 10 мм. Вали в приганяли-мих і 'регульованих з'єднаннях (шийки шпинделів, золото-ники) з допусками зазору - натягу 16-25 мкм. Отвори при-ганяти і регульованих з'єднань (вкладиші підшипників) з допуском зазору - натягу 4-7 мкм. Труться елементи сільнонагруженних деталей. Циліндри, що працюють з порш-невимі кільцями
Поверхні деталей, що працюють на тертя, від зносу кото-яких залежить точність роботи механізму
Робочі шийки валів прецизійних швидкохідних верстатів і механізмів. Шейки валів в приганяли і регульованих з'єднаннях з допуском зазору - натягу 2,5-6,5 мкм. Поверх-ності отворів приганяли і регульованих з'єднань з до-пуском зазору - натягу до 2,5 мкм
0,08
Дзеркальні валики координатно-розточувальних верстатів і ін.
0,04