5. Шероховатость и волнистость поверхности

5.1. Шероховатость поверхности

шероховатость поверхности, наряду с другими факторами, определяющими качество поверхности, - волнистостью, отклонениями формы и физическими свойствами поверхности - оказывает большое влияние на эксплуатационные свойства машин, приборов, инструментов, средств транспорта и др., в том числе на качество посадок деталей, в расчет которых входят ее параметры.

Возможность эффективного и единообразного нормирования и контроля шероховатости поверхности обеспечивается стандартизацией терминов и определений, системы отсчета и параметров для количественной оценки и контроля шероховатости поверхности, рядов числовых значений этих параметров. Стандарты также нормируют правила обозначения параметров шероховатости поверхности на чертежах и в другой нормативно-технической документации.

Шероховатость поверхности — совокупность неровностей поверх­ности с относительно малыми шагами на базовой длине I. Неровности на обработанной поверхности образуются в результате пластической деформации поверхностного слоя материала детали, копирования не­ровностей режущих кромок инструмента и трения его о деталь, вы­рывания с поверхности частиц материала и в результате других причин.

Параметры шероховатости поверхности и их числовые значения ре­гламентированы ГОСТ 25142-82. По ГОСТ шероховатость поверхности - коротковолновая часть геометрических отклонений ( неровностей ) поверхности. Степень исключения длинноволновой части неровностей ( волнистости, отклонений формы ) определяется базовой длиной или отсечкой шага.

В основу нормирования и количественной оценки шероховатости поверхности положена система средней линии профиля т — система М. Средняя линия профиля — базовая линия, имеющая форму номинального про­филя и проведенная так, что в пределах базовой длины среднее квадратическое отклонение профиля до этой линии минимально.

Базовая длина I — длина базовой линии, используемая для выделе­ния неровностей, характеризующих шероховатость поверхности, и для количественного определения ее параметров.

Нормирование и количественная оценка шероховатости поверх­ности производится с помощью высотных параметров, шаговых параметров и параметра формы.

Стандартом предусмотрены следующие параметры для оценки шероховатости поверхности:

а) - Среднее арифметическое отклонение профиля Ra - среднее арифметическое из абсолютных значений отклонений профиля в пределах базовой длины относительно средней линии ( линии m ) ( см. рис.1.1. )

Значение параметра рассчитываются по формулам (5.1).

L n

Ra = 1/ L  y(x) dx  1/n  y_i  ,мкм. (5.1.)

0 i= 1

(1.1)

где : L - базовая длина ;

n - число выбранных точек профиля на базовой длине ;

m- средняя линия.

у у₂ у_i у_n-1

y₁

m

у₃ у_n

Рис 5.1. К оценке параметра Ra.

б) - Высота неровностей профиля по десяти точкам Rz - сумма средних значений абсолютных высот пяти наибольших выступов профиля и глубин пяти наибольших впадин профиля ( от средней линии ) в пределах базовой длины (см.рис1.2.)

5 5

Rz = 1/5  (  у pm_i +   у vm_i) , мкм . (5.2)

i=1 i=1

где: у pm_i - высота i го наибольшего выступа профиля;

у vm_i - глубина i й наибольшего впадины профиля ;

у у pm₅ у pm₂ у pm₃ у pm₁

у pm₄

m

у vm₄ у vm₂ у vm₃ у vm₅ у vm₁

_L - базовая длина

Рис.5.2. К оценке параметров Rz и R max

в) - Наибольшая высота неровностей профиля R max - расстояние между линией выступов и линией впадин профиля в пределах базовой длины (см.Рис.5.2.)

R max = у pm_max - у vm_max = у pm₁ - у vm₁ , мкм. ( 5.3)

г) - Средний шаг неровностей профиля Sm - среднее значение шагов неровностей профиля ( по средней линии ) в пределах базовой длины (см.Рис.5.3.)

n

Sm = 1/ n  Sm_i , мм. (5.4)

i=1

_У Sm₁ Sm_i Sm_n

m

L

S₁ S _i S_n

Рис.5.3. К оценке параметров Sm и S

д) - Средний шаг неровностей профиля по вершинам S - среднее значение шагов местных выступов профиля в пределах базовой длины ( см.Рис.5.3.)

n

S = 1/n  S_i ,мм. (5.5)

i=1

e) - Относительная опорная длина профиля t_{p -}отношение к базовой длине опорной длины профиля l_p в пределах базовой длины (см.Рис.5.4)

t_{p =} l_{p / L} , % (5.6)

Опорная длина профиля равна сумме длин отрезков, отсекаемых на заданном уровне р в материале профиля, эквидистантной средней линии

n

l _р=  b_i , (5.7)

i=1

Рис.5.4. К оценке параметра t_{p .}

Нормирование параметра Ra является предпочтительным .

Числовые значения параметров шероховатости Ra, Rz, R max, Sm и S должны выбираться соответственно из таблиц 5.1 - 5.3 .

Для выделения неровностей относящихся к шероховатости поверхности , можно применять отсечку шага _В , которая в этом случае равна базовой длине L. На длине волны _В амплитуда синусоидального профиля передается в пределах 75% .

Рекомендуемые значения базовых длин в зависимости от величин параметров Ra, Rz, R max, Sm и S приведены в таблице 5.4

Значения Ra, мкм Таблица 5.1 Значения Rz, мкм Таблица 5.2

Значения S и Sm, мм Таблица 5.3 Рекомендации по выбору L Таблица 5.4