1.2. Микрогеометрия поверхностей
1.2.1. Геометрические характеристики поверхностей
Под поверхностью детали в технике понимается наружный слой, который по строению и свойствам отличается от внутренних слоев. Трение и изнашивание связаны с взаимодействием поверхностей контактирующих твердых тел. Совокупность геометрических и физико-химических свойств поверхностного слоя, определяющая эксплуатационные показатели детали, называется качеством поверхности.
Как бы ни была совершенна обработка поверхности, она приводит к отклонениям профиля от геометрической формы, заданной чертежом детали. Выделяют четыре основных вида отклонений (погрешностей): макроотклонения, волнистость, шероховатость, субмикрошероховатость.
Макроотклонения - нерегулярные отклонения поверхности от формы, заданной чертежом (бочкообразность, конусность, неплоскость, огранка и т. п.). Такие отклонения обычно обусловлены недостаточной точностью станка и инструмента, неправильным режимом обработки, температурными напряжениями, деформациями системы СПИД.
Волнистость - более или менее периодические микроотклонения от геометрической формы детали, практические равные по размерам выступы и впадины. Характеризуются шагом (1... 10) и высотой (0,001...0,1 мм). Обусловлена волнистость низкочастотными колебаниями системы СПИД.
Шероховатость - микроотклонения геометрического профиля волнистой поверхности. Шаг шероховатости от 2 до 800 мкм, высота - от 0,03 до 400 мкм. Шероховатость обусловлена геометрией инструмента и его износом, свойствами материала, колебаниями в системе СПИД.
Чтобы различать волнистость и шероховатость вводится понятие базовой длины. Если шаг больше базовой длины, то это - волнистость.
Субмикрошероховатость - более мелкая шероховатость (на два - три порядка), имеющаяся на поверхностях микронеровностей. Обусловлена внутренним несовершенством материала, неравномерностью деформирования отдельных зерен при механической обработке или трении.
Схематически отклонения представлены на рис. 1.1.
Р
и с.1,1
1-волнистость. 2-шероховатость. 3-микроотклонения. 4-субмикрошероховатость.
Параметры шероховатости регламентированы ГОСТ 2789-73, в котором имеется 14 классов шероховатости поверхности. Количественно шероховатость оценивается по неровностям профиля, получаемого путем сечения реальной поверхности плоскостью (рис.1.2.). Для отделения шероховатости от других неровностей её рассматривают в пределах ограниченного участка, длина которого называется базовой длиной L.
Главными показателями шероховатости поверхности являются Ra и Rz. Ra - среднее арифметическое абсолютных значений отклонений профиля в пределах базовой длины
где отклонения профиля.
Y - расстояние от точек профиля до средней линии, измеренное по нормали к ней.
Ra - среднее арифметическое отклонение профиля.
Rz - высота неровностей профиля по десяти точкам.
Rz - сумма средних арифметических абсолютных отклонений точек пяти наибольших максимумов и
пяти наибольших минимумов, находящихся в пределах базовой длины.
где Hi max и Hi min определяются относительно средней линии.