Формирование опорной поверхности.

В связи с тем, что при контакте деталей машин их соприкосновение происходит по реальным, шероховатым поверхностям, возникает задача определения фактической поверхности контакта.

Фактическая поверхность контакта определяется с помощью кривой опорной поверхности Аббота-Файерстона. построение которой по профилограмме поверхности показано на рис. ) Абсциссы точек кривой опорной поверхности Аббота-Файерстона представляют собой суммы отрезков l₁, l₂, …, l_n, лежащих внутри контура профиля неровностей на определенном расстоянии от основания неровностей h_i .

Величина контакта данной поверхности в идеальной плоскостью, в сечении по которому была снята профиле грамма, принимается за величину фактической опорной поверхности  и определяется абсциссами кривой опорной поверхности, выраженными в процентах к общей длине рассматриваемого участка профиля или в долях этой длины, принимая ее равной единице, т.е.

В общем случае площадь поверхности  выражается отношением площади сечения шероховатости слоя плоскостью, проведенной параллельно базовой на данном уровне, ко всей площади, с которой снята профилограмма.

При повышении класса чистоты увеличивается размеры площади опорной поверхности , однако при разных видах обработку по одинаковому классу чистоты размеры площади опорной поверхности могут значительно отличаться. Так, например, площадь опорной поверхности после строгания по 7-му классу чистоты почти в два раза больше, чем при цилиндрическом фрезеровании, и в полтора раза больше, чем при торцевом фрезеровании и плоском шлифовании.

Изложенное показывает, что для ответственных деталей машин, которые по условиям работы в изделии должны иметь большую площадь опорной поверхности (работа в условиях трения и износа, работа при больших контактных нагрузках и т.п.), необходимо не только предусматривать в чертежах высокие классы чистоты, но и указывать в них метод , обработки, обеспечивающей достижение наибольших размеров площади опорной поверхности или непосредственно указать в чертеже наименьшие размеры этой площади.

Однако при всех достоинствах кривой площади опорной поверхности она не может выразить собой всех особенностей микрорельефа поверхности и в отдельных случаях должна сопровождаться некоторыми дополнительными характеристиками шероховатости поверхности.

Дополнительные характеристики шероховатости поверхности.

При классификации шероховатости поверхностей деталей машин было бы крайне желательно использовать такие критерии и характеристики, которые бы наиболее полно отражали эксплуатационные качества деталей. Однако многообразие условий эксплуатации различных деталей машин делает подбор таких универсальных характеристик невозможным.

Так, например, при расчетах натягов прессовых соединений и при определении длительности сохранения заданной посадки и установленной точности при работе трущихся деталей важное значение имеет высота неровностей R_Z, при определении износостойкости и контактной прочности существенное влияние оказывают величина площади опорной пoвeрхности и oтдeльныx неpoвнocтeй, усталостная прочность и коррозионная стойкость зависят от величины радиуса закругления впадин, величина сил трения связана с направлением штрихов обработки.. и т.п. Поэтому для ответственных деталей машин необходимо дополнять установленные по ГОСТ 2789-59 характеристики шероховатости поверхности (R_Z и R_А) некоторыми нестандартными характеристиками, страдающими специфику условий эксплуатации этих деталей.

Исследование микрорельефа стальных и чугунных поверхностей после различных методов механической обработки показало, что в большинстве случаев форма неровностей в продольном и поперечном сечениях представляет собой трапеции с различными размерами- оснований и радиусов закругления вершины, а в горизонтальном сечении фигуры, близкие к эллипсам. При этом форма неровностей может быть охарактеризована величиной радиусов закругления их вершин r_non и r_пр, величиной отношения приведенного радиуса закругления r= r_non r_пр к высоте неровностей (R_Z) и величиной углов профиля  , образуемых сторонами профиля с общим направлением поверхности. Величина шага неровностей определяется размерами осей эллипсов оснований неровностей. Важное значение для характеристики шероховатости поверхности имеет распределение выступов отдельных неровностей по высоте, которое может быть выражено величиной отношения числа выступов на определенном уровне профиля n_Ф к общему числу неровностей n на данном участке поверхности ( n_Ф/п ).

К важным характеристикам шероховатости поверхности относится направление штрихов обработки, которое оказывает большое влияние на ряд важных эксплуатационных свойств деталей машин. Направление штрихов определяется кинематикой процесса обработки и зависит от вида и режимов обработки деталей. Регулированием сочетаний скоростей вращения детали, подачи инструмента и скорости осциллирующих движений можно создавать на поверхности детали такое расположение штрихов обработки, при которых ее эксплуатационные качества (например, по износоустойчивости, смачиваемости маслом, коэффициенту трения) оказываются наивысшими.