VII Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2015

1.Общиеположенияошероховатостиповерхности

Детали могут иметь различную шероховатость поверхностей, зависящую от способов их изготовления.

Под шероховатостью поверхности понимают совокупность микронеровностей высотой в диапазоне 10^-2...10³ мкм с шагом меньшим, чем базовая длина l, используемая для ее измерения. Базовой длиной lназывают длину базовой линии, используемой для выявления микронеровностей, характеризующих шероховатость обработанной поверхности, и для количественного определения ее параметров.

Рисунок 1. Профиль шероховатости, его характеристики и параметры.

Шероховатость в соответствии с ГОСТ 2789–73 характеризуется следующими параметрами:

R_a – среднее арифметическое отклонение профиля (предпочтительный параметр), мкм:

или , (1)

где l – базовая длина (длина контролируемого участка поверхности);

y_i – текущая величина ординаты профиля шероховатости;

N – число рассматриваемых координат профиля шероховатости, обычно принимается ;

R_z – высота неровностей профиля по десяти точкам, мкм:

, (2)

где h_i – высота i-го выступа; h'_i – глубина i-й впадины профиля;

R_max – наибольшая высота неровностей профиля, мкм;

S_m – средний шаг неровностей профиля, мм:

, (3)

где S_mi– значение i-го шага неровностей по средней линии в пределах базовой длины;

S – средний шаг местных выступов профиля, мм:

, (4)

где S_i – значение i-го шага по вершинам местных выступов;

tp – относительная опорная длина профиля, %:

, (5)

где ηp – опорная длина профиля на уровне р (уровень сечения профиля).

2.Обозначение шероховатости поверхности

На учебных чертежах параметры и характеристики шероховатости поверхностей наносятся после простановки размеров.

Обозначение и правила нанесения шероховатости поверхностей приведены в табл. 2.

Таблица 2

Элементы обозначений и правил нанесения шероховатости на чертежах (ГОСТ 2.309–73)

Иллюстрации	Краткое описание
	Знак шероховатости поверхности, способ обработки которой не устанавливается конструктором: h ≈ hч, где hч – высота размерных чисел на чертеже H = (l,5...5)h

Продолжение табл. 2

Иллюстрации	Краткое описание
	Знак шероховатости поверхности, которая обрабатывается удалением слоя материала (точением, фрезерованием, шлифованием, полированием и т. д.)
	Знак шероховатости поверхности, получаемой без удаления слоя материала (литьем, ковкой, штамповкой, прокатом, волочением и т. д.). Применяется, когда нет необходимости в указании значения параметра шероховатости
	Знак шероховатости поверхности, получаемой без удаления слоя материала (литьем, ковкой, штамповкой, прокатом, волочением и т. д.) с указанием значения параметра шероховатости
	Знак, указывающий поверхность, не обрабатываемую по данному чертежу
	Обозначение поверхностей с одинаковой шероховатостью. Если шероховатость всех поверхностей детали должна быть одинаковой, то общее обозначение шероховатости наносят в правом верхнем углу чертежа. Размеры и толщина знаков, нанесенных в правый верхний угол чертежа, должны быть больше размеров и толщины знаков, нанесенных на изображении, приблизительно в 1,5 раза

Структура обозначения шероховатости поверхности детали приведена на рис. 2.

Рисунок 2. Структура знака изображения шероховатости поверхности детали на чертеже

После нанесения размеров, предельных отклонений размеров, отклонений формы и расположения поверхностей на рабочем чертеже детали следует указывать параметры и характеристики шероховатости поверхностей, установленные ГОСТ 2789–73 и в соответствии с данными, приведенным в табл. 2.

Таблица 2. Типы направлений неровностей поверхности (ГОСТ 2789–73)

Тип направления неровностей	Направление неровностей	Обозначение	Пояснение к расположению неровностей
Параллельный			Параллельно линии, изображающей на чертеже поверхность
Перпендикулярный			Перпендикулярно линии, изображающей на чертеже поверхность
Перекрещивающийся			Перекрещивание в двух направлениях наклонно к линии, изображающей на чертеже поверхность
Произвольный			Различные направления по отношению к линии, изображающей на чертеже поверхность
Кругообразный			Приблизительно кругообразно по отношению к центру поверхности
Радиальный			Приблизительно радиально по отношению к центру поверхности

3. Измерение параметров шероховатости

Для измерения шероховатости используются приборы в основном двух видов: бесконтактные, например оптические, и контактные щуповые. Щуповые делятся на профилометры, непосредственно показывающие значение измеренных параметров, и профилографы, записывающие профили микронеровностей поверхности (профилограммы). Профилограммы записываются в направлении наибольшего значения шероховатости.

4.История нормирования точности

Основоположником науки о качестве поверхности является русский инженер, профессор Михайловской артиллерийской академии В.Л.Чебышев, брат знаменитого математика. Еще в 1873 году он обратил внимание специалистов на то, что режущий инструмент серьезно влияет на чистоту обрабатываемых поверхностей, и предложил первую в мире формулу для вычисления высоты микронеровностей. Затем при его содействии в 1893 г. на Тульском оружейном заводе были применены лекала, с помощью которых контролировали не только размеры детали, но и шероховатость ее обработанных поверхностей.

Большая роль в исследовании проблемы шероховатости поверхности принадлежит немецкому исследователю профессору Густаву Шмальцу, который в 1927 году представил первый систематизированный труд по качеству поверхностей. В дальнейшем им был дан обстоятельный обзор новейших по тем временам методов изучения и контроля качества поверхностей в технике, сделан подробный анализ существовавших параметров оценки шероховатости поверхности, обоснованы требования, предъявляемые к нормативам качества поверхности и разработан проект стандарта на шероховатость с ее количественной оценки.

Известны работы в области исследования шероховатости и профессора Х.Бауэра (публикации в 1934 году на основе формулы В.Л. Чебышева). Заслуживает внимания труд Георга Шлезингера, основой которого явился отчет о выполненной под его руководством исследовательской работы в Институте производственных инженеров в Англии. В нем рассмотрены вопросы оценки качества поверхности, методы и средства контроля шероховатости, вопросы ее стандартизации. Хорошо известна монография В.А.Брауна, в которой в довольно сжатой форме изложено состояние вопроса по шероховатости обработанной поверхности, ее измерению, стандартизации и контролю.

В Советском Союзе впервые критерий шероховатости попытались пронормировать в 1928 году, когда шероховатость, а точнее тогда чистота поверхности была разделена на четыре группы и на чертеже обозначалась соответствующим количеством равносторонних треугольников на поверхности. Поначалу оценка велась только по внешним признакам и только немного позднее микронеровности были пронормированы в микрометрах (микроны в таблице). При этом такие обозначения не давали возможности четко и однозначно выразить предъявляемые требования, и при оценке чистоты одной и той же поверхности разными лицами часто возникали разногласия. Уже в конце 30-х годов в СССР в Институте машиноведения АН СССР и ЦНИИАМ под руководством П.Е.Дьяченко были проведены глубокие исследования в этом направлении . Чтобы создать руководящие материалы для конструкторов по выбору оптимальной шероховатости, различными исследовательскими организациями было проведено обследование поверхностей основных деталей машин в различных отраслях промышленности, например, в авиационном моторостроении, в приборостроении, в инструментальном производстве и ряде других. В результате этого в порядке первого приближения были разработаны проекты нормалей на чистоту поверхности отдельных деталей машин в этих отраслях промышленности. На основе экспериментальных и аналитических исследований был сделан критический анализ характеристик шероховатости поверхности и разработан проект первого отечественного стандарта. Война помешала ввести стандарт, но уже в 1944 году в СССР была создана специальная Комиссия по качеству поверхности при вышеупомянутом институте под председательством Э.А.Сателя, сыгравшая большую роль в организации научно-исследовательских работ по проблеме качества поверхности деталей машин. Членами этой комиссии были М.М.Хрущев, А.И.Каширин, С.В.Серенсен, А.И.Исаев, П.Е.Дьяченко, В.М.Кован, М.О.Якобсон, И.С.Штейнберг, Д.Г.Белецкий и другие.

В 1945 году был издан первый государственный стандарт, нормирующий точность микронеровностей поверхностей (ГОСТ 2789 – 45).

На Международной Ассамблее по стандартизации ещё в 1946 году большие успехи советских ученых в изучении шероховатости поверхностей деталей машин и приборов были должным образом оценены: Ассамблея просила СССР принять на себя разработку международных стандартов по качеству поверхности с учреждением международного секретариата. Это предложение было принято, и до самого своего распада Советский Союз возглавлял технический комитет "Качество поверхности" Международной организации по стандартизации (ISO).

В 1952 году вступил в действие обновленный стандарт чистоты поверхностей ГОСТ 2789-51 (взамен ГОСТ 2789-45)

В 1960 году вышел обновленный стандарт ГОСТ 2789-59, в котором обозначение классов чистоты поверхности сократилось до одного треугольника с указанием рядом цифры - класса чистоты и, при необходимости, разряда (классы чистоты поверхности с 6-го по 14-й дополнительно разделялись на разряды а,б,в)

Затем появился ГОСТ 2789 - 73. Термин чистотабыл заменён на шероховатостьповерхности. Согласно принятому стандарту более четко и определенно были сформулированы сами критерии оценки величины шероховатости, а также несколько расширены пределы неровностей, на которые стандарт распространяется. Постановлением Государственного комитета стандартов Совета Министров СССР от 23 апреля 1973 г. № 995 срок введения ГОСТ 2789-73 был установлен с 01.01.75. Стандарт полностью соответствовал международной рекомендации по стандартизации ISO Р 468.

Код для цитирования: Скопировать