Montagpena.ru

Строительство и Монтаж
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Шероховатость поверхности измеряется по длине которая называется

Метрология

Как упоминалось в предыдущей статье, изготовить любую деталь в соответствии с номинальными требованиями невозможно – всегда присутствуют погрешности размеров и форм, обусловленные несовершенством технологии, оборудования и средств измерения, а также человеческим фактором.
Отклонения геометрических параметров, таких, как прямолинейность, круглость и плоскостность, выражаются в макро- и микронеровностях, которые, в зависимости от характера погрешностей формы называют волнистостью или шероховатостью.

шероховатость поверхности

Шероховатость поверхности — совокупность неровностей поверхности с относительно малыми шагами.
Для отделения шероховатости поверхности от других неровностей с относительно большими шагами (отклонения формы и волнистости) её рассматривают в пределах ограниченного участка, длина которого называется базовой длиной . Волнистость и другие виды отклонения формы и профиля на ограниченном базовой длиной участке имеют единичные отклонения от номинальной линии профиля (поверхности), а шероховатость на таком же участке характеризуется многочисленными выступами и впадинами (см. рис. 1).

Шероховатость поверхности оценивается по неровностям профиля (выступам и впадинам), получаемого путем сечения реальной поверхности плоскостью.
Числовые значения параметров шероховатости поверхности определяют от единой базы, за которую принята средняя линия профиля, т.е. базовая линия .
Для количественной оценки шероховатости и обозначения ее в технических документах (чертежах, конструкторской и технологической документации) наиболее часто используют три основных параметра:

Ra — среднее арифметическое из абсолютных значений отклонений профиля в пределах базовой длины, т. е. учитываются размеры всех выступов и впадин на протяжении базовой длины, по которым определяется среднее арифметическое значение отклонения от базовой линии.

Rz — высота неровностей по десяти точкам (сумма средних абсолютных значений высот пяти наибольших выступов профиля и глубин пяти наибольших впадин профиля в пределах базовой длины).

Rmax — наибольшая высота неровностей профиля в пределах базовой длины, заключающаяся в разности между максимальными выступом и впадиной в пределах базовой длины.

Предпочтительным является параметр Ra , поскольку определяется по большему количеству точек профиля и наиболее точно оценивает шероховатость исследуемой поверхности по базовой длине. В связи с этим параметром Ra нормируется шероховатость образцов сравнения, используемых для оценки шероховатости в промышленности и машиностроении.

Параметры Rmax и Rz используют в тех случаях, когда по функциональным требованиям необходимо ограничить полную высоту неровности профиля, а также когда прямой контроль Ra с помощью профилометров или образцов сравнения не представляется возможным (поверхности, имеющие малые размеры или сложную конфигурацию, например режущий инструмент).

Требования к шероховатости поверхности устанавливают исходя из функционального назначения поверхности для обеспечения заданного качества изделий. Если в этом нет необходимости, то требования к шероховатости не устанавливают и шероховатость поверхности не контролируют.

Способы измерения шероховатости поверхностей

В машиностроении наиболее часто используют следующие способы измерения шероховатости поверхностей:

  • Визуальный , заключающийся в сравнении образца с измерительным эталоном (шаблоном);
  • Бесконтактный — при помощи микроскопа со специальной шкалой отклонений формы поверхности;
  • Контактный при помощи специального прибора — профилометра.

Обозначение шероховатости поверхностей на чертежах

Правила нанесения обозначения шероховатости поверхностей на чертежах установлены ГОСТ 2.309-73 (СТ СЭВ 1632-79).
Исходя из числовых значений параметров Ra и Rz ГОСТ 2789–73 устанавливает 14 классов шероховатости. Наиболее распространенными в машиностроении являются 1 – 8 классы (таблица 1).

Шероховатость поверхности

Шероховатостью поверхности называется совокупность микронеровностей, образующих рельеф поверхности и рассматриваемых в пределах участка, длина которого равна базовой длине.

Параметры шероховатости

В большинстве случаев шероховатость поверхности определяется одним из параметров Ra или Rz.

Высота неровностей профиля по десяти точкам Rz — является суммой средних абсолютных значений высот точек пяти наибольших выступов профиля и глубин пяти наибольших впадин в пределах базовой длины, измеренных от произвольной линии АВ

Читайте так же:
Редуцирующий клапан для газа

Среднее арифметическое отклонение профиля Ra – это среднее арифметическое абсолютных значений отклонений профиля yi от средней линии m в пределах базовой длины

Механизм возникновения шероховатости

Все причины возникновения шероховатости можно разбить на 3 группы:

  1. Расположение режущих кромок инструмента, относительно обрабатываемой поверхности;
  2. Упругая и пластическая деформация обрабатываемого металла;
  3. Вибрации в технологической станочной системе.

Образование неровностей на обработанной поверхности можно представить как след от движения режущих кромок инструмента. Назовём такой профиль регулярным (рис.2).

На образование регулярного профиля влияет геометрия резца, в частности – углы в плане, а так же величина подачи S. Их влияние описывается формулой

В реальном процессе резания впереди резца и под обработанной поверхностью образуется зона пластической деформации, которая вносит некоторую погрешность в регулярный профиль. Пластически деформированный металл в отдельных местах как бы наволакивается на микронеровности, а в где-то вырываются отдельные куски металла. Потому реальное значение Rz может быть записано как:

где — приращение высоты микронеровностей, вызванное пластической деформацией металла. Следовательно, чем меньше пластическая деформация, тем меньше высота микронеровностей. Величина пластической деформации зависит, в большей степени, от твёрдости обрабатываемого материала и, в меньшей — от глубины резания — t.

Методы и средства оценки шероховатости поверхности

Шероховатость поверхности оценивают двумя основными методами:

качественным и количественным.

Качественный метод оценки основан на визуальном сопоставлении обработанной поверхности с эталоном невооруженным глазом или под микроскопом, а также по ощущениям при ощупывании рукой (пальцем, ладонью, ногтем). Визуальным способом можно достаточно точно определять шероховатость поверхности, за исключением весьма тонко обработанных поверхностей. Эталоны, применяемые для оценки шероховатости поверхности визуальным способом, должны быть изготовлены из тех же материалов, с такой же формой поверхности и тем же методом, что и деталь. Качественную оценку весьма тонко обработанных поверхностей следует производить с помощью микроскопа или лупы с пятикратным и большим увеличением.

Количественный метод оценки заключается в измерении микронеровностей поверхности с помощью приборов: профилографов и профилометров.

Профилографы

Профилографы — это приборы, позволяющие получатть изображение микронеровностей профиля в увеличенном масшттабе на каком-либо носителе (фотоплёнке, фотобумаге).

Профилометры — минуя этап получения изображения, производят необходимые измерения профиля микронеровностей.

Схема профилографа Б. М. Левина приведена на рис. 3. Луч света от лампы 1, проходя через линзу 2, щель 3 и оптическую систему 5, падает на зеркала 8 и 7. Зеркало 8 связано с ощупывающей иглой 9. Луч света, отраженный от зеркала 7 и затем от зеркала 8, проходит оптическую систему 6 и, попадая на зеркала 4 и далее на цилиндрическую линзу 14, проецирует изображение щели 3 на светочувствительную пленку 13,расположенную на барабане 12. Изображение щели проецируется в виде световой точки. Деталь 10, на поверхности которой измеряют шероховатость, располагается на верхнем диске предметного стола 11. При вращении синхронного двигателя стол вместе с деталью движется поступательно относительно иглы 9, а барабан 12 вращается. Таким образом, на светочувствительной фотоплёнке получается изображение пути светового луча, повторяющего профиль обработанной поверхности испытуемой детали.
Рисунок 4.

Принцип действия профилометра конструкции В. М. Киселева заключается в возбуждении колебаний напряжения в результате движений ощупывающей иглы. На рис. 4 приведена схема этого профилометра (модель КВ-7). Игла 1 с алмазным наконечником, радиус закругления которого 12 мкм, подвешена на пружинах 2. Нижний конец ее ощупывает неровности поверхности детали, а верхний связан с индукционной катушкой 3, которая перемещается в магнитном поле полюсов 4 и 6 магнита 5. Возбуждаемый этим перемещением ток подают на усилитель и затем на гальванометр. Перемещение иглы по поверхности осуществляют с помощью электропривода со скоростью 10. 20 мм/с. Давление иглы на поверхность проверяемой детали составляет 5. 25 кПа. При подключении к профилометру осциллографа можно получить профилограмму исследуемой поверхности.

Читайте так же:
Термическая обработка конструкционных материалов

Для измерения шероховатости предназначен также двойной микроскоп В. П. Линника (рис. 5). Прибор состоит из двух частей: микроскопа А для освещения исследуемой поверхности, микроскопа Б для наблюдения и измерения профиля поверхности. Оси обеих частей микроскопа, наклоненные под углом 45° к исследуемой поверхности, пересекаются между собой в предметной точке объективов.

В плоскости изображения объектива 3 микроскопа А перпендикулярно плоскости оси микроскопа расположена щель 2, освещаемая источником света 1. Объектив 3 дает уменьшенное изображение а щели 2 на проверяемой плоскости Р в виде узкой светящейся линии. При отсутствии на участке поверхности Р микронеровностей объектив 4 микроскопа Б в плоскости сетки окуляра 5 даст изображение а 2 той же узкой светящейся линии, а также изображение близлежащего участка исследуемой поверхности.

При том же расположении микроскопов А и Б при наличии микронеровностей h часть пучка света, отраженная от участка поверхности P 1 при наблюдении будет казаться выходящей из точки a 1 или из точки а 1 поверхности Р 1, расположенной на расстоянии 2h ниже поверхности Р. Тогда изображение точки из на сетке окуляра 5 будет на расстоянии h от оси микроскопа Б, равном h = 2xh sin 45°, где х — увеличение объектива 4.

Для измерений высоты неровностей в микроскопе Б установлен окулярный микрометр. Двойной микроскоп В. П. Линника позволяет также фотографировать исследуемую поверхность с высотой неровностей 0,9. 60 мкм.

Нормирование и измерение шероховатости

Цель работы: научиться нормировать и измерять шероховатость поверхностей деталей машин.

Общие сведения

Шероховатость поверхности возникает вследствие воздействия инструмента на поверхность детали при обработке. Шероховатостью поверхности называется совокупность неровностей поверхности с относительно малыми шагами. Шероховатость измеряют на базовой длине относительно базовой линии. Обычно за базовую линию принимают среднюю линию профиля шероховатости. Средняя линия проводится так, что в пределах базовой линии среднее квадратичное отклонение профиля до этой линии минимально (рис. 1). Числовые значения базовой длины выбирают из ряда: 0,01; 0,03; 0,08; 0,25; 0,80; 2,5; 8; 25 мм.

Для точной оценки шероховатости измерения следует повторять несколько раз в разных местах поверхности и за результат принимать среднее арифметическое всех результатов измерения.

Рис. 1. Профилограмма шероховатости

Согласно ГОСТ 2789-73 шероховатость поверхности можно оценивать одним или несколькими параметрами:

где – среднее арифметическое отклонение профиля; n – число выбранных точек на базовой длине; уi – расстояние между точками профиля и средней линией; l – базовая длина; хi – координата по оси х.

Высота неровностей по десяти точкам Rz – сумма средних абсолютных значений высоты пяти наибольших выступов профиля и глубин пяти наибольших впадин профиля в пределах базовой длины:

где урi – высота i наибольшего выступа профиля; уvi – глубина i наибольшей впадины профиля в пределах базовой длины.

Наибольшая высота неровностей профиля Rmax – расстояние между линией выступов и линией впадин профиля в пределах базовой длины:

где Rp – максимальная высота выступов; Rv – максимальная глубина впадин.

Средний шаг неровностей Sm:

где n – число шагов в пределах базовой длины; Smi – шаг неровностей, равный длине отрезка средней линии, пересекающий профиль в трех соседних точках и ограниченный двумя крайними точками.

Средний шаг местных выступов профиля S:

где Si – шаг неровностей профиля по вершинам.

Относительная опорная длина профиля tp:

где hр – опорная длина профиля, т.е. сумма отрезков, отсекаемых на заданном уровне P линией эквидистантной средней линии в пределах базовой длины l:

Читайте так же:
Ударная насадка на шуруповерт

Значение P выбирают из ряда 5, 10, 20, 25, 30, 40, 50, 60, 70, 80, 90% от Rmax и откладывают от линии выступов профиля в материал детали.

Параметр Ra является предпочтительным.

При определении параметров Ra, Rz, Rmax, Sт, Si по профилограмме следует учитывать ВУ – вертикальное увеличение и ГУ – горизонтальное увеличение.

Структура обозначения шероховатости приведена на рис. 2.

Рис. 2. Структура обозначения шероховатости: 1 – способ обработки

поверхности; 2 – направление неровностей; 3 – базовая длина;

4 – параметр шероховатости

– среднее арифметическое отклонение профиля не более 1,25 мкм;

– поверхность получается съемом материала ( ); высота неровностей по 10 точкам не более 20 мкм;

– поверхность получается без съема материала ( ); среднее арифметическое отклонение профиля, не указанное на чертеже [остальное ( )] не более 20 мкм;

– поверхность получается полированием, Ra ≤ 0,2 мкм;

– относительная опорная длина профиля на уровне сечения 40% не менее 50% на базовой длине 0,8; на направление неровностей произвольное (М);

– шероховатость по контуру детали.

Обозначение направления неровностей: = параллельное, перпендикулярное, X – перекрещивающееся, M – произвольное, C – кругообразное, R – радиальное.

Нормирование параметра шероховатости Ra

В зависимости от условий эксплуатации Ra может определяться по трем уровням относительной геометрической точности:

· A (нормальная точность) Ra = 0,05 T (5% от допуска T);

· B (повышенная точность) Ra = 0,025 T (2,5% от допуска T);

· C (высокая точность) Ra = 0,01 T (1% от допуска T).

Уровень точности B рекомендуется использовать для изделий приборостроения; C – для деталей гидравлики, пневматики, контактирующих с рабочим жидкостями и уплотнениями; при изготовлении калибров, шаблонов, мер.

Пример: определить параметр шероховатости Ra для детали «вал» (рис. 3) по нормальному уровню точности А

После расчета выбирается ближайшее стандартное значение, соответствующее, или начальному значению Ra для класса шероховатости, или дополнительно рекомендуемому значению (табл. 1.) Для данного примера Ra = 2,5 мкм (начальное значение 6 класса Ra = 2,5….1,25) или Ra = 1,6 мкм (дополнительное рекомендуемое значение).

Оборудование и приборы.

Образцы шероховатости, профилометр 253, профилограф, детали машин.

Классы шероховатости поверхности

КлассRa, мкмДоп. рек Ra, мкмRz, мкмВиды обработки
80-4050(63)320-160Литые заготовки
40-20160-80Обдирка
20-1012,580-40Черновое точение, фрезерование, сверление, строгание
10-56,340-20Нормальное точение, растачивание, фрезерование, сверление, зенкерование

Окончание табл. 1

КлассRa, мкмДоп. рек Ra, мкмRz, мкмВиды обработки
5-2,53,220-10Чистовые виды обработки: точение, растачивание, зенкерование, сверление, строгание, фрезерование
2,5-1,251,610-5Грубое шлифование, чистовое: точение, растачивание, зенкерование, сверление, строгание, фрезерование, черновое развертывание
1,25-0,630,86,3-3,2Чистовое шлифование, точение, растачивание, зенкерование, фрезерование, протягивание, развертывание
0,63-0,320,43,2-1,6Доводка, полировка, чистовое: протягивание, развертывание, тонкое точение, растачивание, шлифование
0,32-0,160,21,6-0,8Доводка, полировка, тонкое точение, растачивание, раскатка роликами
0,16-0080,10,8-0,4Суперфиниширование, доводка, полировка, раскатка роликами
0,08-0,040,050,4-0,2Полировка, доводка
0,04-0,020,0250,2-0,1
Не нормируется0,1-0,05Зеркальные поверхности, полировка
0,05-0,025

Количественный контроль параметров шероховатости осуществляют бесконтактными методами (с помощью приборов светового сечения типа МИС-11 и ПСС-2, микроинтерферометров, имерсионно-репликовых микроинтерферометров МИИ-10, типа МИИ-4, МИИ-9, МИИ-11, МИИ-12, растровых измерительных микроскопов типа ОРИМ-1 и др.) и контактными методами с помощью щуповых приборов (профилометров и профилографов).

Для контроля деталей из мягких материалов применяют бесконтактные приборы.

В бесконтактных приборах (типа ПСС-2 и МИС-11) принцип действия основан на измерении параметров проекции светового сечения исследуемой поверхности с помощью наклонно направленного к ней светового пучка.

Читайте так же:
Мини снегоходы самоделки своими руками видео бесплатно

Принцип действия интерферометров основан на использовании явления интерференции света, отраженного от образцовой и исследуемой поверхностей. Форма образующихся интерференционных полос зависит от вида и высоты (до 1 мкм) неровностей контролируемой поверхности. Принцип действия растровых микроскопов основан на явлении образования муаровых полос при наложении изображений элементов двух периодических структур (направленных следов обработки и дифракционной решетки). При наличии неровностей муаровые полосы искривляются. Высоту микронеровностей определяют по степени искривления муаровых полос.

В щуповых приборах контактного действия для измерения высоты неровностей используют вертикальные колебания иглы, перемещаемой по контролируемой поверхности. Принцип действия профилометра 253 основан на преобразовании колебаний иглы с помощью мехатронного преобразователя.

Профилометр «Абрис-ПМ7» (рис. 4):

(измерительная техника универсального применения)

Предназначен для измерения шероховатости поверхностей деталей машин и приборов в заводских и полевых условиях, что особенно ценно при выполнении ремонта.

Профилограф-профилометр «Абрис-ПМ7» и «Абрис-ПМ7.4» (рис. 5)

(измерительная техника универсального применения)

Предназначен для измерения шероховатости поверхности деталей машин и приборов в лабораторных условиях промышленных предприятий.

Порядок выполнения работы

1. Изучить методические указания.

2. Изучить приборы и оборудование.

3. Нарисовать эскиз детали в соответствии заданием.

4. Пронормировать параметры шероховатости для детали (Ra), указать на чертеже.

5. Определить шероховатость поверхностей детали с помощью образцов шероховатости и профилометра, сравнить с требованиями чертежа. Сделать вывод о годности детали.

6. Снять профилограмму шероховатости поверхности детали с помощью профилографа, определить по полученной профилограмме параметры шероховатости поверхности.

7. Оформить отчет по работе, который должен содержать:

— название и цель работы;

— перечень оборудования и инструментов;

— эскиз детали с указанием шероховатости;

— результаты контроля с помощью образцов шероховатости и профилометра;

— результаты расчета параметров шероховатости по профилограмме;

8. Методы контроля параметров шероховатости.

Контрольные вопросы

1. Какие параметры используются для оценки шероховатости поверхности?

2. Как нормируется параметр Ra?

3. Как указываются параметры шероховатости на чертежах?

4. Чем осуществляется контроль параметров шероховатости?

5. Какие параметры шероховатости относятся к высотным?

6. Какие параметры шероховатости измеряются в мм?

7. В зависимости от каких факторов назначаются параметры шероховатости?

8. Какие параметры шероховатости назначаются для изделий, работающих при знакопеременных нагрузках?

Шероховатость поверхности измеряется по длине которая называется

1. Нормирование и методы оценки шероховатости поверхностей.

Одним из основных факторов, определяющих эксплуатационные достоинства деталей машин, является микрогеометрия (чистота их поверхности).

Шероховатость поверхности относится к категории микрогеометрии, то есть рассматривает отклонения реальных поверхностей от номинально гладких на небольших участках до нескольких квадратных миллиметров. Реальная поверхность состоит из чередующихся ориентированных или беспорядочно расположенных небольших выступов или впадин, получающихся при механической обработке вследствие копирования поверхности режущих кромок, пластической деформации поверхностного слоя материала под воздействием усилий от обрабатывающего инструмента, трения его о деталь, вибраций и т. п.

Все основные понятия, обозначения параметров и их числовые значения, необходимые для оценки шероховатости поверхности изделий (кроме деревянных или имеющих ворсистую поверхность типа фетровых, войлочных и т. п.) установлены в ГОСТ 2789-73, а в части терминов и определений – в ГОСТ 25142-82.

Шероховатость поверхности – совокупность неровностей поверхности с относительно малыми шагами, выделенная, например, с помощью базовой длины.

Базовая длина l –длина базовой линии, используемая для выделения неровностей, характеризующая шероховатость поверхности.

Базовая линия проводится относительно профиля неровностей определённым образом и имеет заданную геометрическую форму. Величина шероховатости измеряется в сечении, нормальном к номинальной поверхности данного элемента детали, в направлении, при котором она имеет наибольшее значение, то есть поперёк следов обработки. Для повышения достоверности измерения сами измерения рекомендуется производить неоднократно и принимать за результат среднее значение.

Читайте так же:
Надпись на дереве фрезером

Представление о реальном профиле шероховатой поверхности дают профилограммы, получаемые на различного типа профилографах в результате «ощупывания» исследуемой поверхности алмазной иглой либо путём фотографирования её на специальном микроскопе. На рис. 1. Показана схема профилограммы. Следует иметь в виду, что изображение профиля на профолографммах получается несколько утрированным в связи с тем, что увеличение по вертикали (100 … 200000) всегда больше, чем по горизонтали (10 … 10000).

Средняя линия профиля m – базовая линия, имеющая форму номинального профиля и проведённая так, что в пределах базовой длины среднее квадратическое отклонение профиля yi от этой линии минимально:

Приближенно средняя линия на профилограммах определяется по равенству сумм площадей, заключенных по обе стороны между ней и линией контура профилограммы (см. рис. 1):

Средняя линия профиля служит базой для определения числовых значений параметров шероховатости поверхности. Такая система отсчета в международной практике носит название М.

Количественная оценка шероховатости:

1. Высотные параметры;

2. Шаговые параметры.;

1.1 Наибольшая высота неровностей профиля Rmax – расстояние между линией выступов профиля и линией впадин профиля в пределах базовой длины.

1.2 Высота неровностей профиля по десяти точкам FZ сумма средних абсолютных значений высот пяти наибольших выступов профиля и глубин пяти наибольших впадин профиля в пределах базовой длины:

При средней линии , имеющей форму прямой, этот параметр можно определять через расстояния Himax и Hi min, измеряемые соответственно до пяти высших и пяти низших точек от линии, параллельной средней и не пересекающей профиль:

1.3 Среднее арифметическое отклонение профиля Ra среднее арифметическое абсолютных значений отклонений профиля от средней линии в пределах базовой длины:

2.1 Средний шаг неровностей профиля Sm среднее значение шага неровностей профиля по средней линии в пределах базовой длины:

где Smi – шаг неровностей, равный длине отрезка средней линии между точками пересечения её с одноименными сторонами соседних неровностей; n – число средних шагов в пределах базовой длины.

Средний шаг местных выступов профиля S – среднее значение шагов местных выступов профиля, находящихся в пределах базовой длины:

где n – число шагов неровностей по вершинам в пределах базовой длины.

Для всех трёх высотных параметров выделены предпочтительные значения

Предпочтительные значения, мкм

400; 200; 100; 50; 25; 12.5; 6.3; 3.2; 1.6; 0.8; 0.4; 0.2; 0.1; 0.05; 0.025

100; 50; 25; 12.5; 6.3; 3.2; 1.6; 0.8; 0.4; 0.2; 0.1; 0.05; 0.025; 0.012

Относительная опорная длина профиля tp отношение опорной длины профиля к базовой длине:

где p – заданный уровень сечения; bi – значения отрезков, отсекаемых в пределах базовой длины на выступах профиля линией, эквидистантной средней линии и расположенной на заданном уровне сечения от линии выступов.

Уровень сечения p выражают в % от наибольшей высоты неровностей профиля:

где Р – расстояние в микрометрах между линией выступов и заданным уровнем сечения профиля.

Числовые значения tp выбирают из ряда 10; 15; 20; 25; 30; 40; 50; 60; 70; 80; 90%. Значения p могут приниматься в зависимости от Rmax из того же ряда, начиная с 5%.

Величина tp достаточно полно описывает форму неровностей профиля, что позволяет нормировать многие важнейшие эксплуатационные свойства поверхности, в частности, связанные с динамикой её изнашивания.

Наиболее часто применяют параметры Ra и RZ. Для высотных показателей нормальные базовые длины стандартизованы:

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector