Get Even More Visitors To Your Blog, Upgrade To A Business Listing >>

Как подобрать необходимую шероховатость поверхности.

Помимо размеров и допусков, еще одним важным условием является чистота поверхности. Технические требования для большинства деталей на чертеже включают характеристики шероховатости поверхности. Шероховатость поверхности - это мера мелких неровностей поверхности. Шероховатость поверхности - это обычно то, что инженеры имеют в виду, когда говорят о «чистоте поверхности». Дизайнеры могут более правильно использовать термин «текстура поверхности». Шероховатость поверхности не только влияет на внешний вид объекта, но также создает текстурные или тактильные различия. Внешний вид и текстура могут влиять на добавленную стоимость продукта, такую ​​как класс и удовлетворенность потребителей.

Шероховатость поверхности детали имеет решающее значение для ее функции и долговременной работы. Что касается инженерных поверхностей, считается, что шероховатость ухудшает рабочие характеристики детали. Как следствие, большинство производственных чертежей устанавливают верхний предел шероховатости, но не нижний предел. Исключение составляют отверстия цилиндров, где масло остается в профиле поверхности и требуется минимальная шероховатость. Структура поверхности часто тесно связана со свойствами трения и износа поверхности. Если деталь соприкасается с чем-либо, шероховатость ее поверхности влияет на степень износа или способность образовывать уплотнение. Поверхность с более большим значением обычно будет иметь несколько более высокое трение и быстро изнашиваться. Гребной винт корабля изначально имеют довольно высокие стандарты чистоты поверхности, но при фактическом использовании они довольно быстро могут разрушаются. Так как тяга возникает за счет перемещения большого количества воды, наблюдается трение воды о лопасти винта, это вызывает вибрацию и самое страшное явление для гребных винтов - кавитацию. Оптика и особенно компоненты, используемые с рентгеновскими лучами, имеют одни из самых высоких требований к чистоте поверхности. Если деталь должна быть окрашена, шероховатость также влияет на смачивание и толщину краски. С увеличением шероховатости поверхности коррозионная стойкость снижается, так как облегчается смачивание металла и на его поверхности имеется больше активных мест. До недавнего времени измерение и определение качества поверхности оставалось предметом различных спекуляций. Количество различных стандартов, используемых разными производителями оборудования, привело к большой путанице и недопониманию во всей отрасли. Поэтому в последние годы потребовалось численно контролировать тонкую неровность поверхности.

В настоящее время все более строгие требования предъявляются к чистоте поверхности всего технологического оборудования в фармацевтической и биотехнологической промышленности, и многие поставщики клапанов и трубопроводов в настоящее время проводят количественную оценку шероховатости поверхности ответственных частей своего продукта.

ГОСТ 2789-71 установлено 14 классов шероховатости поверхности. Самый точный класс чистоты - это 14-й, самый грубый – это 1-й. Причем классы 1—5, 13 и 14 определены через параметр Rz, классы 6—12 через параметр Ra. Ra – среднее арифметическое отклонение профиля. Rz – высота неровностей профиля по десяти точкам.

ГОСТ 2789-71 установлено 14 классов шероховатости поверхности.


Rz – высота неровностей профиля по десяти точкам.

Шероховатость (ГОСТ 2.309-68) измеряется в микрометрах (мкм), параметр Ra является предпочтительным. Одна из причин, по которой это так распространено, заключается в том, что довольно легко получить абсолютное значение сигнала и интегрировать его с помощью аналоговой электроники, поэтому Ra можно измерить приборами, не содержащими цифровых схем. Rz часто предпочитают Ra в Европе и особенно в Германии.

Ra – среднее арифметическое отклонение профиля

По этой причине поверхности также подверглись классификации. В производстве встречаются следующие их виды:

  • Ограничительные и соединительные поверхности – элементы, служащие ограничением для работающих механизмов: корпуса приборов, станков, различные фиксаторы и прочие механизмы. Данные поверхности, в зависимости от требований, могут подвергаться обработке, параметры соответствуют Ra=20...2,5 мкм, Rz=80...10 мкм.
  • Установочные поверхности – детали находятся в соприкосновении, но по отношению друг к другу неподвижны, к которым не предъявляются требования по герметичности. Подлежат обработке и должны соответствовать показателям Ra=20...2,5 мкм, Rz=80...10 мкм.
  • Рабочие поверхности , которые перемещаются друг относительно друга, соединения типа поршень-цилиндр в устройствах двигателей, насосов и т.д. Детали, используемые в механизмах, обязательно должны обрабатываться с высокой точностью, а показатели соответствовать  величинам  Ra=2,5...0,16 мкм, Rz=10...0,8 мкм.
  • Специальные поверхности - детали внешних корпусов механизмов, агрегатов. Параметры шероховатости должны соответствовать Ra=5,0...1,25 мкм, Rz=20...6,3 мкм. Особо стоит отметить требования, предъявляемые к органам управления механизмов приборов, у которых показатели должны находится на уровне Ra=0,63...0,08 мкм, Rz=3,2...0,4 мкм
Указывают допустимые значения микронеровностей для отдельных поверхностей и общую для всех других поверхностей (правый верхний угол чертежа)

Указывают допустимые значения микронеровностей для отдельных поверхностей и общую для всех других поверхностей (правый верхний угол чертежа), обеспечивающих работоспособность детали в соединении с другими. Размеры и толщина линий знака вынесенного в угол чертежа, должны быть примерно в 1,5 раза больше чем на изображении. В зависимости от условий работы поверхности назначается параметр шероховатости при проектировании деталей машин, также существует связь между предельным отклонением размера и шероховатостью.

На качество поверхности влияет множество факторов, самый большой из которых - производственный процесс. Для процессов обработки, таких как фрезерование, токарная обработка и шлифование, добавляются например такие факторы, как выбор режущего инструмента, состояние станка, подача, скорость, состояние инструмента , ширина реза, глубина резания, температура в помещении, тип СОЖ и вибрация являются всего лишь немногие из многих. Ниже приведен рисунок из основных вариантов шероховатости получаемых обработкой, которых хватит для любой разработки изделия, не требующей каких-то особенных функций.

  1. фрезерование: Ra 12,5 - 0,4 (3 - 8 классы обработки);
  2. сверление: Ra 12,5 - 0,2 (3 - 9 классы обработки);
  3. прорезание: Ra 50 - 3,2 (1 - 5 классы обработки);
  4. протягивание: Ra 6,3 - 0,2 (4 - 9 классы обработки);
  5. резьбонарезание: Ra 6,3 - 1,6 (4 - 6 классы обработки);
  6. развертывание: Ra 2,5 - 0,4 (5 - 8 классы обработки);
  7. растачивание: Ra 3,2 - 0,1 (5 - 10 классы обработки);
  8. шлифование: Ra 3,2 - 0,1 (5 - 10 классы обработки).

За период работы конструктором с 2007 года на трех предприятиях встречал в основном только их.

Примерная шероховатость поверхности, получаемая при обработке различными инструментами


Сравнением поверхности изделия с образцами шероховатости поверхности по ГОСТ 9378-93 для конкретных способов обработки


Вместо образцов шероховатости могут применяться аттестованные образцовые детали.

Контроль шероховатости поверхности может проводиться:

  1. Сравнением поверхности изделия с образцами шероховатости поверхности по ГОСТ 9378-93 для конкретных способов обработки. Вместо образцов шероховатости могут применяться аттестованные образцовые детали. Используя визуальный осмотр можно достаточно точно дать характеристику поверхностного  слоя при характеристиках  Ra=0,6...0,8 мкм и выше.
  2. Измерением параметров шероховатости непосредственно по шкале приборов (Профилометр TIME3220), либо по увеличенному изображению профиля, или записанной профилограмме сечения, полученным на профилографах.
Профилометр TIME3220

Формы полки знака шероховатости и типы направления неровностей шероховатости представлены на рисунке ниже. Этот основной символ состоит из двух ножек разной длины ✓ - они наклонены под углом примерно 60 градусов к линии, представляющей обрабатываемую поверхность, с касанием вершины и продолжением полкой справа. Основной знак, соответствующий обычному условию нормирования шероховатости, когда метод образования поверхности чертежом не регламентируется.

Структура обозначения шероховатости.


  • При указании наибольшего значения параметра шероховатости в обозначении приводят параметр шероховатости без предельных отклонений Ra 12,5.
  • При указании наименьшего значения параметра шероховатости после обозначения параметра следует указывать "Ra 12,5 min".
При указании двух и более параметров шероховатости поверхности в обозначении шероховатости значения параметров записывают сверху вниз

При указании двух и более параметров шероховатости поверхности в обозначении шероховатости значения параметров записывают сверху вниз в следующем порядке:

  1. параметр высоты неровностей профиля
  2. параметр шага неровностей профиля
  3. относительная опорная длина профиля

К основному символу необходимо добавить горизонтальную полосу ⊽. преобразовав его в равносторонний треугольник - знак, соответствующий, конструкторскому требованию, чтобы поверхность была образована удалением слоя материала, например, точением, шлифованием, полированием, травлением и т. п. (конкретный вид обработки может и не указываться).

Если поверхность должна быть изготовлена без удаления материала или когда поверхность должна быть оставлена в том же состоянии, что и в результате другого производственного процесса, независимо от того, было ли это состояние достигнуто удалением материала или иным образом, пишется в основной символ круг 🌕.

Типы направления неровностей шероховатости

В дополнение к параметрам для более полных характеристик шероховатости учитывается направление неровностей произвольное, параллельное, перпендикулярное и др.

Произвольное направление обозначают знаком М, параллельное ═ - двумя горизонтальными параллельными линиями, C кругообразное направление неровностей (приблизительно кругообразно по отношению к центру поверхности), R радиальное направление неровностей (приблизительно радиально по отношению к центру поверхности), Ⅹ перекрещивающееся направление неровностей (перекрещивание в двух направлениях наклонно к линии, изображающей на чертеже поверхность), P - хаотичное направление неровностей, а перпендикулярное ┸ - двумя взаимно перпендикулярными линиями.

Для уменьшения трения скольжения и износа трущихся поверхностей лучше принимать произвольное направление неровностей. Для деталей, подверженных усталостному разрушению, наименее благоприятным является расположение неровностей, перпендикулярное оси изгиба или кручения.

Справочная таблица соответствия классов шероховатости по ГОСТ 2789—59 значениям Rz и Ra по ГОСТ 2789—73

Обозначение шероховатости поверхности, в которых знак имеет полку располагают с учетом его поворота относительно основной надписи чертежа.

Обозначение шероховатости поверхности, в которых знак имеет полку располагают с учетом его поворота относительно основной надписи чертежа.


Обозначение шероховатости поверхностей на чертеже


  • При изображении изделия с разрывом обозначение шероховатости наносят только на одной части изображения, по возможности ближе к месту указания размеров.
  • Обозначение шероховатости поверхностей повторяющихся элементов изделия (отверстий, пазов, зубьев и т.п.), количество которых указано на чертеже, а также обозначение шероховатости одной и той же поверхности наносят один раз, независимо от числа изображений.
  • Если шероховатость одной и той же поверхности различна на отдельных участках, то эти участки разграничивают сплошной тонкой линией с нанесением соответствующих размеров и обозначений шероховатости. Через заштрихованную зону линию границы между участками не проводят.
  • Обозначение шероховатости рабочих поверхностей зубьев зубчатых колес, шлицев и т.п., если на чертеже не приведен их профиль, условно наносят на линии делительной поверхности, а для глобоидных червяков и сопряженных с ними колес — на линии расчетной окружности.
  • Обозначение шероховатости поверхности профиля резьбы наносят по общим правилам при изображении профиля, или условно на выносной линии для указания размера резьбы, на размерной линии или на ее продолжении.
  • Если шероховатость поверхностей, образующих контур, должна быть одинаковой, обозначение шероховатости наносят один раз с дополнительным значком (кругом).
  • Вид обработки поверхности указывают в обозначении шероховатости только в случаях, когда он является единственным, применимым для получения требуемого качества поверхности.
  • Обозначение одинаковой шероховатости поверхности сложной конфигурации допускается приводить в технических требованиях чертежа со ссылкой на буквенное обозначение поверхности, нанесенное на полке линии-выноски проведенной от утолщенной штрихпунктирной линии, которая обозначает соответствующую поверхность на расстоянии 0,8...1 мм от линии контура

Как выбрать шероховатость поверхности? На самом деле все достаточно просто.

  • Ra 12,5 Самый распространенный вариант шероховатости. Несопрягаемые поверхности неответственных деталей: оснований, кронштейнов, корпусов, свободные поверхности крепежных деталей. Отверстия на проход под болты, винты, головки винтов; поверхности пазов под головки болтов, винтов, гаек. Свободные несопрягаемые торцовые поверхности валов, муфт, втулок. Поверхности головок винтов. Это достаточно грубая обработка. Например, взяли кусок трубы, отпилили его болгаркой, напильником убрали явные заусеницы (и то не всегда) и оставили срез как есть, без обработки. Указывается практически на всех деталях, не требующих точной и тонкой обработки. Сюда походят: детали для сварки, гибки, обрезки, доработки и так далее. Все несущие конструкции. Деталь выглядит достаточно грубой.
  • Ra 6,3 Более чистая поверхность, чем выше. Поверхности деталей, прилегающие к другим поверхн


This post first appeared on Personal Blog Of Engineer Pavel Samuta, please read the originial post: here

Share the post

Как подобрать необходимую шероховатость поверхности.

×

Subscribe to Personal Blog Of Engineer Pavel Samuta

Get updates delivered right to your inbox!

Thank you for your subscription

×