Главная Обратная связь

Дисциплины:






ШЕРОХОВАТОСТЬ ПОВЕРХНОСТИ



Реальная поверхность не является гладкой, она имеет неровности: выступы и впадины с относительно малым расстоянием между ними. Под шероховатостью поверхности понимают совокупность неровностей поверхности с относительно малыми шагами на базовой длине . Иногда сочетание выступов и впадин реальной поверхности называют микрорельефом поверхности.

Контур сечения реальной поверхности плоскостью, перпендикулярной соответствующей идеальной геометрической поверхности, образует профиль, характеризующий микрогеометрию поверхности изделия. Графическое изображение реального профиля по данным измерений шероховатости, называют профилограммой шероховатости. Так как через данную точку геометрической поверхности можно провести бесконечное множество нормальных сечений, то шероховатость поверхности следует связывать с тем или иным направлением.

Шероховатость поверхности – совокупность неровностей с относительно малым шагом, выделенных с помощью базовой длины.

Причины образования шероховатости – возникновение нароста на режущем лезвии, параметры режима обработки, геометрия режущего инструмента, жесткость технологической системы (упругие деформации). Шероховатость обработанной поверхности является следствием пластической деформации поверхностного слоя детали при образовании стружки, копирования неровностей режущих кромок инструмента и трения его о заготовку, вырывания с поверхности частиц материала и др. причин. Обработанную резанием поверхность можно в первом (грубом) приближении рассматривать как след режущей кромки инструмента. При строгании форма режущей кромки и перемещение образца в конце каждого холостого хода на величину подачи определяют шероховатость поверхности - образование рисок в направлении перпендикулярном возвратно-поступательному движению стола. Зазубрины на режущей кромке резца образуют шероховатость во впадинах между гребешками. При точении след режущей кромки представляет собой винтовую линию поверхности с шагом, равным подаче резца за один оборот заготовки.

Рис. 38.1. Схема образования неровностей на поверхности, обработанной лезвийным инструментом: а - образование закономерного (регулярного) поперечного профиля поверхности; б - искажение профиля за счет пластических деформаций при отделении стружки; 1, 2 – соответственно закономерный и искаженный профили поверхности; 3 – резец

 

Шероховатость обработанной поверхности в направлении главного движения при резании именуют продольной, а в направлении подачи - поперечной шероховатостью. Преобладающее направление следов механической обработки поверхности или следов трения называют направлением неровностей. Шероховатость поверхности - размерная характеристика поверхности. Количественно шероховатость поверхности можно определить по тем или иным показателям. При этом следует иметь в виду, что количественно шероховатость устанавливают независимо от способа ее обработки. Для оценки шероховатости поверхности используют, действующий в настоящее время комплект международных норм, характеризующих геометрическую структуру обработанной поверхности – ISO-3274:1997 и ISO 4287:1998. Под этим понятием понимается объединение всех неровностей поверхности. Наиболее часто она анализируется в сечении, перпендикулярном к поверхности. При наличии ярко выраженных следов обработки используется сечение, перпендикулярное таким следам.



Общий профиль поверхности в поперечном сечении может быть разделен на профили формы, волнистости и шероховатости. Согласно нормам ISO первая буква в обозначение параметров профиля поверхности характеризует тип профиля: P (primary) – первичный (действительный) профиль; W (waviness) – профиль волнистости; R (roughness)– профиль шероховатости.

 

Рис. 38.2. Профили обработанной поверхности

 

При рассмотрении параметров профиля поверхности принята следующая система определения общих понятий:

- профиль поверхности – профиль, полученный в результате пересечения этой поверхности заданной плоскостью;

- теоретический профиль (traced profile) – геометрическое место точек середины вершин формирующего лезвия идеальной геометрической формы (закругленный конус) и соответствующих размеров, перемещающегося по поверхности, в заданной плоскости;

- измеренный профиль (reference profile) – профиль, зарегистрированный при перемещении датчика вдоль измеряемой поверхности;

- общий профиль (total profile) – цифровое сопоставление теоретического и измеренного профилей с общим расположением вертикальной и горизонтальной координат;

- фильтр профиля (profile filter) – фильтр, разделяющий коротковолновые и длинноволновые профили поверхности;

- фильтр профиля (profile filter) ls – фильтр, определяющий переход от шероховатости (микронеровностей) к еще меньшим длинам волн, сформированным на исследуемой поверхности;

- фильтр профиля (profile filter) lс – фильтр, определяющий переход от шероховатости к волнистости;

- фильтр профиля (profile filter) lf – фильтр, определяющий переход от волнистости к еще более большим неровностям на поверхности;

- первичный профиль (primary profile) – полный профиль после использования фильтра ls, отделяющего составляющие с длиной волны меньшей, чем у шероховатости;

- профиль шероховатости (roughness profile) – профиль, генерированный из первичного профиля в результате отделения составляющих с большими длинами волн фильтром lс;

- профиль волнистости (waviness profile) – профиль, генерированный из пер­вичного профиля при использовании фильтра lс отделяющего коротковолновые составляющие профиля (шероховатость), и фильтра lf, отделяющего составляющие с большими длинами волн;

- элементарный отрезок (samling length) lp (первичного профиля), lr (профиля шероховатости), lw (профиля волнистости) – длина отрезка средней линии, предназначенная для оценки неровностей, характеризующих данный профиль;

- длина оценки (evaluation length) ln – длина отрезка средней линии, использованная для оценки профиля;

- длина измерения (total traverse length) lt – полная длина отрезка профиля, измеренная прибором;

- средняя линия первичного профиля (mean line the primary profile) – линия, образованная при приближении номинального и первичного профилей методом наименьших квадратов;

- средняя линия профиля шероховатости (mean line the roughness profile) – линия, соответствующая длинноволновым составляющим профиля, которые гасит фильтр lс;

- средняя линия профиля волнистости (mean line the waviness profile) – линия, соответствующая длинноволновым составляющим профиля, которые гасит фильтр lf;

- выступ (впадина) профиля (mean peak, profile valley) – часть оцениваемого профиля, обращенная наружу (внутрь) материала, соединяющая соседние точки пересечения профиля со средней линией;

- элемент профиля (profile element) – выступ и прилегающая к нему впадина профиля;

- текущая высота профиля (ordinate value) – высота измеряемого профиля для заданной горизонтальной координаты х.

 

Рис. 38.3. К определению характеристик профиля

 

- местный наклон профиля (local slope) – наклон измеряемого профиля в рассматриваемой точке х;

- максимальная высота вершин профиля (profile peak heigth) – расстояние между наивысшей вершиной профиля и средней линией;

- наибольшая глубина впадин профиля (profile valley depta) – расстояние между наинизшей впадиной профиля и средней линией;

- перепад высот профиля (profil element height) – сумма высоты вершины и глубины впадины для одного элемента профиля;

- ширина элемента профиля – длина отрезка средней линии, ограниченная контуром элемента профиля;

- длина материала элемента профиля на уровне с, – сумма измеренных длин отрезков, образованных в результате пересечения элемента профиля линией, параллельной средней линии на заданном уровне с.

Высотные характеристики профиля – это характеристики, определяемые на основании сведений о высотах профиля в соответствующих точках длины профиля.

 

Рис. 38.4 Схема к определению высотных характеристик профиля

 

– высота наиболее высокого выступа профиля (maximum profile peak height) внутри элементарного отрезка lr

Rp = (Rp1+Rp2+Rp3+Rp4+Rp5)/5;

Рис. 38.5. Схема для определения параметров Yp и Yv

– глубина наиболее низкой впадины профиля (maximum profile valley depta) внутри элементарного отрезка lr (см. рисунок 10)

Rv = (Rv1+Rv2+Rv3+Rv4+Rv5)/5.

Максимальная высота профиля Ry – сумма высоты Yp наиболее высокого выступа профиля относительно средней линии и глубины наиболее глубокой впадины Yv относительно средней линии

Ry = Yp + Yv.

Общая высота профиля Rt – сумма максимальной высоты выступов профиля и максимальной глубины профиля на полном отрезке измерения.

Rt = Rp + Rv.

– наибольшая высота профиля (maximum height of profile) – сумма высоты наиболее высокого выступа профиля и глубины наиболее низкой впадины профиля внутри элементарного отрезка lr

Рис. 38.6. Схема для определения

 

– средняя высота элементов профиля (mean height of profile elements) внутри элементарного отрезка lr:

;

общая высота профиля (total height of profile) – сумма высоты наиболее высокого выступа профиля и глубины наиболее низкой впадины профиля внутри длины измерения ln;

кривая длины материального профиля (material ratio of the profile) – кривая, представляющая долю материала в данном сечении как функцию высоты сечения (profile section height difference) – разница между двумя долями материала на двух заданных уровнях сечений

;

– относительная доля материала (relative material ratio) – доля материала профиля измеряемая на уровне сечения с высотой С) и на расстоянии :

; ;

средняя арифметическая высота профиля (arithemical mean deviation of the assessed profile) – средняя арифметическая абсолютных значений высот профиля внутри элементарного отрезка lr

 

Рис. 38.7. Схема к расчету

средняя квадратическая высотапрофиля (root mean square deviation form the assessed profile) – средняя квадратическая абсолютных значений высот профиля внутри элементарного отрезка lr:

;

коэффициент асимметрии профиля (skewness of the assessed profile) – произведение третьей степени средних значений высот и третьей степени соответственно параметров внутри элементарного отрезка:

;

– коэффициент эксцесса профиля (kurtosis of the assessed profile) – произведение четвертой степени средних значений высот и четвертой степени соответственно параметров внутри элементарного отрезка:

.

средняя ширина элементов профиля(mean width of the profile elements) элементов профиля находящихся внутри элементарного отрезка .

.

Рис. 38.8. К определению характеристики

При проведении экспериментов определяли формирование следующих характеристик шероховатости поверхности в зависимости от параметров режима иглофрезерования: среднего арифметического отклонения профиля Ra, стандартного отклонения профиля Rq, высоту десяти точек отклонений от регулярного профиля Rz, общую высоту профиля Rt, максимальную высоту выступов профиля Rp, максимальную глубину впадин профиля Rv, среднюю высоту элементов профиля , среднюю ширину элементов профиля , относительную опорную длину профиля Rmr(c).

.

 

Рис. 38.9.Схема к определению относительной опорной длины профиля

 

Рис. 38.10. Профили поверхностей, имеющие различную относительную опорную длину профиля

tp, но равные высотные характеристики

 

Кроме шести рассмотренных численных параметров установлено шесть видов направлений неровностей изображенных табл. 38.1. Требования к шероховатости конкретной продукции устанавливают на основании знания связи параметров шероховатости с функциональными показателями данного изделия. К настоящему времени накоплен значительный теоретический и экспериментальный материал по связи параметров шероховатости с важнейшими функциональными показателями деталей, узлов машин и приборов, такими как износостойкость при всех видах трения, контактная жесткость поверхности, износостойкость при переменных нагрузках, прочность прессовых соединений, отражательная способность и затухание в волноводах, прочность сцепления при склеивании, коррозионная стойкость и качество лакокрасочных покрытий, точность измерения, соотношение между допусками размера и шероховатостью поверхности и т.д.

 

Таблица 38.1

Направление неровностей

 

Направление неровностей Схематическое изображение Обозначение направления рисок
Параллельное
Перпендикулярное
Пересекающееся
Произвольное
Кругообразное
Радиальное

Этот материал может служить основанием для правильного формулирования требований к шероховатости поверхности.

В табл. 38.2 приведены некоторые важнейшие эксплутационные свойства поверхности, зависящие от шероховатости, и номенклатура параметров, при помощи которых обеспечиваются показатели этого свойства поверхности.

Из данных, приведенных в табл. 38.2, следует, что для полного описания какого-либо эксплутационного свойства поверхности недостаточно только высотных параметров. Так, износостойкость поверхности при трении скольжения и качения, контактная жесткость и герметичность соединений зависят от опорной поверхности. Такие эксплутационные характеристики поверхности, так прочность при циклических нагрузках, виброустойчивость, сопротивление (затухание) в волноводах связаны с амплитудой неровностей (высотными параметрами) и существенно зависят от шаговых параметров Sm и S.

Таблица 38.2

Взаимосвязь эксплутационных свойств с параметрами шероховатости поверхности

Эксплутационное свойство поверхности Параметры и характеристики шероховатости поверхности, определяющие эксплутационное свойство
Износостойкость при всех видах трения Ra (Rz), tp, направление неровностей
Виброустойчивость Ra (Rz), Sm, S, направление неровностей
Контактная жесткость Ra(Rz), tp
Прочность соединений Ra (Rz)
Прочность конструкций при циклических нагрузках Rmax, Sm, S, направление неровностей
Сопротивление в волноводах Ra, Sm, S

Рис. 38.11. Обозначение требований к шероховатости поверхности на рабочих чертежах


39. Отклонения формы (макроотклонения)

 

 

 

 

 

Рис. 39. Виды отклонения формы

 

 

 

Рис. 39 продолжение

 





sdamzavas.net - 2020 год. Все права принадлежат их авторам! В случае нарушение авторского права, обращайтесь по форме обратной связи...