Шероховатость поверхности (чистота обработки). Основные понятия, обозначения на чертежах. Классы шероховатости
Шероховатость поверхности (чистота обработки). Основные понятия, обозначения на чертежах. Классы шероховатости Вариант для печати.
- Базовая длина — длина базовой линии l, длина линиии, используемой для выделения неровностей.
- Средняя линия — средняя линия профиля (m-на рисунке), линия, имеющая форму номинального профиля, с минимальным среднеквадратическим отклонением профиля, от этой линии и отсчитывают все числовые значения для шероховатости:
Рисунок. Профиль шероховатости поверхности и обозначения его характеристик. Средняя линия профиля — не обязательно прямая, см. определение выше.
Параметры шероховатости поверхности Ra, Rz, R max, Sm, S, tp описаны в табличке ниже:
Условное обозначение параметра шероховатости | Наименование параметра шероховатости | Определение параметра шероховатости +См. рисунок выше |
Ra | Среднее арифметическое отклонение профиля | Среднее арифметическое абсолютных значений (значений по модулю) отклонений профиля в пределах базовой длины. Интегральная величина. |
Rz | Высота неровностей профиля по 10 точкам | Сумма средних арифметических абсолютных отклонений точек пяти наибольших минимумов и пяти наибольших максимумов профиля в пределах базовой длины. |
Rmax | Наибольшая высота поверхностей профиля | Расстояние между линией выступов профиля и линией впадин профиля в пределах базовой длины. |
Sm | Средний шаг неровностей профиля | Среднее арифметическое значение шага неровностей профиля в пределах базовой длины. |
S | Средний шаг неровностей профиля по вершинам | Среднее арифметическое значение шага неровностей профиля по вершинам в пределах базовой длины. |
tp | Относительная опорная длина профиля | Отношение опорной длины профиля к базовой длине, где «p» — значение уровня сечения профиля. |
Если Вам встретился класс шероховатости, то используйте таблицу ниже:
Таблица. Значения параметров Ra и Rz для указанных классов шероховатости (в теории — использование Ra предпочтительнее использования параметраRz).
Класс шероховатости | Базовая длина l, мм | Ra предпочт., мкм | Ra допустимые, мкм | Rz, мкм |
1 | 8,0 | 50 | 80; 63; 40 | 320; 250; 200; 160 |
2 | 8,0 | 25 | 40; 32; 20 | 160; 125; 100; 80 |
3 | 8,0 | 12,5 | 20;16,0;10,0 | 80; 63; 50; 40 |
4 | 2,5 | 6,3 | 10,0;8,0;5,0 | 40; 32; 25; 20 |
5 | 2,5 | 3,2 | 5,0; 4,0; 2,5 | 20; 16; 12,5; 10,0 |
6 | 0,8 | 1,6 | 2,5; 2,0; 1,25 | 10,0; 8,0; 6,3 |
7 | 0,8 | 0,80 | 1,25; 1,00; 0,63 | 6,3; 5,0, 4,0; 3,2 |
8 | 0,8 | 0,40 | 0,63; 0,50; 0,32 | 3,2; 2,5; 2,0; 1,60 |
9 | 0,25 | 0,20 | 0,32; 0,25; 0,160 | 1,60; 1,25; 1,00; 0,80 |
10 | 0,25 | 0,10 | 0,160; 0,125; 0,080 | 0,80; 0,63; 0,50; 0,40 |
11 | 0,25 | 0,050 | 0,080; 0,063; 0,040 | 0,40; 0,32; 0,25; 0,20 |
12 | 0,25 | 0,025 | 0,040; 0,032; 0,020 | 0,20; 0,16; 0,125; 0,100 |
13 | 0,08 | 0,012 | 0,020; 0,016; 0,010 | 0,100; 0,080; 0,063; 0,050 |
14 | 0,08 | 0,012 | 0,010; 0,008 | 0,050; 0,040; 0,032 |
Обозначение шероховатости на чертежах. Структура обозначения:
Значения параметров шероховатости указывают на чертежах нижеследующим образом:
- — Ra указывается без символа, а другие параметры с символом.
- — При указании диапазона параметров записывают пределы в 2 сроки:
- — Номинальное значение параметра записывается с предельным отклонением
- — При указании нескольких параметров шероховатости их значения записывают в столбик, сверху вниз в следующием порядке: параметр высоты неровностей (Ra, Rz, Rmax), параметр шага неровностей (Sm,S), относительная опорная длина профиля (tp).
- — Если шероховатость нормируется параметром Ra или Rz из числа приведенных в таблице «Значения параметров Ra и Rz для указанных классов шероховатости» выше, то базовую длину в обозначении шероховатости не указывают.
В зависимости от требуемого вида обработки материалов используют нижеследующие значки шероховатости:
Ниже приведена картинка с указанием обозначений направлений неровностей на значке шероховатости. (Администрации проекта ДПВА такие значки не встречались никогда, но они существуют).
Рисунок. Условные обозначения направлений неровностей на значке шероховатости.
Перевод шероховатости rz в ra по гост
выбирают из ряда: 5; 10; 15; 20; 25; 30; 40; 50; 60; 70; 80; 90 % от
Ртах.
8. Числовые значения базовой длины / выбирают из ряда:0,01; 0,03; 0,08; 0,25; 0,80; 2,5; 8; 25 мм.
Схема шероховатости поверхности
и ее элементы показаны на рис. 1, где l — базовая длина; m
—
средняя линия профиля;
Sm —
средний шаг неровностей профиля; S — средний шаг местных выступов профиля;
H imax —
отклонения пяти наибольших максимумов профиля;
H-imin
отклонения пяти наибольших минимумов профиля; h imax — расстояние от высших точек пяти наибольших максимумов до линии, параллельной средней и не пересекающей профиль;h imin — расстояние от низших точек пяти наибольших минимумов до этой же линии;
Rmax —
наибольшая высота профиля;
у —
отклонения профиля от линии
m, tp —
относительная опорная длина профиля;
p —
уровень сечения профиля; bi- — длина отрезков, отсекаемых на заданном уровне
р.
Рис.1 Схема шероховатости поверхности и ее элементы
2. Типы направлений неровностей
Типы направлений неровностей | Схематическое изображение | Условное обозначение на чертеже | Пояснение |
Параллельное | Параллельно линии, ображающей на чертеже поверхность, к шероховатости которой останавливаются требования | ||
Перпендикулярное | Перпендикулярно к линии, изображающей на чертеже поверхность, к шероховатости которой устанавливаются требования | ||
Перекрещивающееся | Перекрещивание в двух направлениях наклонно к линии., изображающей на чертеже поверхность, к шероховатости которой устанавливаются требования | ||
Произвольное | Различные направления по отношению к линии, изображающей на чертеже поверхность, к шероховатости которой устанавливаются требования. | ||
Кругообразное | Приблизительно кругобразно по отношению к центру поверхности, к шероховатости которой устанавливаются требования | ||
Радиальное | Приблизительно радиально по отношению к центру поверхности, к шероховатости которой устанавливаются требования |
3. Среднее арифметическое отклонение профиля Ra, мкм | ||||
100 | 10,0 | 1,00 | 0,100 | 0,010 |
80 | 8,0 | 0,80 | 0,080 | 0,008 |
63 | 6,3 | 0,63 | 0,063 | — |
50 | 5,0 | 0,50 | 0,050 | — |
40 | 4,0 | 0,40 | 0,040 | — |
32 | 3,2 | 0,32 | 0,032 | — |
25 | 2,5 | 0,25 | 0,025 | — |
20 | 2,0 | 0,20 | 0,020 | — |
16,0 | 1,60 | 0,160 | 0,016 | — |
12,5 | 1,25 | 0,125 | 0,012 | — |
Примечание: Предпочтительные значения параметров подчеркнуты |
4. Высота неровностей профиля по 10 точкам Rz и наибольшая высота неровностей профиля Rmax, мкм | |||||
— | 1000 | 100 | 10,0 | 1,00 | 0,100 |
— | 800 | 80 | 8,0 | 0,80 | 0,080 |
— | 630 | 63 | 6,3 | 0,63 | 0,063 |
— | 500 | 50 | 5,0 | 0,50 | 0,050 |
— | 400 | 40 | 4,0 | 0,40 | 0,040 |
— | 320 | 32 | 3,2 | 0,32 | 0,032 |
— | 250 | 25,0 | 2,5 | 0,25 | 0,025 |
— | 200 | 20,0 | 2,0 | 0,20 | — |
1600 | 160 | 16,0 | 1,60 | 0,160 | — |
1250 | 125 | 12,5 | 1,25 | 0,125 | — |
Примечание: Предпочтительные значения параметров подчеркнуты |
Средний шаг неровностей профиля Sm и средний шаг местных выступов S, мм | ||||
— | 10,0 | 1,00 | 0,100 | 0,010 |
— | 8,0 | 0,80 | 0,080 | 0,008 |
— | 6,3 | 0,63 | 0,063 | 0,006 |
— | 5,0 | 0,50 | 0,050 | 0,005 |
— | 4,0 | 0,40 | 0,040 | 0,004 |
— | 3,2 | 0,32 | 0,032 | 0,003 |
— | 2,5 | 0,25 | 0,025 | 0,002 |
— | 2,0 | 0,20 | 0,020 | — |
— | 1,60 | 0,160 | 0,0160 | — |
12,5 | 1,25 | 0,125 | 0,0125 | — |
Соотношение значений параметра Rа и базовой длины / | |
Ra, мкм | l, мкм |
До 0,025 | 0,08 |
Св. 0,025 до 0,4 | 0,25 |
» 0,4 » 3,2 | 0,8 |
» 3,2 » 12,5 | 2,5 |
» 12,5 » 100 | 8,0 |
Соотношение значений параметра Rz и базовой длины / | |
Rz=Rmax, мкм | l, мм |
До 0,10 | 0,08 |
Св. 0,1 до 1,6 | 0,25 |
» 1,6 » 12,5 | 0,8 |
» 12,5 » 50 | 2,5 |
» 50 » 400 | 8,0 |
Рис 2. Структура обозначения шероховатости поверхности Обозначения шероховатости поверхностей и правила нанесении их на чертежах изделий устанавливает Структура обозначения шероховатости поверхности приведена на рис 2. При наличии в обозначении шероховатости только значения параметра (параметров) применяют знак без полки. В обозначении шероховатости поверхности, вид обработки которой конструктором не устанавливается, применяют знак по рис. 3, а. В обозначении шероховатости поверхности, которая должна быть образована удалением слоя материала, например, точением, фрезерованием, травлением и т.п. применяют знак по рис. 3, б. В обозначении шероховатости поверхности, которая должна быть образована без удаления слоя материала, например, литьем, ковкой, штамповкой, прокатом, волочением и т.п., а также поверхности, не обрабатываемой по данному чертежу, применяют знак по рис. 3, без символа, например 0,4; для остальных параметров — после соответствующего символа, например (В примере t50 70 указана относительная опорная длина профиля tр = 70 0,8 ; Rz 0,10 ; Rmax 0,80 ; t50 70 0,4 0,05 0,32 50 и т.п. В верхней строке приводят значение параметра, соответствующее более грубой шероховатости. При указании номинального значения параметра шероховатости поверхности в обозначении приводят это значение с предельными отклонениями по ГОСТ 2789 — 73, например: Rz 80 -10%; Sm 0,63+ 20% ; t50 70 ± 40% и т.п. Базовую длину в обозначении шероховатости поверхности не указывают, если требования к шероховатости нормируют указанием параметров Rа, Rz, и определение параметров должно производиться в пределах базовой длины, соответствующей значению параметров в табл. 6, 7. Вид обработки поверхности указывают в обозначении шероховатости только в случаях, когда он является единственным, применимым для получения требуемого качества поверхности (рис. 4). Допускается применять упрощенное обозначение шероховатости поверхностей с разъяснением его в технических требованиях чертежа по примеру, указанному на рис. 5. Рис. 8. Обозначение шероховатости поверхности зубьев детали без указания их профиля Рис. 10. Обозначение шероховатости контура детали Рис. 11. Обозначение одинаковой шероховатой поверхности сложной конфигурации Рис. 9. Обозначение шероховатости поверхности профиля резьбы В упрощенном обозначении используют знак Ö и строчные буквы русского алфавита в алфавитном порядке, без повторений и, как правило, без пропусков. При указании номинального значения параметра шероховатости значения параметров записывают сверху вниз в следующем порядке (рис. 6): параметр высоты неровностей профиля; параметр шага неровностей профиля; относительная опорная длина профиля. 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 (рис. 7, а). Через заштрихованную зону линию границы между участками не проводят (рис. 7, Шероховатость поверхности А — Rz10 При этом буквенное обозначение поверхности наносят на полке линии-выноски, проведенной от утолщенной штрихпунктирной линии (рис. 11), которой обводят поверхность на расстоянии 0,8 … 1 мм от линии контура. Что такое шероховатостьЛюбые типы поверхностей, какие бы они не были ровными на первый взгляд, имеют в своей структуре череду подъемов и впадин. На вид это близко к форме горных массивов. Высоту этих «гор» и характеризует шероховатость.
Параметры, средства измерения и обозначение шероховатости в конструкторской документации полностью стандартизированы. Они описываются тремя государственными стандартами: ГОСТ 2789-73, ГОСТ 25142-82 и ГОСТ 2.309-73. Понятие о допуске и квалитетеПонять физический смысл допуска без введения термина «размер» затруднительно. Размер — это физическая величина, характеризующая расстояние между двумя точками, лежащими на одной поверхности. В метрологии существуют следующие его разновидности:
Для наглядности рассмотрим эти параметры на примере. Представим, имеется вал диаметром 14 мм. Технически определено, что он не потеряет своей работоспособности при точности его изготовления от 15 до 13 мм. В конструкторской документации это обозначается 〖∅14〗_(-1)^(+1). Диаметр 14 является номинальным размером, «+1» – верхним предельным отклонением, а «-1» – нижним предельным отклонением. Тогда вычитание из верхнего предельного отклонения нижнего даст нам значение допуска вала. То есть в нашем случае он составит +1- (-1) = 2.
Шероховатость поверхности |
Рисунок 1. Профиль шероховатости поверхности и его характеристики |
Таблица 8 . Соотношение значений параметра Ra и базовой длины l
Ra , мкм | l , мм |
До 0,025 | 0,08 |
Св. 0,025 » 0,4 | 0,25 |
» 0,4 » 3,2 | 0,8 |
» 3,2 » 12,5 | 2,5 |
» 12,5 » 100 | 8,0 |
Таблица 9 . Соотношение значений параметров Rz , Rmax и базовой длины l
Шероховатость поверхности
Шерохотоватость поверхности – это показатели, которые обозначают определенное количество данных характеризующих состояние неровностей поверхности измеряемых сверхмалыми отрезками при базовой величине длины. Совокупность показателей, обозначающих возможную ориентацию направлений неровностей поверхностей с определенными значениями и их характеристикой, задается в нормативных документах ГОСТ 2789-73, ГОСТ 25142-82, ГОСТ 2.309-73. Совокупность требований указанных в нормативных документах распространяется на изделия, изготовленные с использованием различных материалов, технологий и методов обработки, за исключением имеющихся дефектов.
ГОСТ 2789-73 Шероховатость поверхности. Параметры, характеристики и обозначения
ГОСТ 25142-82 Шероховатость поверхности. Термины и определения
Высокое качество обработки деталей позволяет значительно снизить износ поверхностей, возникновение очагов коррозии, тем самым повышая точность сборки механизмов их надежность при длительной эксплуатации.
Основные обозначения
Шероховатость исследуемой поверхности измеряются на допустимо небольших площадях, в связи с чем базовые линии выбирают, учитывая параметр снижения влияния волнообразного состояния поверхности на изменение высотных параметров.
Неровности на большинстве поверхностей возникают по причине образующихся деформаций верхнего слоя материала при осуществляемой обработке с использованием различных технологий. Очертания профиля получают при проведении обследования с помощью алмазной иглы, а отпечаток фиксируется на профилограмме. Основные параметры, характеризующие шероховатость поверхности имеют определенное буквенное обозначение, используемое в документации, чертежах и получаемые при проведении измерений деталей(Rz, Ra, Rmax, Sm, Si, Tp).
Для измерения неровности поверхности используют несколько определяющих параметров:
- Ra- обозначает значение исследуемого профиля с возможным отклонением (среднеарифметическим) и измеряется в мкм;
- Rz – обозначает высоту измеряемых неровностей определяемую по 10 основным точкам в мкм;
- Rmax –максимальное допустимое значение параметра по высоте.
Обозначение шероховатости поверхности
Также используются шаговые параметры Sm и Si и опорная длина исследуемого профиля tp. Данные параметры указываются при необходимости учитывать условия эксплуатации деталей. В большинстве случаев для измерений используется универсальный показатель Ra, который дает наиболее полную характеристику с учетом всех точек профиля. Значение средней высоты Rz применяется при возникновении затруднений связанных с определением Ra с использованием приборов. Подобные характеристики оказывают влияние на сопротивление и виброустойчивость, а также электропроводимость материалов.
Значения определений Ra и Rz указаны в специальных таблицах и при необходимости могут использоваться при проведении необходимых расчетов. Обычно определитель Ra обозначается без числового символа, другие показатели имеют необходимый символ. Согласно действующим нормативным актам (ГОСТ) существует шкала, в которой даны значения шероховатостей поверхности различных деталей, имеющих подробную разбивку на 14 специальных классов.
Существует прямая зависимость, определяющая характеристики обрабатываемой поверхности, чем выше показатель класса, тем меньшее значение имеет высота измеряемой поверхности и лучше качество обработки.
Методы осуществления контроля
Для осуществления контроля шероховатости поверхности используются два метода:
- качественный;
- количественный.
При проведении качественного контроля проводится сравнительный анализ поверхности рабочего исследуемого и стандартного образцов путем визуального осмотра и на ощупь. Для проведения исследования выпускаются специальные наборы образцов поверхностей имеющих регламентную обработку согласно ГОСТ 9378-75. Каждый образец имеет маркировку с указанием показателя Ra и метода воздействия на поверхностный слой материала (шлифовка, точение, фрезерование т. д.). Используя визуальный осмотр можно достаточно точно дать характеристику поверхностного слоя при характеристиках Ra=0,6-0,8 мкм и выше.
ГОСТ 9378-93 Образцы шероховатости поверхности (сравнения). Общие технические условия
Образцы шероховатости поверхности
Количественный контроль поверхности проводится с использованием приборов работающих с применением разных технологий:
- профилометра;
- профилографа;
- двойного микроскопа.
Классификация поверхностей
При определении характеристики поверхностного слоя материала необходимо провести классификацию:
- Рабочие поверхности, имеющие сопряжение с изменением местоположения в ходе осуществляемого процесса, по отношению друг к другу (механизмы 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.
- Установочные поверхности – детали находятся в соприкосновении, но по отношению друг к другу неподвижны. Подлежат обработке и должны соответствовать показателям Ra=20-2,5 мкм, Rz=80-10 мкм.
- Ограничительные и соединительные поверхности – элементы служащие ограничением для работающих механизмов (корпуса приборов, станков и т. д.). Данные поверхности в зависимости от требований могут подвергаться обработке, параметры соответствуют Ra=20-2,5 мкм, Rz=80-10 мкм.
- Поверхности, требующие специальной обработки (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.
- Используя данные качества поверхности, получаемые при различных методах обработки можно выстраивать технологическую цепочку, обеспечивающую наибольшую эффективность и сокращение времени обработки деталей.
Классы шероховатости поверхности
Нормативные данные также содержатся в ГОСТ 2.309-73 согласно, которому наносятся обозначения на чертежи и содержат характеристики поверхностей по установленным правилам и обязательны для всех промышленных предприятий. Необходимо также учитывать, что знаки и их форма, наносимые на чертежи должны иметь установленный размер с указанием числового значения неровности поверхности. Регламентируется высота знаков, указывается вид обработки.
ГОСТ 2.309-73 Обозначение шероховатости поверхностей
Знак имеет специальный код, который расшифровывается следующим образом:
- первый знак – характеризует тип обработки исследуемого материала (точение, сверление, фрезерование и т.д.);
- второй знак — обозначает, что поверхностный слой материала не подвергался обработке, а образован путем ковки, литья, прокатки;
- третий знак – показывает, что вид возможной обработки не регламентируется, но должен соответствовать Ra или Rz.
В случае отсутствия знака на чертеже, поверхностный слой не подвергается специальной обработке.
На производстве используют два вида воздействия на верхний слой:
- с помощью частичного удаления верхнего слоя обрабатываемой детали;
- без удаления верхнего слоя детали.
При удалении верхнего слоя материала в основном используется специальный инструмент, предназначенный для выполнения определенных действий – сверления, фрезерования, шлифования, точения, и т. д. В ходе обработки происходит нарушение верхнего слоя материала с образованием остаточных следов от используемого инструмента.
Когда применяется обработка без удаления верхнего слоя материала – штамповка, прокат, литье, происходит смещение структурных слоев их деформация с принудительным созданием «гладко-волокнистой» структуры.
При конструировании и изготовлении деталей параметры неровностей задает конструктор, основываясь на техническом задании определяющим характеристики изделия в зависимости от требований, предъявляемых к изготовляемому механизму, технологии используемой при производстве и степени обработки.
Маркировка структуры поверхности
При нанесении обозначений в рабочей документации, чертежах применяются специальные знаки для характеристики материала, которые регламентируются стандартом ГОСТ 2.309-73.
Правила нанесения знаков на чертежах
Основные правила, используемые для обозначения неровности поверхности на чертежах
Основные правила, которые необходимо использовать при выполнении чертежа:
- На чертеже указываются все шероховатости поверхности для используемого материала без учета используемых методов.
- Нанесение значений шероховатостей осуществляется на разрезах, которые имеют размер.
- Знаки наносятся на всех видах линий используемых в чертеже.
- При наличии у знака полки его местоположение определяется по отношении к основной надписи.
- Если изделие имеет разрыв на чертеже, то производится маркировка только одной части изображения.
- Если поверхностный слой требует использования обработки участков детали различного класса, то производится разделение с помощью сплошной линии.
- В случае сокращения места необходимого для нанесения обозначений на чертеже возможно допустимое упрощение знаков.
- При одинаковом значении шероховатости поверхности контура, значение наносится один раз.
- При идентичности различных поверхностей с одинаковыми значениями шероховатости, допускается нанесение значений один раз.
- Знаки, обозначающие неровности должны иметь толщину в 1.5 раза больше, чем нанесенные на изображение.
- Условия, обозначающие направление поверхностей должны соответствовать стандартам.
- Обозначение шероховатости поверхности производится с использованием общих правил.
Обозначения направления шероховатости поверхности на чертежах
Учитывая структуру материала, конструктор имеет возможность указать необходимые параметры, предъявляемые к качеству поверхностей. Причем характеристики могут указываться по нескольким параметрам с установкой максимально и минимального значения с возможными допусками.
Особые условия
При массовом производстве определенных деталей иногда нарушается заданная форма или их сопряженность. Подобные нарушения увеличивают допустимый износ деталей, и ограничиваются специальными допусками, которые указаны в ГОСТ 2.308-2011. Каждый вид используемого допуска имеет 16 определяющих степеней точности, которые оговариваются для деталей разной конфигурации с учетом используемого материала. Необходимо также учитывать, что используемые допуски размера и конфигурации для деталей имеющих цилиндрическую форму берутся с учетом диаметра деталей, а плоские детали с учетом толщины, а максимальная погрешность не должна превышать показатель допуска.
detector