Каким примерным соотношением связаны параметры ra и rz
Шероховатость поверхности при механических методах обработки
Формула шероховатости Ra (среднее арифметическое отклонение профиля):
Формула шероховатости Rz (высота неровности профиля по десяти точкам)
Параметр Ra, как интегральный показатель, более полно оценивает шероховатость и поэтому является предпочтительным (Rz
4 Ra). Значение параметра шероховатости Ra указывают без символа.
Соотношения значений Ra, Rz и базовой длины
| Ra, мкм | Rz, мкм | базовая длина l, мм |
| до 0,025 | до 0,10 | 0,08 |
| > 0,025 до 0,4 | > 0,10 до 1,6 | 0,25 |
| > 0,4 до 3,2 | > 1,6 до 12,5 | 0,8 |
| > 3,2 до 12,5 | > 12,5 до 50 | 2,5 |
| > 12,5 до 100 | > 50 до 400 | 8,0 |
Параметры шероховатости
При назначении параметров шероховатости поверхностей следует проверить возможность их достижения в связи с рациональными методами обработки детали. Как правило, следует применять наибольшую шероховатость, допускаемую конструктивными требованиями. В противном случае может значительно увеличиться стоимость обработки, что может быть скомпенсировано только повышением качества продукции.
Шероховатость поверхности ra и rz: параметры, таблица
Не тот параметр шероховатость, о котором стоит забывать при проектировании изделий. Прочность, электропроводность, точность сопряжения – это неполный список как шероховатость Ra и Rz может повлиять на эксплуатационные свойства деталей. Ее значение сильно зависит от способа обработки, а измерение связано с острым чувством осязания. И это не тот параметр, о котором стоит забывать при проектировании изделий.
Что такое шероховатость
Любые 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.
Шероховатость представляет собой совокупность неровностей поверхности.
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.
Какие параметры шероховатости существуют
Существует свыше 8 параметров, которые характеризуют значение высоты неровностей поверхности. В статье мы разберем лишь самые востребованные, незнание которых будет значительным пробелом для любого технического специалиста. Это Ra и Rz.Значение Rz показывает среднеарифметическое значение высоты, взятое по 10 точкам поверхности. Это означает, что в измерении участвовали только 5 подъемов и 5 впадин. Весь остальной «горный массив» в расчет не принимался. В системе СИ Rz измеряется в микрометрах.
Ra является также среднеарифметическим показателем высоты шероховатости. От Rz его отличает то, что в расчет берется не 10 точек, а все. По этой причине параметр Ra более точно отображает неровность поверхностей и считается более предпочтительным.
Помимо Ra и Rz стоит упомянуть о еще одном параметре, близкий по смыслу вышеупомянутым. Это Rmax. Он отображает высоту неровностей поверхности только по ее максимальным точкам. По наибольшей высоте и наименьшей впадине. В нынешнее время Rmax не используется в силу своей грубой точности.
Измерение
Шероховатость меряют двумя способами: качественным и количественным. Качественный метод оценки неровностей поверхности больше подходит непосредственно для производственников. В тех ситуациях, когда глубокий анализ не целесообразен или на него нет банально времени. Данный способ носит более грубый характер и заключается в сравнении гладкости исследуемой поверхности с неким эталоном на ощупь.
Эталон представляет собой небольшую металлическую плитку с габаритными размерами 30х30 мм и толщиной 5 мм. Он имеет определенное значение Ra и Rz, является образцом по которому сравнивают качество поверхности. Такие плиты собирают в наборы с указанием напротив каждой позиции значение шероховатости.
Количественный метод более точен и требует для своего осуществления специального оборудования. Это могут быть профилометры, профилографы и двойные микроскопы. По исследуемой поверхности проводят подключенным к приборам стержень с алмазным наконечником, высокочувствительным к перемещениям. Этот стержень полностью повторяет форму поверхностей и передает ее размеры на экран или ленту профилограммы. Дальше, по полученным данным лаборант делает точное заключение о значение шероховатости и передает ее службе качества.
Какие виды поверхностей существуют
Для обеспечения взаимозаменяемости и унификации производства, параметры шероховатости объединяют в классы. Всего существует 14 их разновидностей. Каждому классу присвоено определенное значение Ra и Rz. Самый точный класс – четырнадцатый, самый грубый – первый. По этой причине поверхности также подверглись классификации. В производстве встречаются следующие их виды:
Обозначения отклонения неровности поверхностей
На чертеже шероховатость указывается согласно приведённой ниже схеме.
Как видно, внешнее обозначение напоминает математический квадратный корень с соответствующими надписями в определенных местах. Каждая такая надпись характеризует определенный параметр шероховатости. Разберем их более подробно.
В левом верхнем углу указывается значение шероховатости по Ra и Rz. При чем стоит отметить, что если показано просто число, то автоматически это имеется ввиду Ra. Для обозначения Rz, необходимо дополнительно дописать буквенное примечание.
Существует три разновидности формы этого математического корня:
В зоне над полкой прописывается тип механической обработки с помощью которой нужно довести поверхность до заданного значения Ra и Rz. Обычно сюда прописываются такие термины как «полировать», «шабрить» и прочее виды механической обработки.
В левом нижнем углу под полкой прописывается направление линий неровностей шероховатости. Разберем этот параметр на примере. Допусти Вам нужно прошлифовать поверхность стола абразивным кругом. В зависимости от того как Вы будете направлять инструмент пойдут линии шероховатости. Если будете его водить кругами, то Вы увидите волны от следов круга. Если движения будут пересекать друг друга, то плоскость стола будет в крестах. Это и регулирует данный параметр. В некоторых случаях это не важно, а некоторых имеет решающее значение.
Справа от направлений линий неровностей становиться значение базовой длины, на которой измеряется шероховатость. Ее значение стандартизировано и необходимы для того, чтобы минимизировать воздействие на точность измерения плоскостью прогиба самой поверхности.
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:
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:
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:
Классификация поверхностей
При определении характеристики поверхностного слоя материала необходимо провести классификацию:
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:
В случае отсутствия знака на чертеже, поверхностный слой не подвергается специальной обработке.
На производстве используют два вида воздействия на верхний слой:
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:
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.
Шероховатость поверхности
(ГОСТ 2789-73)
Настоящий стандарт распространяется на шероховатость поверхности изделий независимо от их материала и способа изготовления (получения поверхности). Стандарт устанавливает перечень параметров и типов направлений неровностей, которые должны применяться при установлении требований и контроле шероховатости поверхности, числовые значения параметров и общие указания по установлению требований к шероховатости поверхности.
Стандарт не распространяется на шероховатость ворсистых и других поверхностей, характеристики которых делают невозможным нормирование и контроль шероховатости имеющимися методами, а также на дефекты поверхности, являющиеся следствием дефектов материала (раковины, поры, трещины) пли случайных повреждений (царапины, вмятины и т. д.).
Стандарт полностью соответствует CT СЭВ 638-77 и международной рекомендации по стандартизации ИСО Р 468.
Требования к шероховатости поверхности должны устанавливаться, исходя из функционального назначения поверхности для обеспечения заданного качества изделий. Если в этом нет необходимости, то требования к шероховатости поверхности не устанавливаются и шероховатость этой поверхности контролироваться не должна.
При необходимости дополнительно к параметрам шероховатости поверхности устанавливаются требования к направлению неровностей поверхности, к способу или последовательности способов получения (обработки) поверхности.
Для номинальных числовых значений параметров шероховатости должны устанавливаться допустимые предельные отклонения.
Допустимые предельные отклонения средних значений параметров шероховатости в процентах от номинальных следует выбирать из ряда 10; 20; 40. Отклонения могут быть односторонними и симметричными.
Требования к шероховатости поверхности не включают требований к дефектам поверхности, поэтому при контроле шероховатости поверхности влияние дефектов поверхности должно быть исключено. При необходимости требования к дефектам поверхности должны быть установлены отдельно.
Допускается устанавливать требования к шероховатости отдельных участков поверхности (например, участкам поверхности, заключенным между порами крупнопористого материала, к участкам поверхности срезов, имеющим существенно отличающиеся неровности).
Требования к шероховатости поверхности отдельных участков одной поверхности могут быть различными.
Параметры шероховатости (один или несколько) выбираются из приведенной номенклатуры:
Параметр Ra является предпочтительным.
Типы направлений неровностей поверхности выбираются из табл. 1.
Таблица1. Типы направлений неровностей
| Тип направления неровностей | Схематичное изображение | Пояснение |
| Параллельное |  | |
| Перпендикулярное |  | |
| Перекрещивающиеся |  | |
| Произвольное |  | |
| Кругообразное |  | |
| Радиальное |  |
| 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.
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.
мкм
| — | 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 | — |
| — | 1,00 | 0,160 | 0,0160 | — |
| 12,5 | 1,25 | 0,125 | 0,0125 | — |
| 10 | 15 | 20 | 25 | 30 | 40 | 50 | 60 | 70 | 80 | 90 |
| 5 | 10 | 15 | 20 | 25 | 30 | 40 | 50 | 60 | 70 | 80 | 90 |
| 0,01 | 0,03 | 0,08 | 0,25 | 0,80 | 2,5 | 8 | 25 |
Направление сечения не оговаривается, если требования технической документации относятся к направлению сечения на неверности, которое соответствует наибольшим значениям высотных параметров.
Сечение поверхности, перпендикулярной к ней плоскостью дает представление о профиле её рельефа: о количестве, форме и величине выступов и впадин неровностей (рис.1). Практически высота выступов и впадин микронеровностей поверхности находится в пределах от 0,08 до 500 мкм и более.
 |
| Рисунок 1. Профиль шероховатости поверхности и его характеристики |
Таблица 8 . Соотношение значений параметра Ra и базовой длины l
Для средней линии, имеющей форму отрезка прямой (рис.1)