Шероховатость поверхности: методические указания к лабораторной работе №5 по курсу Метрология, стандартизация, сертификация

МОСКОВСКИЙ АВТОМОБИЛЬНО – ДОРОЖНЫЙ ИНСТИТУТ (ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ)

А.И. АРИСТОВ, Б.А. КУДРЯШОВ, О.В. ЯНДУЛОВА

Шероховатость поверхности методические указания К ЛАБОРАТОРНОЙ РАБОТЕ №5 по курсу «Метрология, стандартизация, сертификация»

Москва 2007

УДК 621.81 – 4008.8:006 ББК

34.44

Методические указания по курсу «Метрология, стандартизация и сертификация» предназначены для оказания помощи при самостоятельном выполнении лабораторной работы, изучении дисциплины и подготовке к защите лабораторной работы. Они содержат теоретические сведения по шероховатости

поверхности, а также

методические указания по выполнению лабораторной

работы и

пример ее выполнения.

© Московский автомобильно-дорожный институт (государственный технический университет), 2007 2

1. Цель работы Цель лабораторной работы: а) изучение параметров шероховатости поверхности деталей; б) получение навыков обработки профилограммы, полученной на профилографе – профилометре, и определение по ней характеристик параметров шероховатости, вывод о годности детали. в) изучение работы профилометра, определение на профилометре параметра Ra для выданной детали с последующим выводом о годности данной детали. 2. Общие сведения Шероховатость поверхности регламентируется следующими стандартами: ГОСТ 2789 – 73*. Шероховатость поверхности. Параметры и характеристики. ГОСТ 25142 – 73. Шероховатость поверхности. Термины и определения. ГОСТ 2.309 – 73. ЕСКД. Обозначение шероховатости поверхностей. 2.1. Шероховатость поверхности и ее влияние на работу деталей машин В процессе формообразования деталей на их поверхности появляется шероховатость – совокупность микронеровностей (чередующихся выступов и впадин) с относительно малыми расстояниями между их вершинами (шагами). Шероховатость может быть следом от резца или другого режущего инструмента, копией неровностей форм или штампов, может появляться вследствие вибраций, возникающих при резании, а также в результате действия других факторов.

4

Влияние шероховатости на работу деталей машин многообразно: - степень шероховатости поверхности может нарушать характер сопряжения деталей из-за смятия или интенсивного износа микронеровностей профиля; - шероховатость поверхности разрушает контактирующие с ней различного рода уплотнения; - неровности, являясь концентраторами напряжений, снижают усталостную прочность деталей; - шероховатость влияет на герметичность соединений, на качество гальванических и лакокрасочных покрытий; - шероховатость влияет на точность измерения деталей; - коррозия металлов возникает и распространяется быстрее на грубо обработанных поверхностях. 2.2. Параметры, установленные ГОСТ 2789 – 73 для количественной оценки и нормирования шероховатости Шероховатость поверхности оценивается по неровностям профиля, получаемого путем сечения реальной поверхности плоскостью, перпендикулярной к ней (рис. 1). Для оценки шероховатости поверхности ее рассматривают в пределах ограниченного участка, длина которого называется базовой длиной - ℓ. Числовые значения базовой длины выбирают из ряда: 0,01; 0,03; 0,08; 0,25; 0,8; 2,5; 8; 25мм. Базой для отсчета отклонений профиля является средняя линия профиля m-m - линия, имеющая форму номинального профиля и проведенная так, что в пределах базовой длины среднее квадратичное отклонение профиля от этой линии минимально: ΣFвпад. = ΣFвыст., т.е. должно быть обеспечено равенство суммы площадей выступов и впадин, определенных по профилограмме относительно средней линии.

5

ℓ

Рис. 1. Профилограмма шероховатости поверхности

Параметры шероховатости условно делятся на три основные группы: высотные, шаговые и параметр формы. 2.2.1. Параметры шероховатости в направлении высоты неровностей профиля (высотные параметры) 1). Среднее арифметическое отклонение профиля. Ra – среднее арифметическое из абсолютных значений отклонений профиля в пределах базовой длины:

1l Ra = ∫ y (x ) dx ,мкм или приближенно l0 Ra =

1 n ∑ yi ,мкм – в случае ручной обработки профилограммы, n i =1

где ℓ – базовая длина; n – число выбранных точек профиля на базовой длине; у – расстояние между любой точкой профиля и средней линией. Нормируется от 0,008 до 100 мкм (табл. 1 приложения 1). 2). Высота неровностей профиля по десяти точкам. Rz – сумма средних абсолютных значений высот пяти наибольших выступов профиля и глубин пяти наибольших впадин профиля в пределах базовой длины.

Rz =

5

5

i =1

i =1

∑ ypi + ∑ yvi

⋅ 10 3 , мкм

5 где уpi – высота i-го наибольшего выступа; уvi – глубина i-й наибольшей впадины профиля. 6

Нормируется от 0,025 до 1000 мкм (табл. 1 приложения 1). 3). Наибольшая высота неровностей профиля. Rmax – расстояние между линией выступов и линией впадин профиля в пределах базовой длины ℓ. Линия выступов профиля – линия, проходящая через высшую точку профиля, линия впадин – линия, проходящая через низшую точку профиля, эквидистантно средней линии, в пределах базовой длины. Нормируется от 0,025 до 1000 мкм (табл. 1 приложения 1). 2.2.2. Параметры шероховатости в направлении длины профиля (шаговые параметры) 1). Средний шаг неровностей профиля. Sm – среднее значение шага неровностей профиля в пределах базовой длины.

1 n Sm = ∑ Smi , мм n i =1 где Smi – шаг неровностей – отрезок средней линии, заключенный между точками пересечения смежных выступов и впадин профиля со средней линией, n – число шагов в пределах базовой длины. Нормируется от 0,002 до 12,5мм ( табл. 1 приложения 1). 2). Средний шаг местных выступов профиля. S – среднее значение шага местных выступов профиля в пределах базовой длины.

S=

1 n ∑ Si ,мм n i =1

где Si – шаг местных выступов профиля, равный длине отрезка средней линии между проекциями на нее двух наивысших точек соседних местных выступов профиля, n – число шагов неровностей по вершинам в пределах базовой длины. Нормируется от 0,002 до 12,5 мм (табл. 1 приложения 1).

7

2.2.3. Параметр шероховатости, связанный с формой неровностей профиля (параметр формы) Относительная опорная длина профиля. tр – отношение опорной длины профиля к базовой длине:

tp = ηlp ⋅ 100% , где

n

ηp = ∑ bi i =1

опорная длина профиля есть

сумма длин отрезков bi в пределах базовой длины, отсекаемых на заданном уровне р в материале профиля линией, проведенной эквидистантно средней линии. р – уровень сечения профиля – расстояние между линией выступов профиля и линией, пересекающей профиль эквидистантно линии выступов (задается в процентах от значения Rmax ), рис.1. Значение уровня сечения профиля р выбирают из ряда: 5; 10; 15; 20; 25; 30; 40; 50; 60; 70; 80; 90% от Rmax. Значение относительной опорной длины профиля выбирают из ряда: 10; 15; 20; 25; 30; 40; 50; 60; 70; 80; 90%. 2.3. Обозначения шероховатости поверхности на чертеже В чертежах требования к шероховатости поверхности устанавливаются в определенном порядке, с помощью условных обозначений. Структура обозначения шероховатости поверхности показана на рис. 2 («новое» обозначение, введенное с 2004 года по ГОСТ 2.309 – 73, прил. 3) и существовавшее ранее обозначение – на рис. 3, «старое». 2.3.1. Знак, применяемый для обозначения шероховатости на чертеже: - основной знак, соответствующий обычному условию нормирования шероховатости, когда метод обработки поверхности чертежом не регламентируется. - знак, соответствующий поверхности, только удалением слоя материала. 8

образованной

- - знак, соответствующий поверхности, которая не подвергается по данному чертежу механической обработке, т.е. поверхность остается в состоянии поставки (литье, ковка, прокат, штамповка и др.), без указания параметра шероховатости или с указанием значения параметра. 2.3.2. Требования к шероховатости поверхности устанавливаются: Указанием числового значения нормируемого параметра. Числовое значение какого-либо параметра шероховатости указывается после условного обозначения (символа) параметра под полкой знака (рис. 2) – «новое» обозначение; в «старом» обозначении – внутри знака (рис. 3). При указании нескольких параметров шероховатости они приводятся в определенной последовательности сверху вниз: сначала указываются высотные параметры (Ra, Rz, Rmax), потом шаговые (Sm, S) и последним – параметр формы tp. Числовое значение параметра может быть указано следующим образом: 1) одно число, соответствующее максимальному (для параметра tp – минимальному) значению параметра; 2) два предельных значения, определяющих диапазон допускаемой шероховатости, размещенных в две строки (в верхней строке – максимальное значение, в нижней – минимальное); 3) номинальное значение параметра с предельными отклонениями от него, (предельные отклонения указываются в %, выбираются из ряда: 10, 20, 40).

9

Вид обработки поверхности и (или) другие дополнительные указания Полка знака Символ и числовое значение параметра шероховатости

;

Условное обозначение направления неровностей

Базовая длина (числовое значение)

Рис. 2. Структура обозначения шероховатости поверхности, «новое» обозначение

Символ и числовое значение параметра шероховатости

Вид обработки поверхности и (или) другие дополнительные указания

Полка знака

параметр Ra обозначается без символа Базовая длина (числовое значение)

Условное обозначение направления неровностей

Рис. 3 Структура обозначения шероховатости поверхности, «старое» обозначение

10

Числовое значение базовой длины для параметров Sm, S, tp указывается всегда и выбирается из соответствующего ряда п.2.2.; для параметров Ra, Rz, Rmax значения базовой длины в требованиях к шероховатости могут не указываться, если эти параметры определены на базовой длине в соответствии с табл. 2 справочного приложения 1 (ГОСТ 2789 – 73*). Указывается числовое значение базовой длины перед параметром шероховатости и отделено наклонной чертой (/) рис.2 или под полкой знака рис.3. Вид обработки поверхности указывают в обозначении шероховатости только в тех случаях, когда он является единственно возможным для получения требуемого качества поверхности: шлифование, полирование, чистовое точение, фрезерование, хонингование и т.д. Типы направлений неровностей поверхности. В ответственных случаях устанавливаются требования к направлению неровностей обработки, под которым понимается условное изображение рисунка, образованного режущим инструментом на поверхности детали. Стандартизованные типы направлений неровностей и их обозначения приведены в табл.3 приложения 1. 2.4. Выбор параметров для нормирования шероховатости Выбор параметров для нормирования шероховатости должен производиться с учетом требуемых эксплуатационных свойств поверхности. Основными параметрами для обеспечения свойств поверхности в большинстве случаев являются высотные параметры. Из высотных параметров шероховатости наиболее информативен параметр Ra, который и определен стандартом как предпочтительный.

11

Параметры Rmax, S, Sm, tp нормируют в случаях, когда по функциональным требованиям необходимо ограничить полную высоту неровностей профиля, шаг неровностей или их форму, параметр Rz – когда прямой контроль параметра Ra по техническим причинам не представляется возможным (например, для поверхностей, имеющих малые размеры или сложную конфигурацию). Таблица 1 Параметры шероховатости, обеспечивающие определенные эксплуатационные свойства поверхности Параметры шероховатости и характеристики, обеспечивающие эксплуатационное свойство поверхности

Эксплуатационное свойство поверхности Износоустойчивость при всех видах трения

Ra (Rz), tp, направление неровностей

Виброустойчивость

Ra (Rz), Sm, S, направление неровностей

Контактная жесткость

Ra (Rz), tp

Прочность соединения

Ra (Rz)

Прочность конструкции циклических нагрузках

при

Rmax, Sm, S, направление неровностей

Герметичность соединения

Ra (Rz), Rmax, tp

Сопротивление в волноводах

Ra, Sm, S

12

Таблица 2 Примеры обозначения шероховатости на чертеже Обозначение шероховатости чертеже по ГОСТ 2.309 – 73 «новое» 1

на

«старое» 2

3 шероховатость по параметру Ra должна быть не более 6,3 мкм; базовая длина – 2,5мм при этом может не указываться, п.2.3.2

6,3 Ra 6,3

точить

0,32 Rz 0,25

точить

0,32 Rz0,25

Ra1+20% ⊥;,8/ Sm 0,1

Указания по обозначению шероховатости:

1+20% Sm 0,1

0,8 ⊥

13

шероховатость поверхности по параметру Rz должна быть в пределах 0.32 – 0,25 мкм; базовая длина – 2,5 мм может не указываться (п.2.3.2); единственно возможный вид обработки – точение шероховатость 1мкм по параметру Ra может иметь отклонения не более 20%, т.е. быть от 1 до 1,2 мкм; базовая длина – 0,25 может не указываться ( п.2.3.2); параметр Sm - не более 0,1мм при измерении на базовой длине 0,8 мм; направление неровностей – перпендикулярное

1

Продолжение таблицы 2 3

2

Ra 1,25 М;0,8/ t4060

1,25 t4060

шероховатость поверхности по параметру Ra - не более 1,25; базовая длина – 0,25 не указывается (п.2.3.2); относительная опорная длина профиля при уровне сечения 40% должна быть не менее 60% при измерении на базовой длине 0,8мм; направление неровностей – произвольное

0,8 М

Rz80 Rz80 (

)

(

)

обозначение располагается в правом верхнем углу чертежа и обозначает требования по параметру шероховатости Rz – не более 80 мкм для всех поверхностей на чертеже, не имеющих обозначения шероховатости, на базовой длине 0,8мм (п.2.3.2) поверхность не подвергается механической обработке (в состоянии поставки). При применении знака без указания параметра и способа обработки его изображают без полки

3. Методы и средства контроля шероховатости поверхности Контроль шероховатости поверхности может осуществляться: 1) сравнением (визуально или с помощью микроинтерферометра) реальной поверхности изделия с рабочими образцами 14

шероховатости, которые имеют стандартизованные значения параметра Ra; 2) измерением параметров шероховатости с помощью щуповых или оптических приборов. Числовые значения параметров шероховатости определяются либо непосредственно по шкале приборов (профилометров), либо по увеличенному изображению профиля или записанной профилограмме сечения профиля (на приборах – профилографах). Если в технических требованиях не задано направление измерения шероховатости, то измерения производят в том направлении, где имеется наиболее грубая шероховатость. При механической обработке резанием этому условию соответствует направление измерения, перпендикулярное главному движению при резании (поперечная шероховатость). Для проведения лабораторной работы используются контактные приборы последовательного преобразования профиля. Эти приборы являются наиболее совершенными для измерения шероховатости поверхности, позволяющими измерить почти все параметры шероховатости, регламентированные ГОСТ 25142 – 82, кроме того, с помощью этих приборов наиболее просто измерять предпочтительный параметр шероховатости Ra. 3.1. Профилометр 283 с унифицированной электронной системой Профилометр 283 представляет собой контактный щуповой прибор для определения числового значения параметра шероховатости Ra и является высокочувствительным прибором, предназначенным для измерения поверхностей деталей с твердостью не менее НВ 10, сечение которых в плоскости представляет прямую линию. Принцип действия прибора основан на ошупывании измеряемой поверхности алмазной иглой с радиусом кривизны при вершине 10мкм и преобразовании с помощью механотронного 15

преобразователя механических колебаний иглы в пропорциональные изменения электрического напряжения. Общий вид профилометра (мод. 283) показан на рис. 4. Датчик 1 с алмазной ощупывающей иглой закреплен в гнезде штока привода 2. Привод установлен на вертикальной стойке с плитой, на которую устанавливают призму 6 для контролируемой детали. Привод предназначен для перемещения датчика по измеряемой поверхности и осуществления отсечки шага. Отсечка шага на приводе имеет два значения – 0.8 мм и 0.25мм, соответствующие значениям базовых длин. При отсечке шага 0,25мм скорость перемещения датчика соответствует 0,25мм/с; при отсечке шага 0,8мм – 0,8мм/с; выходные электрические сигналы с датчика поступают на электронный блок 3. Отсчет результатов измерения шероховатости поверхности производится по шкале прибора, которая градуирована по параметру Ra. 3.1.1. Порядок работы на профилометре мод. 283 (рис.4)

Рис. 4. Общий вид профилометра мод. 283

16

1) установить на призме 6 измеряемую деталь. 2) включить прибор тумблером «сеть». При этом должна загореться сигнальная лампа. Прибор готов к работе через 3-5 мин. после включения в сеть. 3) установить датчик 1, вставленный в привод 2, на измеряемую поверхность детали, при этом, поворачивая маховик стойки 4, добиться совмещения треугольных знаков на штоке и планке привода 7. Застопорить винтом 5 положение датчика. 4) установить на электронном блоке 3 нужный предел измерения, соответствующий заданному параметру шероховатости на чертеже. Переключателем 8 установить заданную отсечку шага, равную базовой длине ℓ. 5) включить нажатием кнопки «пуск» на электронном блоке 3 движение датчика по измеряемой поверхности. После остановки датчика (сигнальная лампа погаснет) отметить значение параметра шероховатости Ra, зафиксированное стрелкой прибора по выбранной ранее шкале. Для надежной оценки шероховатости рекомендуется измерения повторить несколько раз в различных местах поверхности. Результатом измерения считается максимальное из всех действительных значений Ra, полученных для данной детали. 3.2. Профилограф – профилометр мод. 252 Профилограф – профилометр мод. 252 является контактным высокочувствительным прибором, предназначенным для измерения шероховатости и волнистости поверхности изделий. Принцип действия прибора основан на ощупывании исследуемой поверхности алмазной иглой с радиусом кривизны при вершине 10 мкм и преобразовании с помощью дифференциального индуктивного преобразователя механических колебаний иглы в пропорциональные изменения электрического напряжения.

17

Параметры шероховатости поверхности, определяемые профилографом – профилометром мод. 252: Ra – среднее арифметическое отклонение профиля, Hmax – высота наибольшего выступа профиля, Hmin – глубина наибольшей впадины профиля, tp – относительная опорная длина профиля,n – число шагов неровностей в пределах длины трассы ощупывания при измерении по базовой линии. 3.2.1.Техническая характеристика прибора Диапазон измерений профилографа – профилометра по параметрам: Ra, мкм 0,02 ……..250 Hmax, Hmin 0,1……….100 tp, % 0………….100 n 0………….100 3.2.2. Порядок работы прибора при измерении шероховатости поверхности датчиком с опорой на измеряемую поверхность Использование прибора в качестве профилометра (рис. 5) 1) на стойке 1 размещен мотопривод 2, на котором с помощью специального разъема следует закрепить датчик 4. 2) включить прибор (кнопка 12 на блоке питания 6) и установить ручку переключателя 15 «Род работы» в положение «ПП» (настройка прибора). 3) установить ручкой 16 мотопривода скорость движения датчика 60 мм/мин, а ручкой переключателя 25 требуемую длину трассы ощупывания. 4) установить ручкой переключателя 26 требуемый предел измерения и ручкой 24 требуемую отсечку шага, равную базовой длине. 5) вращением маховика 18 опустить датчик на измеряемую поверхность, осторожно, чтобы не повредить иглу, при этом

18

стрелка индикаторного прибора рабочей зоны 27 должна быть приблизительно в середине шкалы. Примечание: измерение на приборе возможно, когда стрелка индикаторного прибора рабочей зоны находится в пределах шкалы. 3.2.3. Измерение параметра Ra 1) нажать кнопку «Ra» на счетно-решающем блоке 9, после этого кнопку 21 – «пуск» (зеленого цвета) на блоке питания 6 и после остановки датчика снять показания Ra на цифровом табло счетно-решающего блока 9. Примечание: при загорании индикаторной лампы 28 «перегрузка» переключить прибор ручкой 26 на режим работы с большим пределом измерения; если значащее число на цифровом табло меньше 90, то перевести прибор на режим работы с меньшим пределом измерения. 3.2.4. Измерение параметра «n» 1) произвести выбор предела измерения по значению параметра Ra. 2) нажать кнопку «n» на счетно-решающем блоке 9 и кнопку 21 «пуск», после остановки датчика снять показания «n». Примечание: при загорании лампы 28 «перегрузка» ручкой переключателя 25 переключить прибор на более короткую трассу ощупывания. 3.2.5. Измерение параметров Hmax, Hmin 1) нажать кнопку Hmax или Hmin на счетно-решающем блоке 9. 2) опустить датчик на измеряемую поверхность (рабочее положение датчика контролировать по отклонению стрелки индикаторного прибора рабочей зоны 27, которая должна находиться в пределах шкалы). 3) для запуска режима измерения нажать кнопку 21 – «пуск» (зеленого цвета).

19

Примечание: при первом проходе датчика на цифровом отсчетном устройстве должны быть зафиксированы нули. 4) нажать кнопку 21 вторично и, после остановки датчика, на цифровом табло счетно-решающего блока 9 снять показания Hmax или Hmin. Примечание: при загорании лампы 28 переключить прибор на больший предел измерения, а если значащее число на цифровом табло будет менее 90, то переключить на меньший предел измерения. 5) нажать кнопку 21 для следующего измерения. 3.2.6. Измерение параметра «tp» 1) измерить значения «Hmax» и «Hmin». 2) нажать кнопку «tp» на счетно-решающем блоке 9; если значащее число на цифровом табло находится в пределах от 90 до 999, то можно приступить к измерению «tp»; если показания Hmax и Hmin получаются в разных пределах измерения, то необходимо установить больший предел. 3) нажать кнопку 21 – «пуск» (зеленого цвета). Примечание: при первом проходе датчика на цифровом отсчетном устройстве зафиксированы нули. 4) нажать одну из кнопок 29 требуемого уровня сечения профиля. 5) нажать кнопку 21 на блоке питания и после остановки датчика снять с цифрового табло показание «tp» на установленных уровнях. 3.2.7. Описание прибора 1. Стойка 2. Мотопривод 3. Датчик для измерения отверстий 4. Датчик с опорой 5. Стол 6. Блок питания 7. Блок измерительный 20

8. Соединительный шланг 9. Блок счетно-решающий 10. Прибор записывающий 11. Приспособление для контролируемой детали 12. Кнопка «включение» на блоке питания 13. Кнопка «реверс» на записывающем устройстве 14. Ручка переключателя вертикального увеличения 15. Ручка переключателя «род работы» 16. Ручка переключателя мотопривода 17. Ручка переключателя скорости движения ленты 18. Маховик 19. Кнопка «включение записывающего устройства» 20. Точная настройка индикатора 21. Зеленая кнопка на блоке питания «пуск» 22. Красная кнопка на блоке питания (аварийная остановка датчика) 23. Кнопка «выключение» на блоке питания 24. Рукоятка переключателя «отсечка шага» 25. Рукоятка переключателя «длина трассы ощупывания» 26. Рукоятка переключателя «предел измерения» 27. Шкала индикатора настройки прибора 28. Индикаторная лампа «перегрузка» 29. Кнопка требуемого уровня сечения профиля 30. Диаграммная бумага

21

22

4. Методика определения параметров шероховатости поверхности при ручной обработке профилограммы В лабораторной работе параметры шероховатости поверхности измеряемой детали, регламентируемые ГОСТ 2789 – 73, определяются ручной обработкой профилограммы, предварительно полученной на профилографе – профилометре мод. 252. В настоящей работе по полученной профилограмме должны быть определены: параметры, связанные с направлением высоты неровностей профиля (высотные) – Rz, Rmax; параметр, связанный со свойствами неровностей в направлении длины профиля (шаговый) – Sm; параметр, связанный с формой неровностей профиля – tp. Определение вышеуказанных параметров производится в следующей последовательности: 4.1. Определение базового участка профилограммы: Lб = ℓ · Vг мм, где ℓ - базовая длина; Vг - горизонтальное увеличение профилографа. Полученное числовое значение Lб отметить на профилограмме. 4.2. Проведение средней линии на длине базового участка профилограммы При выполнении лабораторной работы рекомендуется использовать приближенный метод проведения средней линии. Для заданного профиля, исследуемого в настоящей лабораторной работе, допускается визуальное проведение средней линии параллельно общему направлению профиля так, чтобы площади выступов и впадин по обеим сторонам от этой линии были примерно равны между собой: ∑Fвпад. ≈ ∑Fвыст. Средняя линия является номинальным профилем, относительно которого определяются значения параметров шероховатости.

23

4.3. Определение наибольшей высоты неровностей профиля Rmax Через точки максимального выступа профиля и максимальной впадины провести, в пределах базового участка, соответственно линию выступов и линию впадин (п. 3.1.3). Эти линии должны быть параллельны средней линии профиля. Значение Rmax – расстояние между линией выступов и линией впадин. 4.4. Определение высоты неровностей профиля по десяти точкам Rz От средней линии профиля, на предварительно выделенном базовом участке Lб отмерить линейкой, в мм, значения высот пяти наибольших выступов профиля – ур и значения высот пяти наибольших впадин – уvi; полученные значения занести в таблицу в журнале. Значение Rz найти по формуле

Rz =

5

5

i =1

i =1

∑ ypi + ∑ yvi

⋅ 10 3 , мкм

5 ⋅ Vв где Vв – вертикальное увеличение профилографа. 4.5. Определение среднего шага неровностей профиля Sm От начала базового участка определить три точки, в которых профилограмма пересекает среднюю линию. Отрезок средней линии, заключенный между первой и третьей точками пересечения – шаг неровностей Smi. Измерить линейкой, в мм, шаги неровностей профиля по всей длине базового участка; полученные значения занести в таблицу в журнале. Среднее арифметическое значение шага неровностей профиля в пределах базовой длины определить по формуле

Sm =

n 1 ⋅ ∑ Smi , мм VГ ⋅ n i =1

где n – число шагов неровностей профиля на базовом участке; 24

Vг - горизонтальное увеличение профилографа. 4.6. Определение относительной опорной длины профиля tp Определить числовое значение уровня сечения профиля p, заданного в % от Rmax. Отложить отрезок, равный числовому значению уровня сечения р, вниз от линии выступов и провести линию, параллельную линии выступов профиля; измерить линейкой, в мм, отрезки внутри выступов – bi , полученные значения занести в таблицу. Значение tp определить по формуле

tp =

n 1 ⋅ ∑ bi ⋅100% VГ ⋅ l i =1

где n – число отрезков в пределах базового участка; Vг – горизонтальное увеличение профилографа. 5. Порядок выполнения задания 5.1. На заданной профилограмме определить для своего варианта длину базового участка профилограммы – Lб = ℓ ⋅ Vг. (п. 4.1), используя в расчетах заданные значения базовой длины ℓ и горизонтального увеличения прибора Vг. 5.2. На длине базового участка провести среднюю линию приближенным способом (п. 4.2). 5.3. Определить числовые значения параметров шероховатости: Rmax, Rz, Sm, tp по профилограмме (п. 4.3 – 4.6). 5.4. Полученные значения параметров исследуемой профилограммы Rz, Sm, tp сравнить с заданными требованиями к шероховатости детали (рис. 7) и, руководствуясь соотношениями: Rz зад. ≥ Rz изм. Sm зад. ≥ Sm изм. tp зад ≤ tp изм., дать заключение о годности по каждому из параметров – если неравенства выполнены, поверхность считается годной. 5.5. При выполнении задания использовать пример п.6. 25

5.6. На профилометре мод. 252 для выданной детали определить 5 действительных значений параметра Ra (п.2.2.1.), максимальное значение сравнить со значением Ra, проставленным на чертеже. Дать заключение о годности, пользуясь неравенством: Ra зад. ≥ Ra действ. max. 6. Пример выполнения задания по определению параметров шероховатости поверхности при ручной обработке профилограммы На выданной профилограмме (рис. 6) определить параметры шероховатости Rmax, Rz, Sm, tp. Профилограмма записана с вертикальным увеличением профилографа Vв = 2000 и горизонтальным увеличением Vг = 100.

Рис.6. Рабочая профиллограмма неровностей профиля исследуемой поверхности детали

Для обработки профилограммы задаются значения базовой длины ℓ = 2,5 мм и уровня сечения профиля р = 25%. Параметры шероховатости, полученные по профилограмме, сравнить с заданными на рис. 7:

26

Rz 25 2,5 / Sm 0,5 2,5 / t25 30 Рис. 7. Пример обозначения стандартных параметров шероховатости

Определение параметров шероховатости производится в следующей последовательности: 1. Определить длину базового участка по формуле Lb = ℓ · Vг = 2,5 · 100 =250 мм, выделить длину базового участка на профилограмме. 2. Провести среднюю линию приближенным способом, п. 4.2. 3. Провести линию выступов и линию впадин, определить параметр Rmax, п. 4.3. 4. Определить параметр шероховатости Rz, п. 4.4. Для этого отмерить от средней линии значения пяти наибольших выступов профиля урi и пяти наибольших впадин уvi на длине базового участка (рис. 6), результаты измерений занести в соответствующую таблицу Таблица Измеренные расстояния, мм ypi

yvi 30

23

17

23

19

15

18

20

25

26

значение параметра Rz рассчитать по формуле

Rz =

Rz =

5

5

i =1

i =1

∑ ypi + ∑ yvi 5 ⋅ Vв

⋅ 10 3 ,

(23+17+23+19+15) +(18+20+25+26+30) 3 ⋅10 = 0,0216мм = 21,6мкм. 5⋅2000 27

Действительное значение Rz сравнить с заданным (рис. 7), дать заключение о годности поверхности по данному параметру, п. 5.5. Так как Rz изм.21,6 < Rz зад.25, поверхность по параметру Rz следует считать годной. 5. Определение среднего шага неровностей Sm, п. 4.5. Для этого измерить расстояния Sm1, Sm2, Sm3……Smi в мм на длине базового участка (рис. 6), результаты измерений занести в таблицу Таблица Измеренные расстояния Sm, в мм Число шагов

1

2

3

4

5

Sm, мм

34

75

38

38

36

значение параметра Sm рассчитать по формуле

Sm =

Sm =

n 1 ⋅ ∑ Smi , VГ ⋅ n i =1

34 + 75 + 38 + 38 + 36 = 0,442 мм. 100 ⋅ 5

Действительное значение Sm сравнить с заданным (рис.7), дать заключение о годности поверхности по заданному параметру, п. 5.5. Так как Sm изм. 0,442 < Sm зад.0,5, поверхность по параметру Sm следует считать годной. 6. Определение относительной опорной длины профиля tp, п.4.6. Для этого: • определить значение заданного уровня сечения профиля: т.к. р = 25% от Rmax, то при Rmax = 45 мм р = 25·45 /100 = 11,25 мм;

28

• отложить от линии выступов вниз величину р = 11,25 мм и провести линию, параллельную средней линии профиля; • на этой линии измерить отрезки bi , попавшие внутрь выступов (рис. 6), результаты измерений занести в таблицу; Таблица Измеренные отрезки bi , мм Число отрезков

1

2

3

4

5

6

7

bi , мм

10

6

10

15

11

11

5

• значение параметра tp определить по формуле

tp =

1 VГ ⋅ l

t 25 =

n

⋅ ∑ bi ⋅ 100% , i =1

10 + 6 + 10 + 15 + 11 + 5 68 ⋅ 100% = ⋅ 100% = 27%. 25 ⋅ 100 250

Действительное значение tp сравнить с заданным (рис.6) и дать заключение о годности поверхности по данному параметру п. 5.5. Т.к. t2530 зад.> t2527изм., условие годности не выполнено, поверхность по параметру tp следует считать негодной.

29

Приложение 1 Таблица 1 Числовые значения параметров шероховатости Ra, Rz, Rmax, Sm, S для простановки на чертежах должны выбираться из таблицы 1, независимо от размерности параметра 1000

100

10

1

0.100

0.010

800

80

8

0.8

0.080

0.008

630

63

6,3

0.63

0.063

0,006

500

50

5

0.5

0.050

0,005

400

40

4

0.4

0.040

0,004

320

32

3.2

0.32

0.032

0.003

250

25

2.5

0.25

0.025

0.002

200

20

2

0.2

0.020

1600

160

16

1.6

0.16

0.016

1250

125

12,5

1.25

0.125

0.0125

Значение уровня сечения профиля р выбирают из ряда: 5; 10; 15; 20; 25; 30; 40; 50; 60; 70; 80; 90% от Rmax. Значение относительной опорной длины профиля выбирают из ряда: 10; 15; 20; 25; 30; 40; 50; 60; 70; 80; 90%. Таблица 2 Соотношение параметров Ra, Rz, Rmax и базовой длины

Ra, мкм

Rz, Rmax, мкм

1, мм

До 0.025

До 0.10

0.08

Свыше 0.025 до 0.4

Свыше 0.10 до 1.6

0.25

Свыше 0.4

до 3.2

Свыше 1.6 до 12.5

0.8

Свыше 3.2

до 12.5

Свыше 12.5 до 50

2.5

Свыше 12.5

до 100

Свыше 50

8.0

30

до 400

Таблица 3 Типы направлений неровностей и их обозначение на чертеже. Условное обозначение

Расположение неровностей

═

параллельное

┴

перпендикулярное

Обозначение на чертеже

перекрещивающееся

М

произвольное М

С

круговое

R

радиальное

31

С

R

Литература 1. ГОСТ 2789-73*. Шероховатость поверхности. Параметры и характеристики. 2. ГОСТ 2.309-73. ЕСКД. Обозначения шероховатости поверхностей. 3. ГОСТ 25142-73. Шероховатость поверхности. Термины и определения. 4. Допуски и посадки. Справочник в двух частях ⁄ Под ред. В.Д. Мягкова. – Л.: Машиностроение, 1983. – 448с. 5. Карпов Л.И. Зотова С.М. Методические указания к лабораторным работам по курсу “Взаимозаменяемость, метрология и стандартизация”. Контроль шероховатости поверхностей деталей. – М., МАДИ, 1991г. Оглавление 1. Цель работы…………………………………………………………...4 2. Общие сведения ……………………………………………………..4 3. Методы и средства контроля шероховатости поверхности………………………………………………………………14 4. Методика определения параметров шероховатости поверхности при ручной обработке профилограммы……………………………………………………….…23 5. Порядок выполнения задания……………………………………25 6. Пример определения параметров шероховатости поверхности при ручной обработке профилограммы ………………………………………………………...26 7. Приложение…………………………………………………………..30 8. Литература…………………………………………………………....32

32

Александр Иванович Аристов Борис Александрович Кудряшов Ольга Викторовна Яндулова

Редактор Е.К.Евстратова Технический редактор Е.К.Евстратова Тем. план 2006 г., п. 107 Подписано в печать Формат 60х84/16 Печать офсетная Усл.печ. л. 2,0 Уч. – изд. л. 1,6 Тираж 100 экз. Заказ Цена 14 руб. __________________________________________________________ Ротапринт МАДИ (ГТУ). 125319, Москва, Ленинградский просп., 64

33