Нормирование параметров шероховатости поверхности

Общие теоретические сведения.

Шероховатость поверхности регламентируется следующими стандартами:

ГОСТ 25142—82. Шероховатость поверхности. Параметры и характеристики;

ГОСТ 2.309—73. Шероховатость поверхности. Термины и определения;

ГОСТ 2789—73. Обозначение шероховатости поверхностей.

Шероховатость поверхности влияет на работу деталей машин.

В процессе формообразования деталей на их поверхности появляется шероховатость — ряд чередующихся выступов и впадин сравнительно малых размеров.

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.

ГОСТ2789—73 устанавливает следующие параметры шероховатости:

1. Среднее арифметическое отклонение профиля Rа.

2. Высота неровностей профиля по десяти точкам Rz.

3. Наибольшая высота неровностей профиля Rmax.

4. Средний шаг неровностей профиля Sm.

5. Средний шаг местных выступов S.

6. Относительная опорная длина профиля tp.

Нормирование параметров шероховатости поверхности

Выбор параметров шероховатости поверхности производится в соответствии с ее функциональным назначением.

Основным во всех случаях является нормирование высотных параметров. Предпочтительно, в том числе и для самых грубых поверхностей, нормировать параметр Ra, который лучше отражает отклонения профиля, поскольку определяется по значительно большему числу точек, чем Rz.

Параметр Rz нормируется в тех случаях, когда прямой контроль Ra с помощью профилометров невозможен (режущие кромки инструментов и т. п.).

Числовые значения параметров Ra и Rz приведены в таблице 15 (см. приложение). Следует применять в первую очередь предпочтительные значения.

Технологический процесс изготовления детали и окончательная обработка поверхности детали определяет ее шероховатость. Параметры шероховатости поверхности при различных методах ее обработки даны в табл. 17(см. приложение).

Шероховатость (параметр Ra) связана с точностью изготовления изделия, т. е. с квалитетом табл.18 (см. приложение). Чем, меньше квалитет (уже поле допуска), тем более высокие требования к параметрам шероховатости.

В настоящее время существует несколько способов назначения шероховатости поверхности:

1. По выбору числовых значений для наиболее характерных видов сопряжений.

2. Шероховатость устанавливается стандартами на детали и изделия, а также на поверхности, с которыми они сопрягаются.

Пример 1.

На чертеже вала проставлен размер 30р6,но отсутствует параметр шероховатости. Известно, что вал будет соединен с деталью по посадке с натягом. Выбрать параметр шероховатости и по его числовому значению назначить вид окончательной обработки вала.

Решение

Согласно таблице 16 (см. приложение) назначают параметр Ra или Rz, - выбираем Ra
Для вала 6-го квалитета номинального размера 30 мм (интервал размеров «Св. 18 до 50 мм») по таблице18 (приложение) могут быть назначены три значения Ra: 1,6; 0,8 и 0,4 мкм Выбираем Ra = 0,8 мкм .Согласно табл. 17 (приложение) требования по точности и шероховатости выполняются при обтачивании и тонком шлифовании .

3. Когда отсутствуют рекомендации по назначению шероховатости поверхности, ограничения шероховатости могут быть связаны с допуском размера (I T), формы (TF) или расположения (ТР).

Большинство геометрических отклонений детали должно находиться в пределах поля допуска размера.

Поэтому величину параметра Rz рекомендуется назначать не более 0.33 от величины поля допуска на размер либо 0.5...0.4 от допуска расположения или формы. Если элемент детали имеет все три допуска, то следует брать допуск с наименьшей величиной:

Rz = 0,33 I T или Rz = 0,5 TF; или Rz = 0,5 ТР

Переход от параметра Rz к параметру Ra производится по соотношениям:

Ra = 0.25 Rz при Rz > 8 мкм или при Rz = 8 мкм;

Ra » 0.2 Rz при Rz < 8 мкм.

После определения параметр Ra округляют до ближайшего числа из ряда стандартных значений (см. приложение таблица 15).

Пример 2

На чертеже детали задан размер Ø42k6 .Определить параметр шероховатости Ra.

Решение

Допуск размера I T = 16 мкм. Параметр Rz = 0,33 I T = 0,33х16 = 5,3 мкм. Параметр Ra = 0,2 Rz = 0,2х5,3 = 1,06 мкм. Для нанесения на чертеже детали принимаем Ra = 0,8 мкм.

Пример 3

На чертеже детали заданы Ø36k6 , допуск радиального биения ТР = 9 мкм и отклонение от цилиндричности TF = 4 мкм. Определить параметр шероховатости Ra.

Решение

Допуск размера I T = 13 мкм, допуск ТР = 9 мкм, поэтому параметр Rz = 0,5 TF = 0,5 х 4 = 2 мкм. Параметр Rа = 0,2 Rz = 0,2 х 2 = 0,4 мкм. Для нанесения на чертеже детали принимаем Ra = 0,4 мкм.

ЗАДАНИЕ:

1. Задано соединение (по варианту см. таблицу 9):

- определить характер соединения;

- выбрать параметр шероховатости;

- по числовому значению параметра шероховатости назначить вид окончательной обработки отверстия и вала.

Таблица 9

Варианты заданий

1, 19

2, 20

3, 21

4, 22

5, 23

6, 24

7, 25

8, 26

9, 27

Ø15

H6 p5

Ø20

H7 s6

Ø110

H6 r5

Ø90

H7 t6

Ø45

H6 s5

Ø10

H8 s7

Ø85

H7 p6

Ø50

H8 u8

Ø72

H7 r6

Варианты заданий

10, 28

11, 29

12, 30

13, 31

14, 32

15, 33

16, 34

17, 35

18, 36

Ø75

H7 t6

Ø30

H8 s7

Ø130

H9 u8

Ø80

H7 s6

Ø12

H7 r6

Ø28

H7 p6

Ø35

H6 s5

Ø60

H6 r5

Ø48

H6 p5

2. На чертеже задан размер (см. по варианту таблицу 10). Определить параметр шероховатости Rа по расчетным формулам.

Таблица 10

Варианты заданий
1,7,13,19,25	2,8,14,20,26	3,9,15,21,27	4,10,16,22,28	5,11,17,23,29	6,12,18,24,30
Ø25	Ø15	Ø30	Ø45	Ø64	Ø85

3.По варианту задан размер детали, допуск формы и расположения. Определить параметр шероховатости Rа по расчетным формулам (см. таблицу 11).

Таблица 11

Варианты	Соединение	Допуск формы, мкм	Допуск расположения, мкм
плоскост-ноть	круглость	цилинд-ричность	соосность	перпенди-кулярность	торцовое биение
1,7,13,19,25	Ø32
2,8,14,20,26	Ø36
3,9,15,21,27	Ø70
4,10,16,22,28	Ø55
5,11,17,23,29	Ø18
6,12,18,24,30	Ø50

4. Подробно записать решение своего варианта по всем пунктам выполнения работы.

Порядок выполнения работы:

Задание 1.

1. Выписав по своему варианту задание, по таблице 4 (см. приложение) по системе отверстия и основному отверстию для заданного поля допуска вала определить характер соединения.

2. Для выбранного соединения по таблице 16 (см. приложение) выбрать параметр шероховатости.

3. Для отверстия и вала заданного квалитета и номинального размера по таблице 18 (см. приложение) выбрать числовое значение Rа, по которому (см. таблицу 17- приложение) назначить вид окончательной обработки отверстия и вала.

Задание 2.

Решать по образцу примера 2, для нанесения на чертеже принимать предпочтительное значение Rа по таблице 15 приложения.

Задание 3.

Решать по образцу примера 3, окончательным ответом принимать предпочтительное значение Rа по таблице 15 приложения.

Контрольные вопросы:

1. Какими стандартами регламентируется шероховатость поверхности?

2. Как влияет на работу деталей машин шероховатость поверхности?

3. От чего зависит выбор параметров шероховатости поверхности?

4. Какие параметры являются основными при выборе шероховатости поверхности?

Список используемой литературы:

1. Димов Ю.В.. Метрология, стандартизация и сертификация. Питер, 2004.

2. Никифоров А.Д., Бакиев Т.А.. Метрология, стандартизация и сертификация. М.: Высшая школа, 2005.

3. Анухин В.И.. Допуски и посадки. Питер, 2005.

4. И.М.Белкин Допуски и посадки (Основные нормы взаимозаменяемости) Москва «Машиностроение», 1992.

ПРИЛОЖЕНИЕ

Основные отклонения (в мкм) валов и отверстий (ГОСТ 25346-82).

Таблица 1.

Номиналь ные разме ры мм

Основные (верхние)отклонения валов (es со знаком --)

Основные (нижние) отклонения отверстий (EI со зн. +)

Св.

До.

Номиналь ные разме ры мм

Основные (нижние) отклонения валов (ei со знаком + «плюс»).

Основные (верхние) отклонения отверстий (ES со знаком - «минус»).

Св.

До.

Допуски (в мкм) квалитетов ЕСДП (для основных валов и отверстий).

Таблица 2

Интервалы номинальных размеров, мм	Квалитет по ЕСДП

До 3
Св. 3 до 6
Св. 6 до 10
Св. 10 до 18
Св. 18 до 30
Св. 30 до 50
Св. 50 до 80
Св. 80 до 120
Св. 120 до 180
Св. 180 до 250
Св. 250 до 315
Св. 315 до 400
Св. 400 до 500

Методы финишной обработки деталей для допусков квалитетов от 5 до 17.

Таблица 3

Номер квалитета	Допуск	Число единиц допуска	Методы финишной обработки деталей
Обозначение	Расчетная формула
	IТ5	7i		Притирка и доводка, тонкое (прецизионное) шлифование, суперфиниширование (две операции), полирование тонкое.
	IТ6	10i		Притирка и доводка, тонкое (алмазное) обтачивание и растачивание, чистовое протягивание, чистовое шлифование, калибрование отверстий шариком, обкатывание и раскатывание роликами или шариками, хонингование.
	IТ7	16i		Чистовое обтачивание и растачивание, чистовое шлифование, чистовое протягивание, развертывание двумя развертками, полирование, холодная штамповка с зачисткой и калибровкой.
	IТ8	25i		Чистовое обтачивание и растачивание, развертывание одной-двумя развертками, шлифование, хонингование, обкатывание роликом или шариком, тонкое строгание, тонкое фрезерование, тонкое шабрение.
	IТ9	40i		Шлифование, фрезерование, развертывание, обтачивание и растачивание, протягивание.
	IТ10	64i		Шлифование, обтачивание и растачивание, зенкерование и развертывание, сверление по кондуктору, чистовое строгание и фрезерование, точное литье под давлением, точное прессование деталей из пластмасс.
	IТ11	100i		Чистовое строгание, чистовое фрезерование, сверление по кондуктору, литье по выплавляемым моделям, холодная штамповка, зенкерование, точение и обтачивание.
	IТ12 IТ13	160i 250i	160 250	Черновое обтачивание и растачивание, сверление без кондуктора, строгание, долбление, черновое фрезерование, литье в оболочковые формы, холодная штамповка и вырубных штампах, рассверливание.
14 15	IТ14 IX15	400i 640i	400 140	Черновое обтачивание, растачивание, фрезерование и долбление, литье в песчаные формы и в кокиль, литье под давлением, горячая ковка в штампах.
16 17	IX16 IX17	1000i 1600i	1000 1600	Грубое обтачивание и растачивание, автоматическая газовая резка, сварка, литье в песчаные формы, горячая ковка в штампах, черновое обтачивание.

Поля допусков валов и отверстий по системе ЕСДП (для таблиц 5-14).

Таблица 4.

Система отверстия
Основное отверстие Таблица 5	Поля допусков валов для образования посадок
с зазорами	переходных	с натягами
Таблица 7	Таблица 6	Таблица 8	Таблица 9
H6	g6	g7	c9	j6	j7	p5	p6
H7	f4	f5	c11	k4	k5	p7	r5
H8	f6	f7	b9	k6	k7	r6	r7
H9	f8	f9	b11	m4	m5	s5	s6
H10	e5	e6	b12	m6	m7	s7	s8
H11	e7	e8	a9	n5	n6	t5	t6
H12	e9	d6	a11	n7	-	t7	u5
H13	d7	d8	-	-	-	u6	u7
H14	d9	d10	-	-	-	u8	v6
H15	d11	-	-	-	-	v7	x7

Система вала
Основной вал Таблица 10	Поля допусков отверстий для образования посадок
с зазорами	переходных	с натягами
Таблица 12	Таблица 11	Таблица 13	Таблица 14
h5	G7	F5	C9	J6	JS7	P7	P8
h6	F6	F7	C11	J7	JS8	P9	R6
h7	F8	F9	B9	J8	K5	R7	R8
h8	E5	E6	B11	K6	K7	S6	S7
h9	E7	E8	B12	K8	M5	T6	T7
h10	E9	E10	A9	M6	M7	-	U8
h11	D6	D7	A11	M8	N6	-	-
h12	D8	D9	-	N7	N8	-	-
h13	D10	D11	-	N9	-	-	-
h14	-	-	-	-	-	-	-

Система отверстия. Верхние (ES) и нижние (EI) отклонения (в мкм) основных отверстий в ЕСДП.

Таблица 5

Поле допуска отверстия	отклонение отверстия	Интервал номинальных размеров основных отверстий, мм.
Св.1 до 3	Св.3 до 6	Св.6 до10	Св.10 до 18	Св.18 до 30	Св.30 до 50	Св.50 до 80	Св.80 до120	Св.120 до 180	Св.180 до 250
H6	+ES EI
H7	+ES EI
H8	+ES EI
H9	+ES EI
H10	+ES EI
H11	+ES EI
H12	+ES EI
H13	+ES EI
H14	+ES EI
H15	+ES EI

Система отверстия. Посадки с большими зазорами. Верхние (es) и нижние (ei) отклонения (в мкм) валов в ЕСДП.

Таблица 6

Поле допу- ска вала	отклонение вала	Интервал номинальных размеров валов, мм.
Св.1 до 3	Св.3 до 6	Св.6 до10	Св.10 до 18	Св.18 до 30	Св.30 до 40	Св.40 до 50	Св.50 до65	Св.65 до 80	Св.80 до 100
c9	-es -ei
c11	-es -ei
b9	-es -ei
b11	-es -ei
b12	-es -ei
a9	-es -ei
a11	-es -ei

Система отверстия. Посадки с зазором. Верхние (es) и нижние (ei) отклонения (в мкм) валов в ЕСДП.

Таблица 7

Поле допу- ска вала	отклонение вала	Интервал номинальных размеров валов, мм.
Св.1 до 3	Св.3 до 6	Св.6 до10	Св.10 до 18	Св.18 до 30	Св.30 до 50	Св.50 до 80	Св.80 до120	Св.120 до 180	Св.180 до 250
g6	-es -ei
g7	-es -ei
f4	-es -ei
f5	-es -ei
f6	-es -ei
f7	-es -ei
f8	-es -ei
f9	-es -ei
e5	-es -ei
e6	-es -ei
e7	-es -ei
e8	-es -ei
e9	-es -ei
d6	-es -ei
d7	-es -ei
d8	-es -ei
d9	-es -ei
d10	-es -ei
d11	-es -ei

Система отверстия. Переходные посадки. Верхние (es) и нижние (ei) отклонения (в мкм) валов в ЕСДП.

Таблица 8

Поле допу- ска вала	отклонение вала	Интервал номинальных размеров валов, мм.
Св.1 до 3	Св.3 до 6	Св.6 до10	Св.10 до 18	Св.18 до 30	Св.30 до 50	Св.50 до 80	Св.80 до120	Св.120 до 180	Св.180 до 250
j6	+es -ei			4,5 4,5	5,5 5,5	6,5 6,5		9,5 9,5		12,5 12,5	14,5 14,5
j7	+es -ei
k4	+es +ei
k5	+es +ei
k6	+es +ei
k7	+еs +ei
m4	+es +еi
m5	+es +ei
m6	+es +ei
m7	+es +ei	-
n5	+es +ei
n6	+es +ei
n7	+es +ei

Система отверстия. Посадки с натягом. Верхние (es) и нижние (ei) отклонения (в мкм) валов в ЕСДП.

Таблица 9

Поле допу- ска вала	отклонение вала	Интервал номинальных размеров валов, мм.
Св.18 до 24	Св.24 до 30	Св.30 до 40	Св.40 до 50	Св.50 до65	Св.65 до80	Св.80 до100	Св.100 до 120	Св.120 до140	Св.140 до 150
p5	+es +ei
p6	+es +ei
p7	+es +ei
r5	+es +ei
r6	+es +ei
r7	+es +ei
s5	+es +ei
s6	+es +ei
s7	+es +ei
s8	+es +ei
t5	+es +ei	-
t6	+es +ei	-
t7	+es +ei	-
u5	+es +ei
u6	+es +ei
u7	+es +ei
u8	+es +ei
v6	+es +ei
v7	+es +ei
x7	+es +ei

Система вала. Верхние (es) и нижние (ei) отклонения (в мкм) основных валов в ЕСДП.

Таблица 10

Поле допу- ска вала	отклонение вала	Интервал номинальных размеров основных валов, мм.
Св.1 до 3	Св.3 до 6	Св.6 до10	Св.10 до 18	Св.18 до 30	Св.30 до 50	Св.50 до 80	Св.80 до120	Св.120 до 180	Св.180 до 250
h5	es -ei
h6	es -ei
h7	es -ei
h8	es -ei
h9	es -ei
h10	es -ei
h11	es -ei
h12	es -ei
h13	es -ei
h14	es -ei

Система вала. Посадки с большими зазорами. Верхние (ES) и нижние (EI) отклонения (в мкм) отверстий в ЕСДП.

Таблица 11

Поле допус-ка отверстия	отклонение отверстия	Интервал номинальных размеров отверстий, мм.
Св.10 до 18	Св.18 до 30	Св.30 до 40	Св.40 до 50	Св.50 до65	Св.65 до80	Св.80 до100	Св.100 до 120	Св.120 до140	Св.140 до 160
C9	+ES +EI
C11	+ES +EI
B9	+ES +EI
B11	+ES +EI
B12	+ES +EI
A9	+ES +EI
A11	+ES +EI

Система вала. Посадки с зазорами. Верхние (ES) и нижние (EI) отклонения (в мкм) отверстий в ЕСДП.

Таблица 12