Шероховатость поверхности и квалитеты при разных методах обработки деталей резанием

При выборе параметров шероховатости поверхности для их нормирования необходимо исходить из функционального назначения и конструктивных особенностей каждой поверхности и детали в целом, условий эксплуатации рассматриваемой поверхности. Этот выбор должен быть обоснованным и оптимальным.

На чертежах шероховатость поверхно­сти обозначают по ГОСТ 2.309—73 ”ЕСКД. Обозначение шероховатости поверхностей” с соответствующими изменениями для всех выполняемых по данному чертежу поверхностей детали, независимо от метода их образования.

Структура условного обозначения шероховатости поверхности приведена на рис. 2.27, а. В обозначении шероховатости поверхности без указания параметра и способа обработки применяют знак, показанный на рис. 2.27, б, причем этот знак является предпочтительным. В обозначении шероховатости поверхности, образуемой путем удаления слоя материала (например, точением, шлифованием, хонингованием, фрезерованием, сверлением и т.п.), но без указания параметра, применяют знак, показанный на рис. 2.27, в. В обозначении шероховатости поверхности, образуемой без снятия слоя материала (например, литьем, ковкой, штамповкой) или когда шероховатость поверхности сохраняется в состоянии поставки, применяют знак, показанный на рис.2.27, г.

Значения параметров шероховатости указывают под знаком с буквенным обозна­чением и числовым значением (рис. 2.28, а). При указании нескольких параметров вверху ста­вят обозначение высоты неровностей профиля, ниже – параметр шага и еще ниже – относительной опорной длины профиля.

Вид обработки указывают над полкой знака шеро­ховатости (рис. 2.28,б).

В некоторых обоснованных случаях устанавливаются требования к направлению неровностей и виду обработки (если он является единственным или предпочтительным для обеспечения качества поверхности). Эти параметры обозначаются в соответствующем поле условного обозначения (рис. 2.27, а), вид обработки – надписью, направление неровностей – условным знаком.

Условные обозначения направления неровностей указывают на чертежах, используя один из следующих знаков, приведенных в табл.2.5.

Если необходимо ограничить не только максималь­ное, но и минимальное значение параметра, предель­ные значения располагают один над другим: выше — максимальное, ниже — минимальное, например,

Ra 1.00; Sm 0,063; R max0,80;

0,63 0,040 0,32

Кроме номинального значения параметра, могут быть указаны предельные отклонения в процентах, например, Ra 1± 30 %; t 70±10% и т. п. Допускается упрощенное обозначение шерохова­тости поверхности при помощи строчных букв русского алфавита с разъяснением его в технических условиях (рис. 2.28, в).

Шероховатость поверхностей зубьев колес, эвольвентных шлицев указывают на делительной окруж­ности, если на чертежах не приводится их профиль.

Как уже отмечалось выше, волнистость и шероховатость поверхностей оказывают значительное влияние на долговечность подвиж­ных и надежность неподвижных соединений.

В подвижных соединениях в начальный период работы из-за наличия волнистости и ше­роховатости фактическая площадь контакта сопрягаемых поверхностей может уменьшаться до 3 — 5 раз относительно номинальной. В результате происходит упругая и пластическая деформации сжатия и сдвига вершин неровностей, приводящие к интенсивному изнашиванию контактируемых поверхностей в период приработки, и в некоторых случаях к схватыванию трущихся поверхностей, т.е. к катастрофическому износу. Эти процессы сопро­вождаются значительным повышением температуры, что в соединениях типа “подшипник скольжения” приводит к выплавлению антифрикционного слоя и разрушению подшипника. Если же такого аварийного разрушения сопрягаемых поверхностей не происходит, то все равно наблюдаются ускоренный износ поверхностей и значительное увеличение зазора в сопряжении. Этот процесс продолжается до тех пор, пока высота, форма и направление неровностей не достигнут опреде­ленного значения. Такую шероховатость называют оптимальной для данных условий эксплуатации(давления, скорости, условий смазки и т.п.).

Важно отметить, что если неровности поверхности после обработки будут меньше оптимальной величины, то через определенный промежуток времени высота и форма микронеровностей опять приблизятся к оптимальным значениям. Чем больше пер­воначальная шероховатость будет отличаться от оптималь­ной, тем больший износ будет иметь поверхность в период приработки, и на большее значение сократится ресурс соединения.

В неподвижных соединениях шероховатость по­верхностей деталей значительно влияет на их надеж­ность. При напрессовке деталей соединений с натягом происходит частичное сглажи­вание неровностей, при этом изменяется натяг, и в собранном соединении он будет меньше расчетного. Это приводит к уменьшению прочности соединения. С уменьшением высоты неровностей это влияние будет меньшим.

Шероховатость поверхности влияет также на усталостную прочность деталей, так как неровности яв­ляются концентраторами напряжений. Поэтому дета­ли, работающие в циклических условиях, а тем более в условиях знакопеременных нагрузок, не должны иметь грубо обработанных поверх­ностей с большими микроне­ровностями. Кроме этого впадины неровнос­тей являются резервуарами, в которых скапли­ваются вода и другие агрессивные жидкости, поэтому по­верхности с большими неровностями более подвержены коррозии.

В местах уплотнений, где требуется герметичность, большая высота неровностей также вредна.

Как правило, чем меньше допуск на размер, тем жестче устанавливаются параметры шероховатости поверхности. В тоже время прямой зависимости между значением допуска и параметрами шероховатости нет.

При назначении параметра шероховатости Ra можно ориентироваться на наибольшие допускаемые значе­ния этого параметра в зависимости от допуска на размер (T) и допуска формы (Ts), определяемых для следующих условий:

при Ts = 0,6 T Rа£ 0,05 T;

при Ts = 0,4 T Rа£ 0,025 T;

при Ts = 0,25 T Rа£ 0,012 T;

при Ts ‹ 0,25 T Rа£ 0,015 Ts.

На практике иногда при большом допуске на размер назна­чают шероховатость с минимальной высотой неровно­стей для придания декоративного вида поверхности или с целью лучшей защиты ее от коррозии. В других случаях при незначительных допусках на размер добиваются шероховатости со сравнительно большими неровностями, что позволяет лучше удерживать смаз­ку (например, поверхности поршней, направляющих станков, различных салазок).