Выбор требований к шероховатости поверхности

Требования к шероховатости поверхности устанавливают путем выбора параметров шероховатости (одного или нескольких), назначения числовых значений выбранных параметров и базовых длин, на которых происходит определение этих параметров. ГОСТ 2789-73 «Шероховатость поверхности. Параметры и характеристики» не предусматривает обязательной связи между базовой длиной и определенными числовыми значениями параметров шероховатости, хотя устанавливает их рекомендуемые соотношения.

Выбор вида параметров и характеристик для нормирования шероховатости должен производиться с учетом назначения и требуемых эксплуатационных свойств поверхности. Из высотных параметров шероховатости предпочтительным является параметр Ra, как наиболее информативный.

Таблица Эксплуатационные свойства поверхности и обеспечивающая

их номенклатура параметров шероховатости

Эксплуатационное свойство поверхности	Параметры и характеристики шероховатости, определяющие эксплуатационное свойство
Износоустойчивость при всех видах трения	Ra (Rz), tр, направление неровностей
Виброустойчивость	Ra (Rz), Sm, S, направление неровностей
Контактная жесткость	Ra (Rz), tр
Прочность соединения	Ra (Rz)
Прочность конструкций при циклических нагрузках	R max, Sm, S, направление неровностей
Герметичность соединений	Ra (Rz), Rmax, tр
Сопротивление в волноводах	Ra, Sm, S

Параметры Rz, Rmax можно нормировать по функциональным соображениям или когда прямой контроль параметра Ra затруднителен по техническим причинам (например, для поверхностей, имеющих малые размеры или сложную конфигурацию). В таких случаях принимают во внимание примерное соотношение Rz ≈ (4…5) Ra.

Если к элементам деталей кроме допусков размеров предъявляются дополнительные требования точности, ограничивающие отклонения формы и/или расположения поверхностей, то высотные параметры шероховатости соответствующих поверхностей должны быть назначены с учетом этих дополнительных требований.

Связь между высотными параметрами шероховатости поверхностей и допусками макрогеометрии формально отсутствует, поскольку в ГОСТ 24642-81 «Основные нормы взаимозаменяемости. Допуски формы и расположения поверхностей. Основные термины и определения» сказано, что шероховатость не входит в погрешности формы. Однако в том же стандарте отмечено, что при высотных параметрах шероховатости, соизмеримых с отклонениями формы, их необходимо учитывать. Если расстояния между впадинами и выступами микрорельефа (параметры Rz и Rmax) окажутся большими, чем значения допусков формы, то годные по макрогеометрии детали могут быть забракованы при контроле отклонений формы. Для повышения достоверности контроля следует ограничить высотные параметры шероховатости, увязав их с лимитирующими допусками макрогеометрии поверхностей.

Максимальные значения высотных параметров шероховатости, ограничиваемые такими лимитирующими допусками макрогеометрии, как допуск размера, расположения или формы, должны быть меньше лимитирующего допуска в 2…3 раза. Лимитирующий допуск, как правило, ограничивает шероховатость двух поверхностей или двух противоположных элементов одной поверхности, высотные параметры которых дополнительно накладываются на отклонения формы, расположения и размера. Если лимитирующим является допуск формы номинально цилиндрической поверхности, представленное соотношение сохраняется. Как исключение можно рассматривать ситуацию, когда шероховатость однократно накладывается на реальные отклонения формы и/или расположения, а параметры шероховатости могут превышать половину лимитирующего допуска (например, если лимитирующими высотные параметры шероховатости являются допуски формы плоской поверхности, торцового или полного торцового биения).

В качестве соотношений, приемлемых для нормирования высотных параметров шероховатости поверхностей по лимитирующим значениям допусков макрогеометрии, можно пред-ложить для тривиальных случаев

Ra ≤ 0,10 T_lim

или исходя из того, что для традиционных технологических процессов Rz примерно в 4 раза превышает Ra:

Rz ≤ 0,40 T_lim,

а для случаев с особо жесткими лимитирующими допусками

Ra ≤ 0,15 T_lim

или

Rz ≤ 0,60 T_lim.

Обозначения шероховатости поверхности на чертеже нормированы ГОСТ 2.309-73 «Единая система конструкторской документации. Обозначения шероховатости поверхностей» (стандарт полностью соответствует международному стандарту ИСО 1302).

Условные знаки, применяемые для обозначения шероховатости поверхностей, и пояснения к ним приведены в таблице ниже.

Таблица Условные знаки для обозначения шероховатости поверхностей

Графическое изображение	Пояснение к знаку
	Знак, соответствующий условию нормирования шероховатости, когда метод образования поверх-ности чертежом не регламентируется; применение предпочтительно
	Знак, соответствующий требованию, чтобы поверхность была образована полным удалением поверхностного слоя материала (например, точением, шлифованием, полированием и т.п., конкретный вид обработки может не указываться). Следы необработанной поверхности ("черновины") не допускается
	Знак, соответствующий конструкторскому требованию, чтобы поверхность была образована без удаления поверхностного слоя материала (напри-мер, литьем, штамповкой, прессованием, конкрет-ный вид образования поверхности может не указываться). Следы зачистки поверхности не допускаются

Стандартом определены размеры знака: H = (1,5…5) h.

Рис. Размеры знака шероховатости

При применении знака без указания параметра и способа обработки его изображают без полки. Структура обозначения шероховатости поверхностей представлена ниже. При указании значений параметров зону 3 используют обязательно, остальные – при необходимости указания характеристик микрогеометрии.

Рис. Структура обозначения шероховатости поверхностей.

Зоны для указания:

1 – способа обработки и (или) других дополнительных указаний;

2 – условного обозначения направления неровностей;

3 – базовой длины / параметров шероховатости

Способ обработки поверхности или последовательность нескольких видов обработки указывают только в тех случаях, когда этим определяется единственный способ обеспечения требуемого качества поверхности. При этом обязательно используют знак, соответствующий виду окончательной обработки (либо знак обязательного удаления слоя материала, либо знак обязательного сохранения его поверхностного слоя).

а б

Рис. Примеры обозначений шероховатости поверхностей

Значение базовой длины в миллиметрах (без обозначения l) указывают в тех случаях, когда значение параметра шероховатости нормировано на базовой длине, отличающейся от рекомендуемой стандартом. Рекомендуемые соотношения базовой длины l и высотных параметров Ra, Rz, Rmax, которые получены на основе анализа их взаимосвязи для традиционных технологических процессов получения (обработки) поверхностей, приведены ниже.

Таблица Соотношения базовой длины l и высотных параметров Ra, Rz, Rmax

Диапазон Ra, мкм	Диапазон Rz, Rmax, мкм	Базовая длина l, мм
До 0,025 Св. 0,025 до 0,4 Св. 0,4 до 3,2 Св. 3,2 до 12,5 Св. 12,5 до 100	До 0,10 Св. 0,10 до 1,6 Св. 1,6 до 12,5 Св. 12,5 до 50 Св. 50 до 400	0,08 0,25 0,8 2,5

К нетрадиционным технологическим процессам можно отнести такие, как тонкое пластическое деформирование (например, обкатывание или раскатывание шарами, роликами, виброобкатывание, алмазное выглаживание), а также обработку технологическими лазерами, электроэрозионную обработку, химическое фрезерование и др.

При обозначении на чертежах значения параметров Ra, Rz и Rmax указывают в микрометрах, параметров Sm и S – в миллиметрах, параметров tр – в процентах от базовой длины l, уровня сечения профиля р для параметра tр – в процентах от Rmax. Все параметры (Ra, Rz, Rmax, S, Sm и tр) указывают с буквенными обозначениями перед их числовыми значениями.

Рис. Пример обозначения комплекса параметров шероховатости

При нормировании параметров шероховатости поверхности можно назначать:

· одно предельное значение, соответствующее наиболее грубому допускаемому значению параметра (наибольшее значение для параметров Ra, Rz, Rmax, S, Sm и наименьшее значение параметра tр);

· два предельных значения (наибольшее и наименьшее значения нормируемого параметра);

· номинальное значение параметра с предельными отклонениями от него (в процентах от указанного номинального значения параметра).

В последнем случае предельные отклонения выбирают из ряда 10, 20, 40 % и назначают как односторонние (в плюс или минус) или симметричные, например ± 20 %.

При указании двух значений сверху указывают значения параметра или отклонения, относящиеся к более грубой шероховатости.

При нормировании двух и более параметров шероховатости для одной и той же поверхности их указывают в следующем порядке (сверху вниз): параметр высоты неровностей, параметр шага неровностей, параметр tр.

В дополнение к количественным параметрам шероховатости стандарт допускает нормирование качественной характеристики – направления неровностей. Типы направления неровностей, их схематические изображения и условные знаки для обозначения направления неровностей представлены ниже.

Таблица Типы направлений неровностей и их обозначения

Тип направления неровностей	Схематическое изображение	Обозначение направления неровностей	Направление следов обработки по отношению к линии, отображающей поверхность на чертеже
Параллельное			Следы параллельны линии, на которую указывает знак
Перпендику-лярное			Следы перпендикулярны ли-нии, на которую указывает знак
Перекрещивающееся			Следы перекрещиваются под наклоном к линии, на которую указывает знак
Произвольное		M	Следы хаотичные, без определенного направления
Кругообразное		C	Следы примерно кругообразные по отношению к центру поверхности
Радиальное		R	Следы идут примерно по ра-диусу к центру поверхности
Точечное		P	Следы в виде отдельных точек

Направление неровностей указывается соответствующим условным знаком в тех случаях, когда разработчик считает его нормирование необходимым для эффективной работы поверхности

Рис. Пример обозначения параметра и характеристики шероховатости

Знак шероховатости можно располагать на линиях контура, выносных линиях, полках линий-выносок, а также на рамках допусков формы и расположения поверхностей. При указании одинаковой шероховатости для всех поверхностей детали знак помещают в правом верхнем углу чертежа. Размер знака в углу в 1,5 раза больше знаков, нанесенных на изображении детали. При указании одинаковой шероховатости для части поверхностей детали в правом верхнем углу в обозначении добавляется знак в скобках.

Рис. Примеры простановки знаков для обозначений требований

к шероховатости

а

б

Рис. Примеры обозначений параметров одинаковой шероховатости

Если шероховатость поверхностей, образующих контур, должна быть одинаковой, обозначение шероховатости наносится один раз с использованием специального знака с кружком перед полкой.

Рис. Пример обозначения одного параметра шероховатости на контур