Как бороться с шероховатостью поверхности фрезеровки

Что такое квалитеты и параметры шероховатости?

Ни одна поверхность в мире не может быть идеально гладкой. Даже самые современные технологии допускают наличие определённой погрешности, представленные в виде неровностей поверхности. Их совокупности, если быть точнее.

Чем они меньше, тем материал:

1. Прочнее;
2. Плотнее;
3. Более стоек к изнашиванию;
4. Лучше выглядит.

Хотя, последний пункт – чистая эстетика. Но всё же, при оценке качества деталей необходимо учитывать все параметры.

Квалитет шероховатости, по большому счёту, определяет, насколько шершавой может быть поверхность готового изделия. Он задаёт максимальное значение, при котором конечный продукт всё ещё будет считаться качественным и правильно обработанным.

Чтобы не вдаваться в целую науку и не рассматривать сложные формулы, проще воспользоваться специально разработанными под это дело таблицами, которые содержат всего 3 столбца:

Найдя необходимые показатели, можно перейти к следующим таблицам, которые содержат допуски и минимальные размеры. Дело в том, что квалитет непосредственно связан с размерами изделия и допусками, определяющими точность. Самостоятельно разобраться в этом вопросе слишком сложно, но найти подходящие цифры в соответствующих столбцах – задание чуть проще.

Допустимая точность

Квалитет является мерой точности. Именно он определяет ту совокупность допусков, которая соответствует одному уровню точности:

1. Допуском считаются все допустимые значения – от минимального до максимального;
2. Чем больше допуск, тем ниже точность – возможен больший разброс показателей;
3. Для разных типов деталей установлены разные квалитеты;
4. Степень точности зависит от размеров изделия.

Самая высокотехнологичная аппаратура не способна сделать всё идеально, что уже говорить о том, что не все наши заводы оборудованы по последнему слову техники. Поэтому были разработаны нормы, позволяющие:

• Сократить финансовые затраты на производство;
• Увеличить скорость изготовления деталей;
• Сохранить качество на надлежащем уровне;
• Отказаться от «лишней» работы.

С появлением новых технологий все стандарты могут быть пересмотрены, так что лучше следить за всем этим делом.

Нужен специфический склад ума, чтоб именно понять, что же такое квалитет и как это работает. Не просто раз где-то прочитать и запомнить, а вникнуть и уяснить.

Как выбрать шероховатость?

Выбор шероховатости не такой уж и сложный процесс, как может показаться. Везде, где я работал, да и у знакомых так же, по умолчанию выбирается шероховатость Ra6,3 для всех поверхностей, где нет конкретных указаний о гладкости поверхности. Для более гладких поверхностей, например, шлифованных, значение шероховатости может быть в пределах от 3,2 до 0,1. Смотреть нужно по целевой принадлежности детали. Например, если к поверхности, для которой указывается шероховатость, будет прикладываться охлаждаемый радиатор, то ее нужно сделать гладкой – Ra1,6. За все время работы я встречал использование только четырех вариантов шероховатости:

1. 6,3 везде
2. 3,2 в более аккуратных местах, таких как канавки под уплотнительную резинку
3. 1,6 в местах контакта охлаждаемых поверхностей
4. 0,8 в местах, где поверхность полировалась (лазерная техника)

При попытках рассмотреть этот вопрос в интернете, можно найти много разнообразных картинок с теорией, где нарисована хитрая деталь со всеми возможными видами обработки и указаны шероховатости для этих видов. Характерно то, что на всех этих картинках цифры указаны вроде бы одинаковые, но диапазоны у них разные. В любом случае, для общего понятия правильной постановки шероховатости будет достаточно и списка выше, а для более хитрых деталей следует изучить требование, которые к ним применяются конкретно на предприятии или заказчиком.

Механика

Вам будет интересно:Вандейский мятеж и его значение в истории Франции

Структура поверхности играет ключевую роль в управлении механикой контакта, то есть механическое поведение, проявляющееся на границе раздела между двумя твердыми объектами, когда они приближаются друг к другу и переходят из условий бесконтактности в полный контакт. В частности, нормальная контактная жесткость определяется преимущественно структурами шероховатости (наклон поверхности и фрактальность) и свойствами материала.

С точки зрения инженерных поверхностей, шероховатость считается вредной для характеристик детали. Как следствие, большинство производственных отпечатков устанавливают верхний предел шероховатости, но не нижний. Исключение составляют отверстия цилиндра, в которых масло сохраняется в профиле поверхности и требуется минимальная шероховатость поверхности (Rz).

Варианты обозначения шероховатости поверхности

Как и многие вопросы в конструировании, обозначение шероховатостей поверхности строго регламентируется соответствующим ГОСТом в единой системе конструкторской документации (ЕСКД). В данном конкретном случае это ГОСТ 2.309-73 – «Обозначение шероховатостей поверхностей».

При механической обработке изделия, будь то деталь, целиком изготавливаемая из материала, или дообработка сборочной единицы в сборке, на обрабатываемые поверхности наносится в обязательном порядке обозначение шероховатости. Это сделано для того, чтобы рабочие, изготавливающие вашу деталь, знали, какой чистоты должна быть поверхность детали, а не оставили вам криво и косо отрубленный кусок железа в нужных габаритных размерах.

Обозначение шероховатости производится строго регламентированным значком, его можно видеть на рисунке ниже.

Отличительной особенностью знака является тот факт, что в случае применения оного без определенной характеристики, как, например, в случае не обработки поверхности (будет рассказано чуть далее), допускается изображать его без полки, просто в виде галочки.

Виды значка делятся на три типа:

— устанавливается в случае, когда конструктор не указывает конкретный способ обработки поверхности, требуя только конечный результат в виде определенной шероховатости поверхности.

— устанавливается в том случае, когда указанная шероховатость должна быть обязательно достигнута с удалением слоя материала с поверхности. Например, когда деталь явно берется с запасом по габаритам, оставляя допуск на обработку.

— устанавливается в тех случаях, когда поверхность не должна быть обработана с удалением слоя материала. Он же в простонародье именуется «не обработка». Обычно устанавливают на поверхности, которые не обрабатываются – внутренние и внешние диаметры труб, поверхности листов гнутых деталей, или определенные стороны листов металла, чистота поверхности которых не играет роли в изготовлении изделия. Подразумевается, что чистота этой поверхности указана в ГОСТе или ТУ на материал, указанные в поле «Материал» основной надписи, и должна ей соответствовать.

Габариты значка шероховатости имеют определенные заданные ГОСТом размеры, они показаны на рисунке ниже.

Высота маленькой полки h должна быть приблизительно равна высоте букв шрифта на поле чертежа, H больше h в от 1,5 до 5 раз, и зависит от того, что записано под полкой знака. Толщина линий примерно половина толщины от основной линии на чертеже.

Основные правила обозначение шероховатостей поверхностей:

Значение параметра шероховатости берется из ГОСТ 2789-73

Это значение записывается под полкой значка после соответствующего обозначения, описанного так же в ГОСТ 2789-73. Пример – Ra1,6; Rz50.

При указании наибольшего значения шероховатости указывается только это значение — Ra1,6

Допускается указывать наименьшее значение шероховатости — Ra6,3min

Допускается указывать диапазон шероховатостей от минимального до максимального значения, в таком случае пределы указывается в две строки после обозначения типа шероховатости

Допускается указывать несколько диапазонов разных типов шероховатостей под одним знаком. Показано на рисунке далее.

Условные обозначение направления неровностей должны соответствовать обозначениями их ГОСТ 2789-73, но приводятся они только при необходимости. Ниже приведена таблица соответствия условных обозначений направлениям неровностей.

В случае, когда достигнуть необходимой чистоты поверхности можно только конкретным способом, либо конструкция изделия подразумевает использование только одного способа обработки поверхности, этот способ указывается над полкой значка.

На чертежах допускается упрощенное изображение шероховатостей поверхностей. В таком случае нужная шероховатость обзывается одной из свободных букв, не использованных на чертеже, а полное ее обозначение расшифровывается в технических требованиях.

В случае, если направление для измерения шероховатости определенной поверхности отличается от предусмотренного ГОСТ, это отображается на чертеже при помощи специальной двунаправленной стрелки.

Понятие качества поверхности металла после обработки

После обработки на фрезерном станке, как и после других работ с заготовкой, на ее поверхности образуются неровности – гребешки и впадины (иначе говоря, шероховатости и волнистости). В верхних слоях материала также появляется остаточное напряжение, на некоторых глубинах проката возникает разность твердости, которая проявляется как упрочнение или наклеп. Такие изменения влияют на свойства готовых изделий и, следовательно, на качество их поверхностей. Все эти характеристики и определяют класс обработки металла.

Качество готовых деталей определяется как их физическими, так и геометрическими показателями.

Физические критерии качества.

Качество поверхности изделия определяется соотношением физических и механических свойств его центральной части с наружной.

Во время обработки металлических заготовок их поверхность подвержена пластическим изменениям, поэтому и прочие характеристики материала в готовом изделии отличаются от первоначальных. Внешняя часть пластины при этом упрочняется, в ней появляются внутренние напряжения.

После финального этапа обработки металла на фрезерной установке упрочненный слой распространяется всего на несколько сотых миллиметра, тогда как после первичного воздействия цилиндрической фрезой его толщина в среднем составляет 0,04–0,08 мм, достигая при этом и 0,12 мм. При воздействии торцевой фрезой параметр равняется 0,06–0,1 мм, хотя может быть и 0,2 мм. Возникающие внутренние напряжения и упрочнения поверхности понижают класс обработки металла за счет уменьшения усталостной прочности изделия. Такие деформации сокращают эксплуатационный срок детали, что приводит к необходимости ее скорой замены.

Рекомендуем статьи по металлообработке

• Марки сталей: классификация и расшифровка
• Марки алюминия и области их применения
• Дефекты металлический изделий: причины и методика поиска

Микрогеометрические критерии качества.

При грубой черновой обработке зубчатой фрезой на больших оборотах и при повышенной глубине сечения на кромке изделия остаются неровности, которые заметны невооруженным глазом и легко определяются на ощупь. Шероховатости и волнистости, образующиеся при промежуточной и чистовой обработке на малых оборотах и при неглубокой резке, визуально незаметны и едва прощупываются.

Класс геометрической точности обработки металла зависит от наличия на поверхности изделия неровностей: впадин, гребешков, шероховатостей и пр. Подобные дефекты на малой площади поверхности называются ее микрогеометрией.

Микрогеометрия поверхности при обработке проката зависит от:

• геометрии фрезы, ее качества и степени износа;
• вибраций, возникающих из-за недостаточной жесткости станка или его рабочих элементов;
• установленных настроек работы фрезерной машины (скорости и глубины раскроя, подачи на зуб, охлаждения);
• механических свойств обрабатываемого листа и самой фрезы.

Измерители шероховатости

Профилометр, также известный, как измеритель шероховатости – это специальный прибор, предназначенный для измерения неровной поверхности. Для оценки данного параметра прибор использует в своей работе такой показатель, как шероховатость поверхности. Принцип действия профилометра основан на использовании датчика, оборудованного алмазной иглой. Игла перемещается перпендикулярно контролируемой поверхности, а полученные и усиленные сигналы с датчика обрабатываются электронным блоком, что в свою очередь, позволяет получить усредненный показатель шероховатости поверхности. Этот показатель количественно характеризует количество неровностей в расчете на определенную длину.

Измеритель шероховатости TR100

Профилометр TR100 производства TIME Group Inc. — портативный прибор для измерения параметров шерохов.. 80 660.00 р.

Подробнее

Измеритель шероховатости TR110

Измеритель шероховатости TR110 широко применяется в различных отраслях промышленности для определени.. 91 020.00 р.

Подробнее

Измеритель шероховатости TR110 New

TR110 New – это обновленная версия популярного измерителя шероховатости TR110. Основным отличительны.. 91 760.00 р.

Подробнее

Измеритель шероховатости TR200

Профилометр TR200 – это портативный прибор, предназначенный для измерения и контроля параметров шеро.. 155 400.00 р.

Подробнее

Измеритель шероховатости TR210

Измеритель шероховатости TR210 – это упрощенная модель профилометра TR200. Прибор позволяет измерять.. 151 700.00 р.

Подробнее

Измеритель шероховатости TR220

Профилометр TR220 – это модификация измерителя TR200 с возможностью измерения дополнительных парамет.. 169 460.00 р.

Подробнее

Измеритель шероховатости TIME3220

Портативный измеритель шероховатости TIME 3220 – это новый продукт компании TIME Group Inc. Профилом.. 229 400.00 р.

Подробнее

Измеритель шероховатости TIME3221

Измеритель шероховатости TIME 3221 – модификация прибора TIME3220, оснащенная выносным датчиком. Осн.. 244 200.00 р.

Подробнее

Измеритель шероховатости TR300

Особенности: • Определение 55 видов параметров в соответствии с стандартами ISO / DIN / ANSI / JIS. .. 925 000.00 р.

Подробнее

Датчики для профилометров серии TR200

Опциональные датчики для профилометров TR200/TR210/TR220Основные технические характеристики измерите.. 0.00 р.

Подробнее

Датчики для профилометров серии TIME322X

Опциональные датчики для измерителей шероховатости TIME322xОсновные технические характеристики измер.. 0.00 р.

Подробнее

Датчики для профилометров серии TR300

Опциональные датчики для измерителей шероховатости TR300Основные технические характеристики измерите.. 0.00 р.

Подробнее

• 1
• >
• >|

Показано с 1 по 12 из 16 (всего 2 страниц)

Приборы контактного действия

Принципиальная схема контактного профилометра с индуктивным преобразованием сигнала включает в себя:

1. Щуп с алмазным наконечником.
2. Преобразователь.
3. Механизм перемещения щупа.
4. Усилитель электрического сигнала.
5. Аналогово-цифровой преобразователь.
6. Дисплей, либо стрелочный индикатор.
7. Датчики обратной связи, управляющие движением щупа.
8. Реле времени.
9. Переключатель диапазонов измерения.

Типовым представителем этого класса измерительной техники считается профилометр модели 296, которым можно замерить шероховатость плоских поверхностей. Основные технические характеристики устройства приведены ниже:

• Измерительный диапазон шероховатости, мкм – 0,02…10,0;
• Количество рабочих диапазонов оценки – 3;
• Систематическая погрешность, % — 2;
• Параметр шага, мм – 0,004…2,5;
• Скорость отслеживания результата, мм/с – 1;
• Питание – от сети переменного тока.

Измеритель типа 296 и им подобные (например, модели 130) из-за больших  габаритов позволяют определять шероховатость изделий в условиях цеховых лабораторий.

Профилометром портативного типа, который работает по тому же принципу, является российский прибор модели ТR-100, включающий в себя пьезоэлектрический преобразователь. Он позволяет контроль шероховатости, если деталь имеет не только плоские, но и на выпуклые/вогнутые поверхности. Калибровка показаний для готовности прибора к работе производится узлом, встроенным в основную схему. ТR-100 обладает увеличенным диапазоном (0,05…50 мкм), но при тех же значениях производительности отличается несколько меньшей точностью — ±12 %.

https://youtube.com/watch?v=T4-l2vsJLQs

Основные правила, используемые для обозначения неровности поверхности на чертежах

Основные правила, которые необходимо использовать при выполнении чертежа:

1. На чертеже указываются все шероховатости поверхности для используемого материала без учета используемых методов.
2. Нанесение значений шероховатостей осуществляется на разрезах, которые имеют размер.
3. Знаки наносятся на всех видах линий используемых в чертеже.
4. При наличии у знака полки его местоположение определяется по отношении к основной надписи.
5. Если изделие имеет разрыв на чертеже, то производится маркировка только одной части изображения.
6. Если поверхностный слой требует использования обработки участков детали различного класса, то производится разделение с помощью сплошной линии.
7. В случае сокращения места необходимого для нанесения обозначений на чертеже возможно допустимое упрощение знаков.
8. При одинаковом значении шероховатости поверхности контура, значение наносится один раз.
9. При идентичности различных поверхностей с одинаковыми значениями шероховатости, допускается нанесение значений один раз.
10. Знаки, обозначающие неровности должны иметь толщину в 1.5 раза больше, чем нанесенные на изображение.
11. Условия, обозначающие направление поверхностей должны соответствовать стандартам.
12. Обозначение шероховатости поверхности производится с использованием общих правил.

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.

https://youtube.com/watch?v=-DwXLJ22N0E

Влияние шероховатости на работу деталей

Как упоминалось ранее, в процессе придания металлическому листу нужной конфигурации на местах воздействия остаются шероховатости – небольшие впадины и гребешки, влияющие на определение класса обработки металла. Они могут возникнуть вследствие неровности режущего инструмента или вибраций, возникающих в ходе работы, остаться как отпечаток неровности на самом штампе или форме и т. д.

Наличие шероховатости детали, установленной в машину или другой агрегат, может привести к:

• некорректному сопряжению элементов за счет смятия материала или ускоренному износу выступов детали;
• падению прочности соединения, дефектам при наложении лакокрасочных и гальванических покрытий;
• некорректным результатам геометрических измерений элемента;
• снижению жесткости стыковых соединений;
• разрушению уплотнений, сопряженных с поверхностями валов;
• снижению усталой прочности элемента за счет концентрации напряжения в шероховатостях;
• ускоренному окислению и порче металла и др.

Что такое квалитеты и параметры шероховатости?

Ни одна поверхность в мире не может быть идеально гладкой. Даже самые современные технологии допускают наличие определённой погрешности, представленные в виде неровностей поверхности. Их совокупности, если быть точнее.

Чем они меньше, тем материал:

1. Прочнее;
2. Плотнее;
3. Более стоек к изнашиванию;
4. Лучше выглядит.

Хотя, последний пункт – чистая эстетика. Но всё же, при оценке качества деталей необходимо учитывать все параметры.

Чтобы не вдаваться в целую науку и не рассматривать сложные формулы, проще воспользоваться специально разработанными под это дело таблицами, которые содержат всего 3 столбца:

Найдя необходимые показатели, можно перейти к следующим таблицам, которые содержат допуски и минимальные размеры. Дело в том, что квалитет непосредственно связан с размерами изделия и допусками, определяющими точность. Самостоятельно разобраться в этом вопросе слишком сложно, но найти подходящие цифры в соответствующих столбцах – задание чуть проще.

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. 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.

https://youtube.com/watch?v=8P4BVup8ii0

Правильное использование методики определения показателей шероховатости поверхностей позволяет достичь более высокой точности обработки и размера деталей при соблюдении параметров указанных в нормативных документах, которые дают возможность значительно повысить качество готового продукта.

Среднее арифметическое отклонение профиля

Для обозначения на чертеже, среднего арифметического отклонения профиля шероховатости, используется параметр «Ra» измеряемый в микрометрах.

При указании шероховатости, на графическом документе, около специального знака указывается её величина.

Обозначение среднего арифметического отклонения профиля считается наиболее предпочтительным.

Шероховатость поверхности представляет собой одну из основных геометрических характеристик определяющих качество поверхности изделий и оказывающую влияние на эксплуатационные показатели. В процессе работы машин или приборов, внешним воздействиям окружающей среды, в пер¬вую очередь, подвергаются детали, из которых они состоят. Износ поверхностей подвергающихся трению, появление трещин из-за усталости материала, смятие рабочих поверхностей деталей, коррозионное и эрозионное воздействие, разрушение вследствие кавитации и пр.– все эти процессы, протекают на поверхностях деталей. Известно, что придание поверхностям деталей надлежащих свойств, способствует значительному повышению показателей качества эксплуатируемых машин в целом и в первую очередь показателей их надежности.

Шероховатость участка поверхности оценивается по неровностям профиля, получаемого методом сечения реальной поверхности геометрической плоскостью. Для отделения шероховатости неровностей поверхности от других рельефных участков с относительно крупным шагом, ее рассматривают в пределах отдельного сегмента, длину которого называют базовой длиной.

Для оценки шероховатости поверхностей используется параметры измерения, которые указывают на стандартные величины находящиеся в пределах допустимых значений. Параметры «Ra», представляют собой среднюю высоту неровностей профиля, которая измеряется в микрометрах.

При контроле и измерении величин шероховатости поверхностей используют метод визуальной оценки, контактным и бесконтактным способом. Измерения производятся методом светового сечения, теневой проекцией, интерференционным и растровым способом. В отдельных случаях, когда не представляется возможным напрямую измерить шероховатость поверхности, с выбранной поверхности снимают слепок и измеряют величину шероховатости по слепку.

При визуальной оценке проверяемую поверхность сравнивают с образцами шероховатости поверхности, которые выпускают в виде специальных эталонов. Образцы шероховатости могут быть плоской или цилиндрической формы. На каждом образце изображают номинальное значение параметра «Ra» в микрометрах. По требованию заказчика рядом с параметром «Ra» может быть дополнительно нанесено значение параметра «Rz» как справочное. Образцы шероховатости укомплектовываются в наборы, а так же изготовляются отдельными образцами по способам обработки и материалам, из которых они изготовлены.

Оценка шероховатости поверхностей детали, методом сравнения с образцом, дает удовлетворительные результаты, начиная примерно от Ra = 0,6 — 0,8 мкм и далее. Точность визуального измерения шероховатости может быть повышена в случае применения оптических средств увеличения.

Измерение шероховатости не визуальным способом производится специальными приборами одним, из которых является профилометр. Эти приборы предназначены для фиксации параметров шероховатости участка детали. Профилометры измеряют состояние поверхности контактным методом с помощью специального алмазного щупа.

В технике профилометры главным образом предназначены для измерений в условиях лабораторий, машиностроительных, приборостроительных и других.

Похожие записи:

Руководство по правильной пайке труб из полипропилена Естественная вентиляция в частном доме Из какого материала и какую ванну лучше выбрать? обзор предложений на рынке сантехники Проточный и магистральный фильтр для воды: разновидности и модели Ножки для чугунной ванны. как выбрать и правильно установить? В какой пропорции разводить плиточный клей