Параметров шероховатости поверхности

ИЗМЕРЕНИЕ И АНАЛИЗ

ПАРАМЕТРОВ ШЕРОХОВАТОСТИ ПОВЕРХНОСТИ

Методические указания

к выполнению лабораторных работ

по теоретической и прикладной механике

для студентов всех специальностей

Томск

Федеральной агентство по образованию

Томский государственный университет

систем управления и радиоэлектроники

(ТУСУР)

Кафедра механики, графики и управления качеством (МГУК)

УТВЕРЖДАЮ

Зав. кафедрой МГУК

____________Люкшин Б.А.

ИЗМЕРЕНИЕ И АНАЛИЗ

ПАРАМЕТРОВ ШЕРОХОВАТОСТИ ПОВЕРХНОСТИ

Методические указания

к выполнению лабораторной работы по курсам

«Механика» и «Прикладная механика»

Указания рассмотрены и

одобрены на методическом

семинаре кафедры МГУК,

протокол №

от 2008 г. Разработчик

Доцент кафедры МГУК

___________Каминская С.С.

«___»____________2008 г.

Томск

СОДЕРЖАНИЕ

1 Введение………………………………………………. 4

2 Теоретические сведения……………………………... 4

2.1 Параметры шероховатости поверхности……… 4

2.2 Обозначение шероховатости на чертежах…….. 4

2.3 Выбор параметров шероховатости и их

числен­ных значений………………………….. 4

3. Измерение шероховатости поверхности…………… 7

3.1 Методы измерения……………………………… 7

3.2 Устройство и принцип работы профилометра… 8

3.4 Порядок работы на профилометре ……………. 9

4 Порядок выполнения лабораторной работы………. 10

5 Содержание отчета………………………………….. 11

6 Вопросы для самопроверки………………………… 11

Приложение А. Задачи…………………………………. 14
Приложение Б. ГОСТ 2.309-73………………………… 17

Приложение В. ГОСТ 2789-73…………………………. 27

ВВЕДЕНИЕ

Приступая к проектированию изделия, конструктор должен уста­новить параметры его изготовления, одним из которых яв-ляется ше­роховатость поверхности.

Шероховатость поверхности влияет на прочность деталей, раз­меры зазоров и натягов, плотность и герметичность соедине-ния, от­ражательную способность поверхности, точность изме-рения деталей и т.д., приводит к повышенному износу поверх-

ностей и увеличению трения.
Цель работы:

1) изучить основные правила выбора параметров шерохо-ватости и обозначения параметров шероховатости на чертежах;

2) ознакомиться с методами измерений шероховатости.

ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ СВЕДЕНИЯ

Параметры шероховатости поверхности

Параметры и характеристика шероховатости поверх-ности уста­навливает ГОСТ 2789-73 (см. приложение Б).

Обозначение шероховатости на чертежах

Обозначения шероховатости поверхностей и правила их нанесе­ния на чертежах изделий устанавливает ГОСТ 2.309-73 (см. приложе­ние В).

Выбор параметров шероховатости и их численных

Значений

Требования к шероховатости поверхности детали устанав-лива­ют, исходя из функционального назначения поверхности, конструк­тивных особенностей детали и возможности их дости-жения рацио­нальными методами обработки детали. При выборе нормирующих па­раметров шероховатости учитывают влияние на эксплуатационные свойства поверхности (табл.2.1).

Численные значения параметров шероховатости опреде-ляют, ори­ентируясь на рекомендуемые соотношения и данные опыта конструиро­вания /Справочник конструктора точного приборостроения /Г.А.Веркович,.В.Н.Головенкин и др.; Под общ. ред. К.Н. Явленского. - Л.: Машиностроение. Ленингр. Отд-ние, 1989/.

Таблица 2.1- Эксплуатационные свойства поверхности

и обеспечивающие их параметры

Эксплуатационные свойства	Параметры шероховатости
Износоустойчивость при всех видах трения Виброустойчивость Контактная жесткость Прочность соединения Усталостная прочность   Герметичность соединения	Rа, Rz, tP , направление неровностей То же и дополнительно Sm, S Rа, Rz, tP Rа, Rz, Rmax, Sm, S, направление неровностей Rа, Rz, Rmax, tP

Таблица 2.2 - Значения параметра шероховатости Ra,мкм

Обработка	Поверхности
наружного вращения	внутреннеговращения	плоские
Точение: черновое получистовое чистовое тонкое Шлифование: предварительное чистое тонкое Притирка Фрезерование: цилиндрическое торцевое	12,5 - 5,0 6,3 - 3,2 3,2 - 2,5 1,25 - 0,63   2,5 - 1 1,25 - 0,2 0,25 - 0,05 0,11 - 0,01   - -	12,5 - 6,3 6,3 - 3,2 2,5 - 6,3 0,32 - 0,08   3,2 - 1,6 1,60 - 0,32 0,32 - 0,08 0,16 - 0,02   - -	12,5 - 6,3 - 3,2 - 2,5 2,5 - 1,25   4,0 - 1,6 1,6 - 0,32 0,32 - 0,08 0,1 - 0,02   2,5 - 0,63 1,25 - 0,32

Таблица 2.3 - Шероховатость поверхности некоторых типо-вых деталей и соединений, мкм

Поверхности направляющих
Повер-хность	Ско-рость м/с	Ra при отклонении от плоскостности, мкм
До 6	До 10	До 30	До 50	Св.50
Сколь- жения	Д о 0,5 Св. 0,5	0,32 - 0,16 0,16 - 0,08	0,63 - 0,32 0,32 - 0,16	1,25 - 0,63 0,63 - 0,32	2,5 - 1,25 1,25 -0,63	5,0 - 2,5 2,5 - 1,25
Каче- ния	До 0,5 Св. 0,5	0,16 - 0,08 0,08 - 0,04	0,32 - 0,16 0,16 - 0,08	0,63 - 0,32 0,32 - 0,16	1,25 - 0,63 0,63 - 0,32	1,5 - 1,25 1,25 - 0,63
Поверхности разъема корпусов
Соединение	Шероховатость Ra соединения, мкм
С прокладкой	Без прокладки
Герметичное	5,0 - 1,25	1,25 – 0,32
Негерметичное	10,0 – 2,5	10,0 – 2,5
Поверхности деталей
Типовые поверхности	Ra , Rz, мкм
Нерабочие контуры деталей Отверстия для крепежных деталей Свободные несопрягаемые поверхности валов и т.д.. Поверхности, прилегающие к другим по-верхностям, но не являющиеся сопряженны-ми Радиусы скругления Поверхности разъема негерметических соединений, отверстия подшипников сколь-жения Валы, в регулируемых соединениях, точ-ные червяки, зубчатые колеса Шейки валов 5-го и 6-го квалитетов Работающие на трение поверхности от износа которых зависит точность работы механизмов	Rz = 320-160 Rz = 80 Rz = 40   Rz = 20     Ra = 2,5 Ra = 1, 25     Ra = 0,63   Ra = 0,32 Ra = 1,60

Наибольшие значения Rа и Rz могут быть вычислены по следую­щим соотношениям:

при ; - уровень А

при ; – уровень В

при ; - уровень С,

где Т , Т_Р - допуски формы и размера; А, В, С - уровни относите-льной геометрической точности.

Полученные значения Ra и Rz округляют до значения ряда Ra10. Данные о достижимой шероховатости поверхности при различных видах ее обработки приведены в табл. 2.2.

Примеры нормирования шероховатости поверхностей в за-висимости от их функционального назначения даны в табл. 2.3.

Методы измерения

Два критерия оценки шероховатости Ra и Rz разделяют по-верхности на три обособленные группы, которые различают как по методам механической обработки, так и по методам контроля.

Первая группа - грубо обработанные поверхности

Rz = 323-10. Шероховатость этих поверхностей оценивается сравнением с образ­цами, на которых указано значение Rz и каким методом они обра­ботаны. Существующие приборы не приспособлены для измерения ше­роховатости таких грубых поверхностей (у профилометров ломаются иглы, у микроско-пов не хватает поля зрения).

Вторая группа Ra = 2,5-0,02 - поверхности, получающиеся чистовой обработкой, шлифованием, притиркой, протягива-нием, раз­верткой. Шероховатость этих поверхностей измеряют профилометрами. Перемещения ощупывающей иглы с помо-щью оптико-механических или электрических устройств фиксируют по шкале, отградуированной в величинах Ra.

Третья группа Rz = 0,1 - 0,025 - поверхности, шерохова- тость, которых измеряют микроинтерференционным микро-скопом.

РАБОТЫ

4.1 Вариант задания и образцы для измерения получить у

преподавателя.

Вариант
№ задачи	1, 4, 7, 10, 11	2, 5, 8, 10, 11	3, 6, 9, 10, 11	1, 5, 9, 10, 11	2, 6, 7, 10, 11	3, 4, 8, 10, 11

4.2 Изучить разделы 1-3 данных методических указаний.

4.3 Ответить на вопросы самопроверки раздела 6

4.4 Решить задачи своего варианта (см. приложение А).

4.5 Измерить шероховатость поверхности образцов с помощью профилометра.

4.5.1 Начертить эскизы образцов

4.5.2 Определить метод обработки всех поверхностей.

4.5.3 По методу обработки определить значение Ra из табл. 2.2, и базовую длину l по ГОСТ 2789-73, (табл.5, прило-жения Б) для всех поверх­ностей образцов и занести в табл. 4.1.

Таблица 4.1 - Шероховатость и методы обработки поверхности

Поверхность	Обработка	Ra, мкм	l, мм	Ra,(данные измерения)
. . .

4.5.4 Получить допуск к измерениям у преподавателя.

4.5.5 В соответствии с п.3.3. определить шероховатость

всех поверхностей и отверстий образца (кроме торцевых), ци-линдрических поверхностей вала.

4.5.6 Проставить на эскизах образцов обозначения шеро-ховатостей.

СОДЕРЖАНИЕ ОТЧЕТА

5.1 Указание цели работы.

5.2 Формулировка задач и их решение.

5.3 Эскизы выданных образцов с обозначением поверхностей и результатов измерений.

ВОПРОСЫ ДЛЯ САМОПРОВЕРКИ

6.1 Дайте определение шероховатости поверхности.

6.2 Какие параметры шероховатости устанавливает

ГОСТ 2789-73?

6.3 Какие параметры шероховатости чаще всего, употребляют-ся?

6.4 Как определяются наиболее характерные для приборострое-ния значения параметров шероховатости?

6.5 Назовите рекомендуемые значения базовой длины.

6.6 Какие существуют соотношения значений и базовой длины l ?.

6.7 От каких условий зависят нормируемые параметры шерохо-ватости и как их устанавливают?

6.8 Какими соотношениями определяются наибольшие значения ?

6.9 Какой документ устанавливает структуру обозначения шеро-ховатости поверхности?

6.10 Какова структура обозначения шероховатости поверхнос-ти?

6.11 Как записывают параметры шероховатости в обозначении

их на чертежах?

6.12 Какими величинами можно задавать численные значения
параметров шероховатости?

6.13 Как записываются параметры шероховатости, если они

заданы наибольшим и наименьшим значениями?

6.14 В каких, случаях на чертеже указывают базовую длину и
как?

6.15 Как располагают знак шероховатости?

6.16 В каком случае знак шероховатости указывается в пра­вом

верхнем углу чертежа?

6.17 Что означают эти записи:

?

6.18. Что означают эти знаки:

?

6.19 Что обозначают эти записи:

?

6.20 Что обозначают эти записи:

6.21 При каких эксплуатационных свойствах поверхности нужно указывать параметры шероховатости: Rа, Rz, t_p ,Sm, S и направление неровностей?

6.22 Какие параметры шероховатости указывают на чертеже,

чтобы обеспечить усталостную прочность?

6.23 В каком случае параметр шероховатости поверхности

указывают в технических условиях?

6.24 В каком порядке при указании двух и более параметров

шероховатости записываются их значения?

6.25 Какие параметры шероховатости нужно указать на черте­же, чтобы обеспечить герметичность соединения?

6.26 Какие параметры шероховатости нужно казать на чертеже,

чтобы обеспечить герметичность соединения?

ПРИЛОЖЕНИЕ А

ЗАДАЧИ

Проставить на эскизах деталей обозначение шероховатостей поверхностей:

1. Нижняя и боковые и грани детали рис. 1 должны иметь шероховатость не грубее Rz40, базовая длина по ГОСТ 2789-73 (Приложение Б, табл. 6). Верхняя грань должна иметь шерохо-ватость не грубее Ra0,4 и не выше 0,02. На полке указан вид обработки, базовая длина 0,2 мм, направление рисок – произвольное.

Рис. 1

2. Верхняя и боковые грани детали рис. 1 должны иметь шероховатость не грубее Rz20 базовая длина по ГОСТ 2789-73 (Приложение Б, табл. 6). Нижняя грань детали должна иметь шероховатость не грубее Ra 0,4 и не выше 0,02. На полке указан вид обработки, базовая длина 0,4 мм, направление рисок –параллельное

3. Боковые грани детали рис. 1 должны иметь шерохова-тость не грубее Rz32, базовая длина 0,8 мм. Верхняя грань дол-жна иметь шероховатость не грубее Ra0,063 и не выше 0,04. На полке указан вид обработки, базовая длина по ГОСТ 2789-73 (Приложение Б, табл. 5). Нижняя грань должна иметь шерохо-ватость Ra0,4, направление рисок – перпендикулярное, базовая длина 0,25 мм.

4. Шероховатость поверхностей отверстий детали рис.2 не грубее Rz40, торцов – не грубее Rz80, базовая длина по ГОСТ 2789-73 (Приложение Б, табл. 6). Остальные поверхности в состоянии поставки.

5. Шероховатость поверхностей отверстий детали рис.2 не грубее Rz20, торцов – не грубее Rz40, базовая длина 0,8. Осталь-ные поверхность в состоянии поставки.

Рисунок 2

6. Шероховатость поверхностей отверстий детали рис. 2 не грубее Rz20, торцов – не грубее Rа40, базовая длина по ГОСТ 2789-73 (Приложение Б, табл. 5, 6). Шероховатость верхней гра-ни не грубее Rа 0,4 и не выше 0,02 на полке указан вид обработ-ки, базовая длина по ГОСТ 2789-73 (Приложение Б, табл.5). Направление рисок – радиальное, остальные поверхности в состоянии поставки.

7. Наружная цилиндрическая поверхность детали рис. 3 должна иметь поверхность в состоянии поставки. Для поверх-ности отверстий, дна и боковых поверхностей паза шерохова-тость Ra0,63. Базовая длина этих поверхностей по ГОСТ 2789-73 (Приложение Б, табл.5) Шероховатость остальных поверхностей детали Rz20, базовая длина по ГОСТ 2789-73 (Приложение Б, табл. 6).

8. Для поверхностей отверстий, дна и боковых поверхностей паза детали рис. 3 шероховатость Ra 0,4, базовая длина 0,08 мм. Шероховатость наружных цилиндрических поверхностей Rz20, базовая длина ГОСТ 2789-73 (Приложение Б, табл.5) Шерохо-ватость остальных поверхностей детали Rz50.

Рисунок 3

9. Шероховатость поверхностей отверстий детали рис. 3 не грубее Rz40, торцов – не грубее Rz80. Для дна и боковых поверхностей паза шероховатость Ra0,63. Базовая длина этих поверхностей по ГОСТ 2789-73 (Приложение Б, табл. 5, 6). Шеро-ховатость остальных поверхностей в состоянии поставки.

10. Можно ли при указании предельных отклонений толщины плоской пластины, равных , указать допустимую величи-ну Rz соответствующую значению из табл. 1. ?

Таблица 1

Вариант
, мм	±0,2	±0,1	±0,02	±0,08	±0,63	±0,4
Rz, мкм				0,8	0,4	2,5

11. Можно ли указать на чертеже плоской детали величину Rz, если деталь толщиной S должна обрабатываться по квалитету, указанному в табл. 2?

Таблица 2

Вариант
Rz, мкм	0,25			1,6	0,2
S, мм
Квалитет

ПРИЛОЖЕНИЕ Б

(справочное)

ГОСТ>> <<2789-73
Группа Г00
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ СОЮЗА ССР

ШЕРОХОВАТОСТЬ ПОВЕРХНОСТИ

Параметры и характеристики

ПРИЛОЖЕНИЕ В

(справочное)

ГОСТ 2.309-73

Группа Т52

ИЗМЕРЕНИЕ И АНАЛИЗ

ПАРАМЕТРОВ ШЕРОХОВАТОСТИ ПОВЕРХНОСТИ

Методические указания

к выполнению лабораторных работ

по теоретической и прикладной механике

для студентов всех специальностей

Томск

Федеральной агентство по образованию

Томский государственный университет

систем управления и радиоэлектроники

(ТУСУР)