Вик. Методические указания к лабораторной работе 5 по курсу Взаимозаменяемость и технические измерения

• Название: Методические указания к лабораторной работе 5 по курсу Взаимозаменяемость и технические измерения
• Дата: 05.04.2023
• Размер: 0.76 Mb.
• Имя файла: fel15M422.pdf
• Тип: Методические указания; #1040068

МОСКОВСКИЙ АВТОМОБИЛЬНО-ДОРОЖНЫЙ
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ
УНИВЕРСИТЕТ (МАДИ)
ШЕРОХОВАТОСТЬ
ПОВЕРХНОСТИ
Методические указания
к лабораторной работе № 5
по курсу «Взаимозаменяемость
и технические измерения»

МОСКОВСКИЙ АВТОМОБИЛЬНО-ДОРОЖНЫЙ
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ
(МАДИ)
Кафедра технологии конструкционных материалов
Утверждаю
Зав. кафедрой чл.-корр. РАН
________________ В.М. Приходько
«___» ___________ 2015 г.
ШЕРОХОВАТОСТЬ
ПОВЕРХНОСТИ
Методические указания
к лабораторной работе № 5
по курсу «Взаимозаменяемость
и технические измерения»
МОСКВА
МАДИ
2015

УДК 621.8-182.8
ББК 34.417
Ш498
Авторы:
А.И. Аристов, Е.Б. Малышева, О.В. Селиверстова,
И.Д. Сергеев, Д.С. Фатюхин, А.Е. Шеина, О.В. Яндулова
Ш498 Шероховатость поверхности: методические указания к лабо- раторной работе № 5 по курсу «Взаимозаменяемость и техниче- ские измерения» / А.И. Аристов [и др.]. – М.: МАДИ, 2015. – 32 с.
Настоящее издание является частью учебно-методического комплекса по общепрофессиональной дисциплине «Взаимозаменяе- мость и технические измерения», включающего в себя учебную про- грамму, учебные пособия, методические указания к лабораторным работам.
В методических указаниях рассмотрены основные сведения по нормированию шероховатости поверхности деталей, методам зада- ния требований к шероховатости поверхностей на чертежах, порядку обработки профилограммы поверхности, представлению результатов измерений и заключению о годности поверхностей по заданным па- раметрам.
Методические указания используются при изучении вышеука- занных дисциплин в соответствии с учебными планами подготовки бакалавров (в том числе прикладного бакалавриата) и специалистов по направлениям подготовки «Энергетическое машиностроение»,
«Сервис», «Машиностроение» «Технологические машины и обору- дование», «Наземные транспортно-технологические машины и ком- плексы», «Технология транспортных процессов», «Транспортные средства специального назначения», «Наземные транспортные тех- нологические комплексы».
УДК 621.8-182.8
ББК 34.417
© МАДИ, 2015

3
ВВЕДЕНИЕ
Шероховатость поверхности, а также погрешности формы и рас- положения и физико-химические характеристики являются важней- шими показателями свойства поверхности деталей машин, опреде- ляющими её износостойкость и тем самым непосредственно влияю- щими на надежность работы изделия в целом.
Шероховатость поверхности тесно связана с технологией произ- водства и методами обработки детали, а также экономикой производ- ства, поскольку повышение чистоты поверхности любого элемента детали неизбежно вызывает использование более совершенных и до- рогих технологий обработки, обрабатывающего оборудования и более высокой квалификации исполнителей. С одной стороны, чрезмерно высокая чистота поверхности сопрягаемых деталей может вызвать эффект «залипания», что приводит к повышению износа и неравно- мерной работе составных элементов машин. С другой стороны, низ- кая шероховатость поверхности неизбежно вызывает повышенный износ, нарушение заложенных в конструкцию зазоров и натягов и снижение ресурса изделия.
Таким образом, при проектировании изделий конструктор неиз- бежно должен пройти между «Сциллой и Харибдой», принимая опти- мальное решение о назначении целесообразных параметров шерохо- ватости поверхности деталей машин, исходя из условий работы изде- лия, технологии производства, имеющегося оборудования и требова- ний качества.
Сложность стоящей перед конструктором задачи усугубляется наличием системы показателей шероховатости, каждый из кото- рых определяет те или иные свойства изделия и методы их обес- печения.
Целью настоящей лабораторно-практической работы является: ознакомление студентов с системой показателей шероховатости по- верхности деталей по ГОСТ, определением связи показателей шеро- ховатости с условием работы деталей, влиянием технологии обработ- ки поверхности на выбранные показателей шероховатости; в соответ-

4 ствии с ГОСТом методами задания требований к показателям шеро- ховатости поверхности деталей на чертеже и методами их контроля.
1.
ЦЕЛЬ РАБОТЫ
Целями лабораторной работы являются: а) изучение нормируемых параметров шероховатости поверхно- сти деталей, их влияния на работоспособность сопрягаемых поверх- ностей деталей, а также методов задания требований к шероховато- сти поверхностей на чертежах; б) получение навыков обработки профилограммы, полученной на профилографе – профилометре, и определение по ней действи- тельных параметров шероховатости детали для заключения о годно- сти поверхности детали по заданным параметрам; в) изучение работы профилометра с целью определения на нем параметра R для выданной детали и последующим выводом о год- ности поверхности данной детали.
2.
ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ
Поверхность любого реального тела и, в первую очередь, обра- ботанная, всегда имеет неровности и дефекты, связанные с корпуску- лярным строением материи и реальными возможностями технологи- ческих процессов. Требования к шероховатости поверхности устанав- ливают, исходя из функционального назначения поверхности для обеспечения заданного качества изделий. Параметры шероховатости поверхности назначают в зависимости от точности, характера соеди- нения, размеров деталей.
Шероховатость поверхностей в сочетании с точностью их геомет- рической формы оказывает большое влияние на качество и эксплуата- ционные свойства неподвижных и подвижных соединений деталей.
Изменение шероховатости поверхности вносит большие изме- нения в характер соединения деталей.
При неподвижных посадках недостаточная шероховатость по- верхностей приводит к уменьшению действительного натяга и ос-

5 лаблению соединения при ударах и вибрации. В подвижных соеди- нениях излишняя шероховатость поверхностей приводит к усилен- ному износу деталей и увеличению зазоров в начальный период экс- плуатации изделия.
Применение слишком высоких требований к шероховатости по- верхности может оказаться не только нерентабельным, но и недопус- тимым. Например, при слишком гладких сопрягаемых поверхностях может возникнуть явление «схватывания», при котором частицы ме- талла отрываются от поверхностного слоя трущихся поверхностей.
Для таких поверхностей следует нормировать оптимальную исходную шероховатость, которая должна быть близкой к получающейся в про- цессе приработки.
Следует отметить, что допуски натягов и зазоров увеличиваются с увеличением диаметра детали, а высота неровностей не связана с размерами обрабатываемых деталей. Следовательно, при увеличе- нии диаметра детали влияние неровностей будет относительно уменьшаться.
Прочность деталей также зависит от шероховатости поверхно- сти. Разрушение детали, особенно при переменных нагрузках, в большой степени объясняется концентрацией напряжений, являю- щихся следствием имеющихся неровностей. Чем «чище» поверх- ность, тем меньше возможность возникновения поверхностных тре- щин от усталости металла. Чистовая отделка деталей (доводка, поли- рование и т.п.) значительно повышает их усталостную прочность.
Уменьшение шероховатости поверхности существенно улучшает антикоррозионную стойкость деталей. Это особенно важно в том слу- чае, когда для поверхностей не могут быть использованы защитные покрытия (поверхности цилиндров двигателей и др.).
Шероховатость поверхности связана также и с рядом других важных функциональных показателей изделий, таких как плотность и герметичность соединений, отражательная способность поверхности, контактная жесткость поверхности, прочность сцепления при притира- нии и склеивании, качество гальванических и лакокрасочных покры- тий. Шероховатость поверхности влияет на точность измерения дета-

6 лей. Во многих случаях ее необходимо нормировать для придания красивого внешнего вида и удобства содержания поверхностей в чис- тоте и т.п.
Общим и принципиально важным для всех исследований явля- ется то, что они должны базироваться на эффективной системе пара- метров и характеристик, достаточно полно представляющей свойства реальных поверхностей в форме, удобной для установления норм и их контроля.
Параметры шероховатости являются физическими величинами, определяющими шероховатость как свойство реальных поверхностей, и составляют метрологическую основу соответствующей области из- мерений.
Для оценки неровности сравнивают с некоторой линией, приня- той за базу. Выбор номинального профиля в качестве базовой линии физически соответствует сравнению шероховатого профиля с иде- альным, гладким, номинальной формы.
Шероховатостью поверхности называется совокупность не- ровностей с относительно малыми шагами, образующих рельеф по- верхности детали и рассматриваемых в пределах базовой длины ℓ.
Другими словами, это отклонение реального профиля от геомет- рического (микрогеометрия).
Шероховатость обработанной поверхности является следствием пластической деформации поверхностного слоя детали при образо- вании стружки, копирования неровностей инструмента (режущих кро- мок), вибрации системы СПИД и т.д.
Улучшение качества обработки поверхности и уменьшение ве- личины шероховатости приводят к увеличению ресурса детали.
Шероховатость оказывает решающее влияние на эксплуатаци- онные свойства машин: износостойкость, коррозионную стойкость, долговечность, прочность и т.д.
На поверхности детали при её обработке образуются микроне- ровности (гребешки). Однако кроме этого в результате обработки мо- гут образоваться «прижоги» или упрочняющий слой металла и т.п. Ка-

7 чество поверхности – это вместе взятые шероховатость и состояние поверхностного слоя металла.
Если сравнивать шероховатую и идеально гладкую поверхности, то каждую точку шероховатой поверхности можно представить как точку гладкой поверхности, отклонившуюся на некоторую величину от начального положения. Направление перемещения совпадает с на- правлением высот неровностей.
Требования к системе параметров, определяющих шерохова- тость поверхностей деталей, можно свести к следующим:
1) параметры должны быть применимы к любым реальным ше- роховатым поверхностям. Т.е. должны быть обеспечены независи- мость параметров и способов их использования от процессов форми- рования поверхности, материала детали конкретных функциональных назначений изделий и показателей качества;
2) контроль параметров должен быть экономически приемлем и реализуем с помощью достаточно простых средств и методов изме- рений, в том числе в условиях эксплуатации изделий;
3) комплект параметров должен достаточно полно (в практиче- ском смысле) и всесторонне отражать свойства шероховатости по- верхности (это вытекает из первого требования – применимости при любом функциональном назначении детали и для определения пока- зателей качества изделия);
4) система параметров должна иметь преемственность, и в ней должны быть учтены уже используемые (особенно стандартизован- ные) параметры;
5) параметры должны иметь ясный физический смысл, отражать размерные геометрические свойства неровностей в целях возможно- сти их использования в теоретических разработках.
Так как число разновидностей функционального назначения де- талей неограниченно, а шероховатость их поверхностей необходимо оценивать одной и той же системой параметров, то эта система долж- на содержать достаточно полный объем информации о микрогеомет- рии поверхности.

8
Основные понятия о шероховатости представлены в ГОСТ
25142-73.
«Шероховатость поверхности. Термины и определения».
Способы нормирования шероховатости поверхности установле- ны в ГОСТ 2789-73* «Шероховатость поверхности. Параметры и ха- рактеристики» и распространяются на поверхности изделий, изготов- ленных из любых материалов и любыми методами (кроме ворсистых поверхностей).
В чертежах требования к шероховатости устанавливаются с по- мощью условных обозначений по ГОСТ 2.309-73 «ЕСКД. Обозначения шероховатости поверхностей». С мая 2002 года введены изменения в
ГОСТ 2.309-73, в результате чего этот стандарт полностью соответст- вует стандарту ИСО 1302.
2.1.
Параметры, установленные ГОСТ 2789-73*
для количественной оценки и нормирования шероховатости
Шероховатость поверхности оценивается по неровностям про- филя, получаемого путем сечения реальной поверхности плоскостью, перпендикулярной к ней (рис. 1).
ℓ
Рис. 1. Профилограмма шероховатости поверхности
Для оценки шероховатости поверхности ее рассматривают в пределах ограниченного участка, длина которого называется базовой
длиной ℓ. Числовые значения базовой длины выбирают из ряда 0,01;
0,03; 0,08; 0,25; 0,8; 2,5; 8; 25 мм.

9
Базой для отсчета отклонений профиля является средняя линия
профиля m–m – линия, имеющая форму номинального профиля и проведенная так, что в пределах базовой длины среднее квадратичное отклонение профиля от этой линии минимально, т.е. должно быть обеспечено равенство суммы площадей выступов и впадин, опреде- ленных по профилограмме относительно средней линии F
впад.
= F
выст
Параметры шероховатости условно подразделяются на три ос- новные группы: высотные, шаговые и параметр формы.
Нормированные значения высотных и шаговых параметров при- ведены в табл. 1.
2.1.1.
Параметры шероховатости в направлении высоты
неровностей профиля (высотные параметры)
Среднее арифметическое отклонение профиля
R
– среднее арифметическое из абсолютных значений откло- нений профиля в пределах базовой длины
0 1
( )
,
R
y x dx
мкм или приближенно
1
n
i
i
1
R
y
n
– в случае ручной обработки профилограммы, где ℓ – базовая длина;
n
– число измеренных дискретных отклонений на базовой длине; у
i
– измеренные отклонения профиля в дискретных точках.
R
– нормируется от 0,008 до 100 мкм (см. табл. 1).
Высота неровностей профиля по десяти точкам
Rz
– сумма средних абсолютных значений высот пяти наиболь- ших выступов профиля и глубин пяти наибольших впадин профиля в пределах базовой длины
5 5
1 1
,
5
pi
vi
i
i
y
y
Rz

10 где у
pi
– высота i-го наибольшего выступа; у
vi
– глубина i-й наибольшей впадины профиля;
Rz
– нормируется от 0,025 до 1000 мкм (см. табл. 1).
Параметры R и Rz характеризуют усредненную высоту неров- ностей, дублируя один другого. Оба эти параметра, как и остальные, являются в определенной мере условными, и ни один из них не имеет преимуществ по сравнению с другими по выявлению эксплуатацион- ных свойств. В ГОСТ 2789-73 указано, что параметр R является предпочтительным. Преимущество его не в том, что он правильнее характеризует влияние поверхностных неровностей, а в том, что он обеспечен надежными средствами измерений и поэтому чаще ис- пользуется.
Параметр R позволяет достоверно сравнивать значения по- верхностных неровностей после обработки одним методом. Но очень трудно получить достоверную информацию, если сравнивают по это- му параметру поверхности, обработанные разными способами. Так, одинаковые значения неровностей по параметру R у поверхностей, обработанных протягиванием и растачиванием, еще не означают, что эти поверхности обладают одинаковыми свойствами.
Параметр Rz целесообразно применять при нормировании не- больших неровностей и на малых по размерам поверхностях, где прак- тически невозможно применить «ощупывающие» приборы, а также при нормировании требований к большим поверхностным неровностям.
Наибольшая высота неровностей профиля
Rmax
– расстояние между линией выступов и линией впадин профиля в пределах базовой длины ℓ. Линия выступов профиля – ли- ния, проходящая через высшую точку профиля, линия впадин – линия, проходящая через низшую точку профиля, эквидистантно средней ли- нии, в пределах базовой длины.
Rmax
– нормируется от 0,025 до 1000 мкм (см. табл. 1).
Параметр Rmax применяют, либо когда шероховатость имеет большие поверхностные неровности с регулярным профилем, либо

11 в качестве дополнения к параметрам R и Rz, когда требуется вы- явить наличие на поверхности детали отдельных больших выступов и впадин.
2.1.2.
Параметры шероховатости в направлении
длины профиля (шаговые параметры)
Средний шаг неровностей профиля
Sm
– среднее значение шага неровностей профиля в пределах базовой длины
1 1
,
n
i
i
Sm
Sm
n
где Sm
i
– шаг неровностей – отрезок средней линии, заключенный между точками пересечения смежных выступов и впадин профиля со средней линией; n – число шагов в пределах базовой длины.
Sm
– нормируется от 0,002 до 12,5 мм (см. табл. 1).
Средний шаг местных выступов профиля
S
– среднее значение шага местных выступов профиля в преде- лах базовой длины
1 1
,
n
i
i
S
S
n
где S
i
– шаг местных выступов профиля, равный длине отрезка сред- ней линии между проекциями на нее двух наивысших точек соседних местных выступов профиля; n – число шагов неровностей по верши- нам в пределах базовой длины.
S
– нормируется от 0,002 до 12,5 мм (см. табл. 1).
Шаговые параметры, также дублируя один другого, на практике применяются редко, например, при особых эксплуатационных требо- ваниях к поверхности или в случаях, если разработчик желает, чтобы поверхность имела определенный вид обработки.
Числовые значения параметров шероховатости R , Rz, Rmax,
Sm, S для простановки на чертежах должны выбираться из табл. 1
независимо от размерности параметра.

12
Таблица 1
Числовые значения параметров шероховатости
1600 160 16 1,6 0,16 0,016 1250 125 12,5 1,25 0,125 0,0125 1000 100 10 1,0 0,100 0,010 800 80 8,0 0,8 0,080 0,008 630 63 6,3 0,63 0,063 0,006 500 50 5,0 0,5 0,050 0,005 400 40 4,0 0,4 0,040 0,004 320 32 3,2 0,32 0,032 0,003 250 25 2,5 0,25 0,025 0,002 200 20 2,0 0,2 0,020
–
2.1.3.
Параметр шероховатости, связанный
с формой неровностей профиля (параметр формы)
Относительная опорная длина профиля
t
р – отношение опорной длины профиля к базовой длине
1 1
(
) 100%,
n
p
i
i
t
b
l
где
1
n
i
i
b – опорная длина профиля (сумма длин отрезков, отсекаемых на заданном уровне р в материале профиля линией, эквидистантной средней линии в пределах базовой длины).
р – уровень сечения профиля – расстояние между линией вы- ступов профиля и линией, пересекающей профиль эквидистантно ли- нии выступов (задается в процентах от значения Rmax), рис. 1.
Значение уровня сечения профиля р выбирают из ряда 5; 10; 15;
20; 25; 30; 40; 50; 60; 70; 80; 90% от Rmax.
Значение относительной опорной длины профиля выбирают из ряда 10; 15; 20; 25; 30; 40; 50; 60; 70; 80; 90%.
Параметр t
р
крайне редко используется на практике. Опорная длина профиля t
р
определяет значение пластической деформации поверхностей деталей при их контактировании. Например, с помощью параметра t
р
можно выявить эксплуатационные свойства двух поверх- ностей (рис. 2), у которых все остальные пять параметров будут оди-

13 наковыми. Только параметр t
р
позволяет установить, что поверхность, изображенная на рис. 2, а, будет быстрее изнашиваться, так как у нее неровности по параметру t
р
будут меньше, чем у поверхности, пока- занной на рис. 2, б.
Рис. 2. Поверхностные неровности, достоверно оцениваемые
через параметр t
р
2.2
. Зависимость значений параметров шероховатости
от методов обработки поверхностей
Получение тех или иных значений параметров шероховатости напрямую зависит от выбора способа обработки конкретной поверх- ности детали.
Таблица 2
Шероховатость поверхности при некоторых методах обработки
Вид обработки поверхности детали
R
, мкм
Sm
, мм
S
, мм
t
20
, %
1 2
3 4
5
Наружные поверхности вращения
Обтачивание: черновое получистовое чистовое тонкое
12,5
–50 3,2
–12,5 0,8
–2,5 0,1
–0,8 0,32
–1,25 0,160
–0,40 0,080
–0,160 0,020
–0,100 0,32
–1,25 0,160
–0,40 0,050
–0,160 0,010
–0,100 10
–15 10
–15 10
–15 10
–15
Шлифование: предварительное чистовое тонкое
1
–2,5 0,2
–1,25 0,05
–0,25 0,063
–0,20 0,025
–0,100 0,008
–0,025 0,032
–0,160 0,010
–0,080 0,003
–0,160 10 10 40
Полирование
0,008
–0,08 0,008
–0,025 0,002
–0,08 10
Внутренние поверхности вращения
Сверление и рассверливание
3,2
–12,5 0,16
–0,80 0,08
–0,63 10
–15
Растачивание: черновое получистовое чистовое тонкое
6,3
–12,5 1,6
–6,3 0,8
–2,0 0,2
–0,8 0,25
–1,0 0,125
–0,32 0,08
–0,16 0,02
–0,10 0,25
–1,0 0,125
–0,32 0,05
–0,16 0,01
–0,10 10
–15 10
–15 10
–15 10
–15 а б

14
Продолжение табл. 2
Вид обработки поверхности детали
R
, мкм
Sm
, мм
S
, мм
t
20
, %
1 2
3 4
5
Шлифование: предварительное чистовое тонкое
1,6
–3,2 0,32
–1,60 0,08
–0,32 0,063
–0,25 0,025
–0,100 0,008
–0,025 0,032
–0,160 0,010
–0,080 0,003
–0,160 10 10 10
Плоские поверхности
Торцовое фрезерование: черновое чистовое тонкое
3,2
–12,5 1
–4 0,32
–1,25 0,160
–0,40 0,08
–0,20 0,025
–0,100 0,160
–0,40 0,063
–0,20 0,016
–0,08 10
–15 10
–15 10
–15
Цилиндрическое фрезерование: черновое чистовое тонкое
3,2
–12,5 0,08
–0,32 0,2
–1 1,25
–5 0,5
–2 0,16
–0,63 1,25
–5 0,5
–2 0,1
–0,63 10 10 10
–15
Связь между некоторыми распространенными методами обра- ботки деталей и получаемыми значениями параметров шероховато- сти представлена в табл. 2.
2.3.
Обозначения шероховатости поверхности на чертеже
В чертежах требования к шероховатости поверхности устанав- ливаются в определенном порядке с помощью условных обозначений.
Структура обозначения шероховатости поверхности по ГОСТ 2.309-
73* показана на рис. 3.
2.3.1.
Знаки, применяемые для обозначения шероховатости
на чертеже
– знак, наиболее предпочтительный, соответствующий обычному условию нормирования шероховатости, когда метод обра- ботки поверхности чертежом не регламентируется.
– знак, показывающий, что поверхность образована путем удаления слоя металла (токарная и фрезерная обработка, про- тягивание, сверление и т.д.).

15
– знак, показывающий, что поверхность образова- на без снятия слоя металла (ковка, штамповка и т. д.).
– знак, показывающий, что поверхность не обрабатыва- ется по данному чертежу.
2.3.2.
Требования к шероховатости поверхности
устанавливаются указанием числового значения
нормируемого параметра
Числовое значение какого-либо параметра шероховатости ука- зывается после условного обозначения (символов R , Rz, Rmax, Sm,
S) параметра под полкой знака (см. рис. 3).
Рис. 3. Структура обозначения шероховатости по ГОСТ 2789-73*
При указании нескольких параметров шероховатости они приво- дятся в определенной последовательности сверху вниз: сначала ука- зываются высотные параметры R , Rz, Rmax, затем шаговые Sm, S и параметр формы t
p
Числовое значение параметра может быть указано следующим образом:
1) одно число, соответствующее максимальному для парамет- ров R , Rz, Rmax, Sm, S и минимальному для параметра t
p
значению;
Условное обозначение направления неровностей
Базовая длина по
ГОСТ 2789-73*
Параметры шероховатости по ГОСТ 2789-73*
Способ обработки поверхности и другие дополнительные указания

16 2) два предельных значения, определяющих диапазон допус- каемой шероховатости и размещенных в две строки (в верхней строке
– максимальное значение, в нижней – минимальное);
3) номинальное значение параметра с предельными отклоне- ниями от него (предельные отклонения указываются в %, выбираются из ряда 10, 20, 40).
Числовое значение базовой длины для параметров Sm, S, t
p
указывается всегда и выбирается из соответствующего ряда (см. табл. 1). Для параметров R , Rz, Rmax значения базовой длины в требованиях к шероховатости могут не указываться, если эти пара- метры определены на базовой длине в соответствии с табл. 3 (ГОСТ
2789-73*).
Таблица 3
Соотношение параметров R , Rz, Rmax и базовой длины
R , мкм
Rz, Rmax
, мкм
ℓ, мм
До 0,025
До 0,10 0,08
Свыше 0,025 до 0,4
Свыше 0,10 до 1,6 0,25
Свыше 0,4 до 3,2
Свыше 1,6 до 12,5 0,8
Свыше 3,2 до 12,5
Свыше 12,5 до 50 2,5
Свыше 12,5 до 100
Свыше 50 до 400 8,0
Числовое значение базовой длины указывается перед парамет- ром шероховатости и отделено наклонной чертой /, см. рис. 3.
Вид обработки поверхности указывают в обозначении шеро- ховатости только в тех случаях, когда он является единственно
возможным для получения требуемого качества поверхности. На- пример: шлифование, полирование, чистовое точение, фрезеро-
вание, хонингование и т.д.
Типы направлений неровностей поверхности
В ответственных случаях, когда это необходимо по условиям работы детали и соединения, устанавливаются дополнительные тре- бования к направлению неровностей обработки, под которыми понимается условный рисунок, образованный режущим инструментом на поверхности детали.

17
Стандартизованные типы направлений неровностей и их обо- значения приведены в табл. 4.
Таблица 4
Типы направлений неровностей и их обозначение на чертежах
Тип направлений неровностей
Условное обозначение
Схематическое изображение
Обозначение на чертеже
Параллельное
Перпендикулярное
Перекрещивающееся
Произвольное
М
Точечное
Р
Кругообразное
С
Радиальное
R
2.4.
Выбор параметров для нормирования шероховатости
Выбор параметров для нормирования шероховатости должен производиться с учетом требуемых эксплуатационных свойств по- верхности.
R 0,4
R 0,8
R 1,6
М R 0,4
Р R 0,8
С R 0,8
R R 1,6

18
Примеры обозначения шероховатости на чертежах приведены
в табл. 5.
Таблица 5
Примеры обозначения шероховатости на чертеже
Обозначение шероховатости на чертеже по ГОСТ 2.309-73
Указания по обозначению шероховатости:
Шероховатость по параметру Ra должна быть не более 6,3 мкм; базовая длина 2,5 мм при этом может не указываться, п. 2.3.2
Шероховатость поверхности по параметру Rz
должна быть в пределах 0,32…0,25 мкм; базо- вая длина 2,5 мм может не указываться
(п. 2.3.2); единственно возможный способ обработки – точение
Шероховатость 1 мкм по параметру Ra может иметь отклонения не более 20%, т.е. быть от
1 до 1,2 мкм; базовая длина 0,25 может не ука- зываться (п. 2.3.2); параметр Sm – не более
0,1 мм при измерении на базовой длине 0,8 мм; направление неровностей – перпендикулярное
Шероховатость поверхности по параметру
Ra
– не более 1,25; базовая длина 0,25 не ука- зывается (п. 2.3.2); относительная опорная дли- на профиля при уровне сечения 40% должна быть не менее 60% при измерении на базовой длине 0,8 мм; направление неровностей – произвольное
Обозначение располагается в правом верхнем углу чертежа и обозначает требования по пара- метру шероховатости Rz – не более 80 мкм для всех поверхностей на чертеже, не имеющих обозначения шероховатости, на базовой длине
0,8 мм (п. 2.3.2)
Поверхность не подвергается механической об- работке по данному чертежу (в состоянии по- ставки). При применении знака без указания
параметра и способа обработки его изо-
бражают без полки
40 1,25
М8 /
60
R
t
20%
1 8 /
0,1
R
Sm
6,3
R
точить
0,32 0,25
Rz
Rz80 (
)

19
3. МЕТОДЫ И СРЕДСТВА КОНТРОЛЯ
ШЕРОХОВАТОСТИ ПОВЕРХНОСТИ
Контроль шероховатости поверхности может осуществляться:
1) сравнением (визуально или с помощью микроинтерферомет- ра) реальной поверхности изделия с рабочими образцами шерохова- тости, которые имеют стандартизованные значения параметра R ;
2) измерением параметров шероховатости с помощью «ощупы- вающих» или оптических приборов.
Числовые значения параметров шероховатости определяются либо непосредственно по шкале приборов (профилометров), либо по увеличенному изображению профиля или записанной профилограмме сечения профиля (на приборах – профилографах).
Если в технических требованиях не задано направление изме- рения шероховатости, то измерения производят в том направлении, где имеется наиболее грубая шероховатость. При механической об- работке резанием этому условию соответствует направление измере- ния, перпендикулярное главному движению при резании (поперечная шероховатость).
Для проведения лабораторной работы используются контактные приборы последовательного преобразования профиля. Эти приборы являются наиболее совершенными для измерения шероховатости по- верхности, позволяющими измерить почти все параметры шерохова- тости, регламентированные ГОСТ 25142-82, кроме того, с помощью этих приборов проще измерять предпочтительный параметр шерохо- ватости R .
3.1.
Профилометр 283 с унифицированной электронной системой
Профилометр 283 представляет собой контактный «ощупываю- щий» прибор для определения числового значения параметра шеро- ховатости R и является высокочувствительным прибором, предна- значенным для измерения поверхностей деталей твердостью не ме- нее НВ 10, сечение которых в плоскости является прямой линией.

20
Принцип действия прибора основан на ощупывании измеряемой поверхности алмазной иглой с радиусом кривизны при вершине
10 мкм и преобразовании с помощью механотронного преобразовате- ля механических колебаний иглы в пропорциональные изменения электрического напряжения.
Общий вид профилометра (мод. 283) показан на рис. 4.
Датчик 1 с алмазной «ощупывающей» иглой закреплен в гнезде штока привода 2. Привод установлен на вертикальной стойке с пли- той, на которую помещают призму 6 для контролируемой детали.
Привод предназначен для перемещения датчика по измеряемой поверхности и осуществления отсечки шага. Отсечка шага на приводе имеет два значения – 0,8 и 0,25 мм, соответствующие значениям ба- зовых длин. При отсечке шага 0,25 мм скорость перемещения датчика соответствует 0,25 мм/с; при отсечке шага 0,8 мм – 0,8 мм/с; выход- ные электрические сигналы с датчика поступают на электронный блок
3.
Отсчет результатов измерения шероховатости поверхности произ- водится по шкале прибора, которая градуирована по параметру R .
3.1.1.
Порядок работы на профилометре мод. 283
1.
Включить компьютер 3, открыть на рабочем столе файл с обо- значением параметра шероховатости R .
2.
Установить на призме 6 измеряемую деталь 5.
3.
Установить датчик 1, вставленный в привод 2, на измеряемую поверхность детали, поворачивая маховик стойки 4, до тех пор, пока на экране монитора 7 красная полоска справа не станет ярко-зеленого цвета, что будет свидетельствовать о том, что датчик с алмазным на- конечником установлен строго параллельно поверхности детали.
4.
На экране монитора курсором установить заданную отсечку шага, равную базовой длине ℓ.
5.
Нажатием курсора по значку «трасса» на экране монитора включить движение датчика по измеряемой поверхности. Длина пути датчика по измеряемой поверхности равна шести базовым длинам.
6.
После остановки датчика зафиксировать на экране монитора полученное значение параметра шероховатости R .

21
Рис. 4. Общий вид профилометра-профилографа мод.283
Для надежной оценки шероховатости рекомендуется измерения повторить несколько раз в различных местах поверхности детали.
Результатом измерения считается максимальное из всех дейст- вительных значений R , полученных для данной детали.
4.
МЕТОДИКА ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПАРАМЕТРОВ ШЕРОХОВАТОСТИ
ПОВЕРХНОСТИ ПРИ РУЧНОЙ ОБРАБОТКЕ ПРОФИЛОГРАММЫ
В лабораторной работе параметры шероховатости поверхности измеряемой детали, регламентируемые ГОСТ 2789-73
*
, определяются ручной обработкой профилограммы, предварительно полученной на профилографе – профилометре мод. 252.
В настоящей работе по полученной профилограмме долж-
ны быть определены:
параметры, характеризующие высоту неровностей профиля (вы- сотные) – Rz, Rmax; параметр, характеризующий неровности в направлении длины профиля (шаговый) – Sm; параметр, характеризующий форму неровностей профиля – t
p
На профилограмме, записанной на профилографе-профиломет- ре мод. 252, внизу указаны: параметры, подлежащие контролю по полученной профило- грамме;
3

22 значения горизонтального V
г и вертикального V
в увеличения, по которым проводились записи профилограммы.
Определение вышеуказанных параметров производится в сле- дующей последовательности.
4.1.
Определение базового участка
профилограммы
L
б
=
ℓ ∙ V
г мм, где ℓ – базовая длина; V
г
– горизонтальное увеличение профилографа.
Полученное числовое значение L
б отметить на профилограмме в произвольном месте.
4.2.
Проведение средней линии
на длине базового участка профилограммы
При выполнении лабораторной работы рекомендуется исполь- зовать приближенный метод проведения средней линии
Для заданного профиля, исследуемого в настоящей лаборатор- ной работе, допускается визуальное проведение средней линии па- раллельно общему направлению профиля так, чтобы площади высту- пов и впадин по обеим сторонам от этой линии были примерно равны между собой: F
впад.
≈ F
выст.
Средняя линия является номинальным профилем, относительно которого определяются значения параметров шероховатости.
4.3.
Определение наибольшей высоты
неровностей профиля Rmax
Через точки максимального выступа профиля и максимальной впадины провести, в пределах базового участка, соответственно
линию выступов и линию впадин (п. 3.1.3). Эти линии должны быть параллельны средней линии профиля.
Измерить, в мм, значение Rmax – расстояние между линией вы- ступов и линией впадин.

23
4.4.
Определение высоты неровностей профиля
по десяти точкам Rz
От средней линии профиля, на предварительно выделенном ба- зовом участке L
б измерить линейкой, в мм, значения высот пяти наи- больших выступов профиля у
р
и значения высот пяти наибольших впадин у
vi
; полученные значения занести в таблицу в журнале.
Значение Rz найти по формуле
5 5
3 1
1
в
10 ,
5
pi
vi
i
i
y
y
Rz
V
мкм где V
в
– вертикальное увеличение профилографа.
4.5.
Определение среднего шага неровностей профиля Sm
От начала базового участка определить три точки, в которых профилограмма пересекает среднюю линию.
Отрезок средней линии, заключенный между первой и третьей точками пересечения, шаг неровностей Sm
i
Измерить линейкой, в мм, шаги неровностей профиля по всей длине базового участка; получен- ные значения занести в таблицу в журнале. Среднее арифметическое значение шага неровностей профиля в пределах базовой длины оп- ределить по формуле
1
г
1
,
n
i
i
Sm
Sm
V n
мм где n – число шагов неровностей профиля на базовом участке; V
г
– го- ризонтальное увеличение профилографа.
4.6.
Определение относительной опорной длины профиля t
p
Определить числовое значение уровня сечения профиля p, за- данного в % от Rmax.
Отложить отрезок, равный числовому значению уровня сечения
р, вниз от линии выступов и провести линию, параллельную линии выступов профиля; измерить линейкой, в мм, отрезки внутри выступов
– b
i
,
полученные значения занести в таблицу.

24
Значение t
p
определить по формуле
1
г
1 100%,
n
p
i
i
t
b
V
где n – число отрезков в пределах базового участка; V
г
– горизонталь- ное увеличение профилографа.
5.
ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ ЗАДАНИЯ
5.1.
На заданной профилограмме определить для своего вари- анта длину базового участка профилограммы – L
б
=
ℓ · V
г
(п. 4.1), ис- пользуя в расчетах заданные значения базовой длины ℓ и горизон- тального увеличения прибора V
г
5.2.
На длине базового участка провести среднюю линию при- ближенным способом (п. 4.2).
5.3.
Определить числовые значения параметров шероховатости:
Rmax, Rz, Sm, t
p
по профилограмме (п. 4.3 – 4.6).
5.4.
Полученные значения параметров исследуемой профило- граммы Rz, Sm, t
p
сравнить с заданными требованиями к шероховато- сти детали (рис. 5) и, руководствуясь соотношениями
Rz зад. ≥ Rz изм.
Sm зад. ≥ Sm изм.
t
p
зад. ≤ t
p
изм., дать заключение о годности по каждому из параметров – если неравен- ства выполнены, поверхность считается годной по данному параметру.
5.5.
При выполнении задания использовать пример п. 6.
5.6.
На профилометре мод. 252 для выданной детали определить пять действительных значений параметра R (п. 2.2.1), максимальное значение сравнить со значением R , проставленным на чертеже.
Дать заключение о годности, пользуясь неравенством
R
зад. ≥ R действ. max.
6.
ПРИМЕР ВЫПОЛНЕНИЯ ЗАДАНИЯ
ПО ОПРЕДЕЛЕНИЮ ПАРАМЕТРОВ ШЕРОХОВАТОСТИ
ПОВЕРХНОСТИ ПРИ РУЧНОЙ ОБРАБОТКЕ ПРОФИЛОГРАММЫ
На выданной профилограмме (рис. 5) определить параметры шероховатости Rmax, Rz, Sm, t
p

25
Рис. 5. Рабочая профилограмма неровностей профиля исследуемой поверхности детали
S
m7
ℓ ∙ V
г
b
8
b
6
b
5
b
4
b
3
b
2
b
1
y
p1
y
p2
y
p3
y
p4
y
p5
y
v1
y
v2
y
v3
y
v4
y
v5
S
m1
S
m2
S
m3
S
m5
S
m4
S
m8
S
m6
Линия выступов
Линия впадин
Средняя линия
Линия сечения профиля, соответствующая уровню сечения р = 60% от Rmax.
Задание ….
Профилограмма записана с V
г
= 5000
V
в
= 1000 0,03/R
z
32 0,03/S
m
0,004 0,03/t
60 40

26
Профилограмма записана с вертикальным увеличением профи- лографа V
в
= 1000 и горизонтальным увеличением V
г
= 5000.
Путем ручной обработки выданной профилограммы определить
Rz, Sm и t
p
, сравнить с заданными и дать заключение о годности по- верхности по каждому параметру отдельно.
Определение параметров шероховатости производится в
следующей последовательности.
1.
Определить длину базового участка для заданной в данном примере базовой длины ℓ =0,03 мм по формуле
L
b
=
ℓ ∙ V
г
= 0,
03 ∙ 5000 = 150 мм, выделить длину базового участка на профилограмме.
2.
Провести среднюю линию приближенным способом, п. 4.2.
3.
Провести линию выступов и линию впадин, измерить пара- метр Rmax, п. 4.3.
Rmax
= 32 мм.
4.
Определить параметр шероховатости Rz, п. 4.4.
Для этого отмерить от средней линии значения пяти наибольших выступов профиля у
рi
и пяти наибольших впадин у
vi
на длине базового участка (см. рис. 5), результаты измерений занести в соответствую- щую таблицу.
Таблица
Измеренные расстояния, мм
y
pi
y
vi
13 16 15 14 15 15 14 16 15 16
Значение параметра Rz рассчитать по формуле
5 5
3 1
1
в
10 ,
5
pi
vi
i
i
y
y
Rz
V
3
(13 16 15 14 15) (15 14 16 15 16)
10 29,8
мкм.
5 1000
Rz
Действительное значение Rz сравнить с заданным (см. рис. 5), дать заключение о годности поверхности по данному параметру,

27 п. 5.4. Так как Rz изм. 29,8 < Rz зад. 32, поверхность по параметру Rz
следует считать годной.
5.
Определение среднего шага неровностей Sm,п. 4.5.
Для этого измерить расстояния Sm
1
, Sm
2
, Sm
3
…Sm
i
в мм на длине базового участка (см. рис. 5), результаты измерений занести в таблицу.
Таблица
Измеренные расстояния Sm, в мм
№ шага
1 2
3 4
5 6
7 8
Sm, мм
18 17 19 17 22 14 20 18
Значение параметра Sm рассчитать по формуле
1
г
1
,
n
i
i
Sm
Sm
V n
18 17 19 17 22 14 20 18 0,003625 мм.
5000 8
Sm
Действительное значение Sm сравнить с заданным (см. рис. 5), дать заключение о годности поверхности по заданному параметру, п. 5.4.
Так как Sm изм. 0,003625 < Sm зад. 0,004, поверхность по пара- метру Sm следует считать годной.
6.
Определение относительной опорной длины профиля t
p
, п. 4.6:
Для этого: определить значение заданного уровня сечения профиля: т.к.
р = 60% от Rmax, то при Rmax= 32 мм р = 60∙32/100 = 169,2 мм; отложить от линии выступов вниз величину р = 19,2 мм и про- вести линию, параллельную средней линии профиля; на этой линии измерить отрезки b
i
, попавшие внутрь выступов
(
см. рис. 5), результаты измерений занести в таблицу;
Таблица
Измеренные отрезки b
i
, мм
№ отрезка
1 2
3 4
5 6
7 8
b
i
, мм
10 13 11 16 10 12 8
7

28 значение параметра t
p
определить по формуле
1
г
1 100%,
n
p
i
i
t
b
V
25 10 13 11 16 10 12 8
7 100%
58%.
5000 0,03
t
Действительное значение t
p
сравнить с заданным (см. рис. 5), дать заключение о годности поверхности по данному параметру, п. 5.4.
Так как t
60 58 изм. > t
60 40 зад., условие годности выполнено, по- верхность по параметру t
p
следует считать годной.

29
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Таким образом, в результате проведенной работы студент дол- жен изучить:
1) систему показателей шероховатости поверхности элементов детали;
2) влияние условий работы детали на выбор показателей шеро- ховатости;
3) методы обозначения требований к шероховатости поверхности детали на чертеже, исходя из условий работы поверхности деталей;
4) приборы, используемые в производстве для контроля пара- метров шероховатости поверхности.
По результатам проведенных измерений студент должен де- лать выводы о годности детали по конкретному параметру, а также о технологических методах обеспечения требуемых показателей ше- роховатости.

30
ЛИТЕРАТУРА
1.
ГОСТ 2789-73
*
Шероховатость поверхности. Параметры и ха- рактеристики. – Введ. 1973 – 04 – 23. – М.: Изд-во стандартов, 1973.
2.
ГОСТ 2.309-73
*
ЕСКД. Обозначения шероховатости поверх- ностей. – Введ. 1973 – 11 – 09. – М.: Изд-во стандартов, 1973.
3.
ГОСТ 25142-73
*
Шероховатость поверхности. Термины и оп- ределения. – Введ. 1982 – 02– 18. – М.: Изд-во стандартов, 1982.
4.
Палей, М.А. Допуски и посадки: справочник. В 2 ч. / М.А. Па- лей, А.Б. Романов, В.А. Брагинский. – 8-е изд., перераб. и доп. – СПб:
Политехника, 2001. – 576 с.
5.
Метрология, стандартизация и сертификация: учебник для студ. высш. учеб. заведений / А.И. Аристов, Л.И. Карпов, В.М. Приходь- ко, Т.М. Раковщик. – 4-е изд., стереот. – М.: Академия, 2008. – 384 с.
6.
Анухин, В.И. Допуски и посадки: учеб. пособие / В.И. Анухин. –
5- е изд. – СПб: Питер, 2012. – 256 с.
7
. Метрология, стандартизация, сертификация: учеб. пособие для студ. высш. учеб. заведений / А.И. Аристов, В.М. Приходько,
И.Д. Сергеев, Д.С. Фатюхин. – М.: ИНФРА-М, 2012. – 256 с. + CD-R.
8.
Колчков, В.И. Метрология, стандартизация и сертификация: учебник / В.И. Колчков. – М.: ФОРУМ; Инфра-М, 2013. – 432 с.

31
ОГЛАВЛЕНИЕ
Введение ...................................................................................................... 3 1. Цель работы ............................................................................................ 4 2. Общие сведения ..................................................................................... 4 3. Методы и средства контроля шероховатости поверхности ................................................................ 19 4. Методика определения параметров шероховатости поверхности при ручной обработке профилограммы ................................................................. 21 5. Порядок выполнения задания ............................................................. 24 6. Пример выполнения задания по определению параметров шероховатости поверхности при ручной обработке профилограммы ............................................. 24
Заключение ................................................................................................ 29
Литература ................................................................................................. 30

Учебное издание
АРИСТОВ Александр Иванович
МАЛЫШЕВА Екатерина Борисовна
СЕЛИВЕРСТОВА Ольга Владимировна
СЕРГЕЕВ Игорь Дмитриевич
ФАТЮХИН Дмитрий Сергеевич
ШЕИНА Анна Евгеньевна
ЯНДУЛОВА Ольга Викторовна
ШЕРОХОВАТОСТЬ ПОВЕРХНОСТИ
Методические указания к лабораторной работе № 5 по курсу «Взаимозаменяемость и технические измерения»
Редактор Н.П. Лапина
Подписано в печать 22.10.2015 г. Формат 60×84/16.
Усл. печ. л. 2,0. Тираж 250 экз. Заказ . Цена 70 руб.
МАДИ, 125319, Москва, Ленинградский пр-т, 64.