Качество поверхностей деталей. Основные сведения о поверхности детали и ее геометрии

В технике под поверхностью детали понимают наружный слой, который по строению и другим физическим свойствам отличается от внутренней части. Комплекс свойств, приобретаемых поверхностью детали в результате ее обработки, характеризуется обобщенным понятием «качество поверхности». Качество поверхности определяется геометрией поверхности как границей тела и физико-химическими свойствами, обусловленными процессом ее образования при обработке детали. Качество поверхности детали машин влияет на такие служебные свойства, как сопротивление усталости, износ, коррозионную стойкость, и связано с такими свойствами сопряжений, как прочность посадок с натягом и плотность подвижных и неподвижных соединений.

При проектировании деталей машин их геометрические параметры задаются размерами элементов, а также формой и взаимным расположением их поверхностей. Но при их изготовлении, в результате возникающих погрешностей, реальная деталь будет иметь различные отклонения от идеальных геометрических параметров. Эти погрешности могут возникнуть не только в результате изготовления, но и в процессе хранения и эксплуатации машин под воздействием внешней среды, внутренних изменений в структуре материала, износа и т.д.

Степень приближения действительных геометрических параметров к идеальным значениям параметров называется погрешностью. Понятия точность и погрешность взаимосвязаны. Точность характеризуется действительной погрешностью или ее пределами. Чем уже эти пределы, тем меньше погрешность и выше точность.

Отклонения геометрических параметров укрупненно можно классифицировать:

· отклонение 0-го порядка – отклонения собственного размера;

· отклонение 1-го порядка – отклонения расположения поверхностей;

· отклонение 2-го порядка – отклонения формы;

· отклонение 3-го порядка – волнистость;

· отклонение 4-го порядка – шероховатость.

Условно границу между различными порядками отклонений поверхности можно установить по значению отношения шага S_w к высоте неровностей W_z. При отношении S_w / W_z < 40 – отклонения относят к шероховатости поверхности; если это отношение больше 40, но меньше или равно 1000 – к волнистости; при отношении больше 1000 данное отклонение относится к отклонению формы.

При конструировании необходимо исходить из того, что погрешности параметров не только неизбежны, но и допустимы в определенных пределах, при которых деталь еще может удовлетворять требованием правильной сборки и функционирования машины. При этом конструктор должен решить две неразрывные задачи:

1) установить идеальные значения параметров детали;

2) нормировать точность изготовления, т.е. назначить пределы, ограничивающие эти погрешности.

Сложность заключается в том, что условия функционирования требуют сужения этих пределов, а условия изготовления и сборки, т.е. экономичность изготовления, расширения. Критерием оптимального решения является обеспечение работоспособности машины при минимальной суммарной стоимости ее изготовления и эксплуатации.

К основным причинам возникновения погрешности в процессе изготовления можно отнести следующие:

· погрешность станка;

· погрешность обрабатывающего инструмента и приспособлений;

· изнашивание инструмента;

· упругие деформации в системе станок – приспособление – инструмент – деталь (система СПИД);

· температурные деформации системы СПИД;

· погрешности, зависящие от выбранной схемы и режимов обработки;

· погрешности измерения, в том числе погрешность мерительного инструмента;

· неоднородность жесткости, материала и иных погрешностей заготовок.

Для совокупности деталей погрешности можно разделить на три группы:

1) систематически постоянные (например, погрешности из-за неправильной настройки станка);

2) систематически переменные (например, из-за износа инструмента);

3) случайные погрешности.