Геометрические параметры поверхностного слоя

Поверхностный слой с геометрической точки зрения представляет собой довольно сложную формацию.

Как известно, любая реальная поверхность имеет отклонения формы от номинальной (идеальной) поверхности, заданной чертежом.

Макрогеометрия поверхности, т. е. характеристика ее формы — овальность, огранка, конусность для цилиндрических поверхностей, выпуклость или извернутость плоскости и т. п. — является важным фактором, влияющим на работоспособность деталей. Для различных поверхностей допустимые отклонения формы оговорены соответствующими стандартами.

Микрогеометрия, которая имеет не меньшее значение для оценки свойств поверхностного слоя, характеризуется шероховатостью (высотой неровностей R_Z или средним арифметическим отклонением профиля от средней линии R_a и рядом других параметров по ГОСТ 2789—73) и волнистостью (совокупность периодически повторяющихся выступов и впадин с шагом, превышающим базовую длину, принятую стандартом для определения параметров шероховатости).

Микрорельеф поверхности представляет собой достаточно сложную картину с различной шероховатостью в направлении обработки и в перпендикулярном к ней направлении (рисунок 1).

Микротопография поверхности (рисунок 1, а) показывает сложное чередование впадин и выступов, поэтому профилограмма является случайным сечением и лишь с известной степенью приближения характеризует рельеф поверхности.

На работоспособность изделия влияют не только основные характеристики волнистости (рисунок 1, б) (высота волны Н и ее шаг L) и шероховатости (R_z; R_a, средний шаг S и максимальная высота неровностей R_max), но и форма микронеровностей, их направление, форма волнистости и другие параметры микрорельефа.

Для характеристики шероховатости часто применяют интегральную характеристику — кривую опорной поверхности (рисунок 1, в) и отдельные показатели, оценивающие форму микрорельефа. Так определяют шаг микронеровностей, средний радиусов впадин и выступов, параметры кривой опорной поверхности и др.

Шероховатость и волнистость поверхностного слоя зависят от вида технологического процесса и режимов обработки — величины подачи, скорости резания, применения смазочно-охлаждающей жидкости, от геометрии режущего инструмента, жесткости и виброустойчивости системы СПИД (станок — приспособление — инструмент—деталь).

Рисунок 1 - Микрорельеф поверхности: а - топография поверхности; б — параметры поверхностного слоя; в - кривая опорной поверхности; 1 - продольная шероховатость; 2 - поперечная шероховатость; 3 — трещина; 4 - скол; х—х — произвольное сечение