Тема 2.5 Методы определения шероховатости поверхности. ГОСТ 7016 Древесина. Параметры шероховатости поверхности

1 Характеристика приборов контактного и бесконтактного действия.

2 Параметры оценки шероховатости, их физический смысл и области применения.

3 Характеристика ГОСТ 7016 Древесина. Параметры шероховатости поверхности.

Устройство приборов контактного действия основано на принципе ощупывания поверхности специальным наконечником с передачей перемещений его по микронеровностям поверхности каким-либо способом (механическим, оптическим, электрическим). Эта передача осуществляется в увеличенном масштабе на шкалу (профилометр) или на пленку в виде профилограммы (профилограф).

Одним из приборов контактного действия является индикаторный глубиномер, представляющий собой индикатор часового типа, закрепленный в специальной массивной колодке.

В практике из приборов бесконтактного действия чаще пользуются оптическими приборами, основанными на принципе светового (МИС-11) и теневого (ТСП-4) сечения. Названные приборы изучаются в лабораторной работе Шероховатость поверхности деталей из древесины.

Кроме оптических приборов, для определения параметров шероховатости поверхности древесины (R_m, R_z, R_a, S_z) могут использоваться приборы профильного метода. Характеристика некоторых из этих приборов приведена в таблице.

Тип прибора и модель	Диапазон измерения, мкм	Базовая длина или поле зрения, мм
Профилограф-профилометр мод.201	0,025 - 20 0,02 - 8	0,08 - 25
Профилометр мод.253	0,04 - 2,5	0,25 - 2,5
Профилограф-профилометр 252	0,02 - 250	0,08 - 25
Профилометр мод.283	0,012 - 10	0,25 - 0,8

Цеховой контроль шероховатости поверхности ведут путем сравнения обработанной поверхности с набором образцов шероховатости, т.е. деталей из древесины той же породы, обработанной заранее тем же видом резания, что и контролируемые. При этом шероховатость поверхности образцов предварительно определяют лабораторией - приборами и методами, рассмотренными выше.

Параметры и характеристики шероховатости поверхности древесины и древесных материалов установлены ГОСТ 7016-82 Древесина. Параметры шероховатости поверхности: R_{m max.}, R_m, R_z, R_a, S_z.

Основными параметрами шероховатости является R_{m max} (мкм), который определяется как среднеарифметическое высот отдельных наибольших неровностей не поверхности, вычисленное по формуле

,

где H_max – расстояние от высшей до низшей точки i-ой наибольшей неровности;

n - число наибольших неровностей (не менее 5).

Высота максимальных неровностей имеет значение для многих процессов обработки поверхности. С ней связана прочность склеивания, величина втягивания облицовочных материалов в углубления. Численное значение R_{m max} прямо указывает на толщину слоя, который должен быть снят с заготовки для устранения на ней неровностей. Эту величину можно рассматривать как одну из слагаемых общей величины операционного припуска на механическую обработку по толщине или ширине заготовки.

Для изменения R_{m max} могут использоваться приборы: МИС-11, ТСП-4 и индикаторные глубинометры.

R_{m max} используется тогда, когда неровности поверхности существенно отличается друг от друга по величине и крупные неровности H_max могут быть обнаружены визуально, например, после грубого шлифования, распила рамными и ленточными пилами.

Но параметр R_{m max} малопригоден для нормирования и контроля поверхности с малой шероховатостью, неровности которых трудно различными невооруженным глазом, а также поверхностей с регулярно повторяющимися и мало отличающимися друг от друга по размерам неровностями. Для нормирования шероховатостей предпочтительнее параметры R_mz, R_z и R_a.

R_m - наибольшая высота неровностей профиля, вычисленная поформуле

где Y_pmax - расстояние от средней линии профиля до высшей точки профиля в пределах базовой длины;

Y_vmax - расстояние от средней линии профиля до нижней точки профиля в пределах базовой длины.

R_z - высота неровностей профиля по десяти точкам расположенных в пределах базовой длины, вычисленная по формуле

где h_maxi - расстояние от высшей точки i-го наибольшего выступа до линии, параллельной средней линии «m» и не пересекающей профиль;

h_muni - расстояние от низшей точки i-ой наибольшей впадины до линии, параллельной средней линии «m» и не пересекающей профиль.

Чем грубее поверхность и больше шаг неровностей, тем больше должна быть базовая длина. Стандарт предусматривает и значение l, которыми следует пользоваться при определении R_z и R_a: 0,8; 2,5; 8;25 мм.

Для получения параметра R_z необходимо применять приборы – профилографы, позволяющие записать профиль поверхности.

R_a - среднее арифметическое абсолютных отклонений профиля в пределах базовой длины, вычисленное по формуле

где y_i - отклонение профиля от средней линии.

Параметр R_a можно найти измерением ординат или при помощи прибора - профилометра, на котором по интегралу автоматически решается задача. В профилометре при движении ощупывающей иглы по контролируемой поверхности ее вертикальные перемещения вызывают электрические сигналы, которые после соответствующего усилия и преобразования фиксируется стрелкой на шкале показывающего прибора как функция среднего значения отклонений иглы от средней линии профиля.

Параметр R_a не следует применять для характеристики шероховатости, на которой доминируют неровности разрушения.

S_z - средний шаг неровностей профиля в пределах базовой длины по впадинам, вычисленный по формуле

где S_zi - шаг i-ой неровности по впадинам;

n’ - число неровностей по впадинам.

Параметр S_z является вспомогательным и применяется совместно с одним из параметров R_z и R_a. Он характеризует не только шаг, но и отношение высоты неровностей к их шагу. Известно, что величина втягивания облицовочного материала в углубления основы зависит от высоты и отношения высоты к шагу неровностей. Этими параметрами можно задать требования к шероховатости, например, древесностружечной плиты после ламинирования или оклеивания синтетическим шпоном или перед облицовыванием пленками и отделкой поверхностей лакокрасочными материалами.

Стандарт распространяется на древесные материалы, поверхность которых обработана со следующими значениями рассмотренных параметров: R_{m max} и R_Z = 1600¸2,5 мкм; R_a = 100¸0,5 мкм; S_Z = 12,5¸0,025 мм.

Рассмотренные параметры не взаимосвязаны и не могут быть переведены одно в другое с помощью известных соотношений, поэтому неудобно делить шероховатость поверхности на классы, ее характеризуют величинами параметров.

Ворсистость на поверхности древесины и древесных материалов не допускается, если параметр шероховатости R_{m max} имеет значение менее 8 мкм. Мшистость не допускается, если R_{m max} < 100 мкм.

В технических документах и чертежах на детали и изделия должны быть оговорены случаи, когда по условиям отработки или отделки ворсистость на поверхности не допускается при R_{m max} = 16-200 мкм и мшистость не допускается при R_{m max} =16¸200 мкм и мшистость не допускается при R_{z max} >100 мкм.

Требования к качеству обработки поверхности устанавливают путем указания параметра шероховатости (одного или нескольких).

Контрольные вопросы:

1 Назвать параметры оценки шероховатости, их физический смысл и области применения.

2 Дать характеристику приборам контактного действия для контроля шероховатости поверхности (индикаторного глубиномера, профилографов и профилометров)

3 Дать характеристику приборам бесконтактного действия для контроля шероховатости поверхности (МИС-11, ТСП-4).