Общие сведения о поверхности деталей и ее геометрии

В технике под поверхностью детали понимают наруж­ный слой, который по строению и другим физическим свойствам отличается от внутренних слоев. 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 деталей машин влияет на сопротивление ус­талости, износостойкость, коррозионную и эрозионную стойкость и связано с такими свойствами сопряжений, как прочность по­садок с натягом и плотность подвижных и неподвижных соединений.

Всякое реальное тело имеет отклонения от идеальной геоме­трической формы, именуемые погрешностями. Погрешности об­работанной поверхности с точки зрения причин их образования и методов измерения, применяемых для их оценки, можно подраз­делить на три категории: макрогеометрические отклонения, вол­нистость поверхности, шероховатость поверхности.

Макрогеометрическими называют отклонения формы поверх­ности от заданной. Так, детали с боковой поверхностью круго­вого цилиндра могут иметь следующие погрешности: отклонения контура от окружности (овальность, огранка); отклонения от прямолинейности образующих при прямолинейности оси цилинд­ра (бочкообразность); отклонения от прямолинейности образу­ющих (конусность); криволинейности оси. Величина и характер этих отклонений могут быть определены путем измерения диа­метра детали в различных поперечных сечениях по длине, а в данном поперечном сечении — в различных направлениях.

Возникновение макрогеометрических погрешностей поверх­ности происходит в основном из-за низкой точности станка, на котором происходит обработка, погрешностей установки загото­вок, силовых и температурных деформаций системы станок — заготовка — инструмент и износа инструмента в процессе обра­ботки детали.

Рис. 2.1. Схема волнистости по­верхности (X — шаг волны в про­дольном направлении; Ко — длина волны в поперечном направлении; И_в, Но — высота волны соответст­венно в продольном и в попереч­ном направлениях)

Под волнистостью поверхности понимают совокупность бо­лее или менее регулярно чередующихся возвышений и впадин с шагом волны, значительно превышающим ее высоту (рис. 2.1), Волнистость в направлении главного движения при резании на­зывают продольной, а в перпендикулярном направлении — по­перечной.

Волнистость поверхности образуется в результате неравно­мерности подачи при точении и шлифовании, неплоскостности на­правляющих и вынужденных колебаний системы станок — из­делие— инструмент, возникающих из-за неравномерности силы резания, наличия неуравновешенных масс и т. д. Другими при­чинами могут быть копирование волнистости режущего инструмента, искажение формы шлифовального круга и неравномер­ный износ его, а также погрешности движения инструмента или изделия. При шлифовании сильно сказывается дисбаланс шли­фовального круга. При зубофрезеровании погрешности изготов­ления червяка делительной передачи станка проявляются в ви­де волнистости боковой поверхности зуба. От шероховатости волнистость поверхности отличается значительно большим ша­гом: при чистовой обработке он не менее 0,25 мм, при грубой — превышает 8 мм. Нередко высота волны при чистовом точении и цилиндрическом шлифовании доходит до 15 мкм при шаге до 14 мм.

Реальная поверхность не является гладкой, она имеет неров­ности: выступы и впадины с относительно малым расстоянием между ними. Эти неровности, образующие в совокупности рель­еф поверхности, называют шероховатостью поверхности. Иногда их именуют микронеровностямй. Контур сечения реальной по­верхности плоскостью, перпендикулярной соответствующей иде­альной геометрической поверхности, образует профиль, характе­ризующий микрогеометрию поверхности изделия. Графическое изображение реального профиля по данным измерений шерохо­ватости называют профилограммой шероховатости. Так как че­рез данную точку геометрической поверхности можно провести бесчисленное множество нормальных сечений, то шероховатость поверхности следует связывать с тем или иным направлением.

Рис. 2.2. Схема к определению параметров шероховатости поверхности

Шероховатость обработанной поверхности в направлении главного движения при резании называют продольной, а в на­правлении подачи — поперечной шероховатостью. Преобладаю­щее направление следов механической обработки поверхности или следов трения называют направлением неровностей.