Chropowatość powierzchni

Stronę tą wyświetlono już: 5219 razy

Wykonanie różnych części maszyn wymaga często uzyskiwania płaszczyzn spełniających określone normy chropowatości powierzchni. Im wyższa klasa chropowatości powierzchni tym droższa obróbka w związku z czym zawsze należy optymalizować parametr wskazujący tę właściwość powierzchni obramianego obiektu. W danym obiekcie obrabianym często może występować kilka różnych wartości chropowatości, które są zależne od tego w jakich warunkach dana powierzchnia będzie pracowała lub też względy estetyczne danej powierzchni (połysk lub zmatowienie).

Parametr Ra

Istnieją dwa podstawowe parametry chropowatości powierzchni. Pierwszym z nich jest parametr Ra, który mierzony jest za pomocą specjalistycznego urządzenia mierzącego z bardzo dużą dokładnością odchyłki położenia końcówki pomiarowej na z góry określonym przez polskie normy odcinku. Długość owego odcinka (mierzona w milimetrach) może być równa: 25; 8; 2,5; 0,8; 0,25 lub 0,08.

Parametr ten oblicza się z następującego wzoru:

Wzór na obliczenie parametru Ra [1]

Zapis wyrażenia w formacie TeX-a:

Ra= \frac{1}{l}\cdot\int_0^l|y(x)|dx\approx\frac{1}{n}\cdot\sum_{i=1}^{n} |y_i|

gdzie:

  • l - długość odcinka, na którym przeprowadzono pomiar;
  • y(x) - funkcja, która opisuje powierzchnię obiektu;
  • dx - elementarna szerokość elementarnego pola powierzchni;
  • yi - odchylenie i-tego punktu pomiarowego od linii średniej.

Poniżej zamieszczam graficzną interpretację tego parametru.

Ilustracja związana z wyznaczaniem parametru chropowatości powierzchni <b>Ra</b>.
Rys. 1
Ilustracja związana z wyznaczaniem parametru chropowatości powierzchni Ra.

Ponieważ mierzone odchylenia yi od osi x są rzędu części milimetra, parametr Ra w praktyce wyraża się w μm. Parametr ten oznacza maksymalną dopuszczalną wysokość prostokąta, którego pole powierzchni jest równe polu powierzchni jakie tworzy obszar pomiędzy wykresem funkcji y(x) a osią x, przy czym oś x musi przebiegać przez funkcję y(x) tak, aby pole powierzchni funkcji y(x) znajdującej się pod osią x było równe polu powierzchni znajdującej się nad osią x.

Z powyższego wynika fakt, że końcowa postać wzoru [1] zawiera w sobie najprostszy z możliwych algorytmów całkowania numerycznego metodą prostokątów. Istnieje jeszcze nieco bardziej złożona a co za tym idzie dokładniejsza wersja powyższego wzoru, która stosuje całkowanie numeryczne metodą trapezów (dająca znacznie lepsze przybliżenie realnych wartości.

Parametr Rz

Drugim najczęściej spotykanym parametrem opisującym chropowatość powierzchni jest parametr Rz, którego sposób obliczania jest znacznie prostszy niż poprzedniego parametru. Wynika to z faktu, że w celu jego obliczenia należy znaleźć pięć największych wzniesień W oraz pięć największych dołków D odnotowanych na danym odcinku pomiarowym. Parametr Rz oblicza się (znając już wcześniej wspomniane wartości) z następującego wzoru:

Wzór na obliczenie parametru Rz [2]

Zapis wyrażenia w formacie TeX-a:

Rz= \frac {W_1+W_2+W_3+W_4+W_5}{5} + \frac {D_1+D_2+D_3+D_4+D_5}{5}

gdzie:

  • W1, W2, .... , W5 - największych pięć wzniesień na danym odcinku pomiarowym l;
  • D1, D2, .... , D5 - największych pięć dołków na danym odcinku pomiarowym l.

Na poniższym rysunku pokazana została interpretacja graficzna mierzonych wartości potrzebnych do wyznaczenia parametru chropowatości Rz.

Ilustracja pomiarów największych pięciu wzniesień <b>W</b> i pięciu dołków <b>D</b> niezbędnych do wyznaczenia parametru <b>Rz</b>.
Rys. 2
Ilustracja pomiarów największych pięciu wzniesień W i pięciu dołków D niezbędnych do wyznaczenia parametru Rz.

Klasy dokładności i wartości parametrów Ra i Rz im odpowiadające

Istnieje 14 klas chropowatości powierzchni, gdzie im wyższy numer tym mniejsza jej chropowatość. Parametr Ra w przybliżeniu jest równy {1}/{5} wartości parametru Rz, co też jest widoczne w poniższej tabeli.

Klasa chropowatości Ra Rz Rodzaj obróbki

1

80 320 zgrubna obróbka skrawaniem przy dużych posuwach

2

40 160

3

20 80 dokładna obróbka skrawaniem (struganie, wiercenie, toczenie przy średnich posuwach, rozwiercanie i przeciąganie)

4

10 40

5

5 20

6

2,5 10 obróbka wykończeniowa - toczenie i frezowanie przy małych posuwach, rozwiercanie i przeciąganie

7

1,25 6,3 szlifowanie zgrubne

8

0,63 3,2 szlifowanie dokładne

9

0,32 1,6 szlifowanie wykończeniowe

10

0,16 0,8 docieranie

11

0,08 0,4 docieranie pastą diamentową

12

0,04 0,2 honowanie

13

0,02 0,1 polerowanie

14

0,01 0,05

Oznaczenia chropowatości powierzchni

Oznaczenia chropowatości powierzchni można umieścić na rysunku w dwojaki sposób:

  • na rzutach - umieszczając odpowiednie oznaczenie na danej płaszczyźnie, której ono dotyczy lub za pośrednictwem linii odniesienia;
  • jako oznaczenia zbiorcze umieszczone w prawym górnym rogu arkusza w odległości od 5 do 10 [mm].

Przykłady podstawowych oznaczeń znaków chropowatości:

przykład oznaczenia chropowatości - przykład oznaczenia chropowatości Ra=0,32 μm, która powinna zostać uzyskana poprzez zdjęcie warstwy zewnętrznej materiału.
przykład oznaczenia chropowatości - przykład oznaczenia chropowatości Ra=5 μm, która powinna zostać uzyskana bez zdejmowania warstwy zewnętrznej materiału.
przykład oznaczenia chropowatości - przykład oznaczenia chropowatości pozostawionej bez zmian.
przykład oznaczenia chropowatości - przykład oznaczenia chropowatości Ra=10 μm, która może zostać uzyskana poprzez zdjęcie lub bez zdjęcia zewnętrznej warstwy materiału.
przykład oznaczenia chropowatości - przykład oznaczenia zbiorczego, informujący o tym, że na rysunku użyto dodatkowych oznaczeń chropowatości (oprócz tych, które zostały podane).
Przykłady oznaczeń zbiorczych chropowatości powierzchni: <b>a</b> odległość symboli wzorca chropowatości od krawędzi ramki rysunku; <b>b</b> przykład zastosowania kilku oznaczeń chropowatości użytych na jednym rysunku.
Rys. 3
Przykłady oznaczeń zbiorczych chropowatości powierzchni: a odległość symboli wzorca chropowatości od krawędzi ramki rysunku; b przykład zastosowania kilku oznaczeń chropowatości użytych na jednym rysunku.

Wymiar symbolu chropowatości jest uzależniony od wymiaru wysokości liter w sposób pokazany na poniższej ilustracji.

Podstawowe wymiary i miejsce wpisywania dodatkowych informacji. wysokości h1 oraz h2 powinny być równe 1,4·h.
Rys. 4
Podstawowe wymiary i miejsce wpisywania dodatkowych informacji. wysokości h1 oraz h2 powinny być równe 1,4·h.

Na poniższej ilustracji pokazano przykłady oznaczeń określających dany typ kierunkowości obróbki powierzchni.

Rys. 5
Oznaczenia kierunkowości obróbki powierzchni: a) równoległa (uzyskiwana przy toczeniu powierzchni walcowych, struganiu, dłutowaniu i przeciąganiu); b) prostopadła (uzyskiwana przy toczeniu powierzchni walcowych, struganiu, dłutowaniu i przeciąganiu); c) współśrodkowa (toczenie powierzchni czołowych); d) promieniowa (szlifowanie czołowe obracającego się przedmiotu); e) skrzyżowana (frezowanie czołowe, dogładzanie); f) nie uporządkowana (piłowanie, skrobanie, docieranie); g) punktowa (powierzchnie odlewów, obróbka elektroiskrowa); 1) przykład wyglądu powierzchni; 2) oznaczenie.

Przykłady nanoszenia oznaczeń chropowatości powierzchni na rzutach prostokątnych obiektu

Ważne jest z przyczyn estetycznych, aby stosować następujące warianty wpisywania liczb oznaczających chropowatość powierzchni w sposób pokazany na rysunku 6. Sam symbol chropowatości winien być skierowany prostopadle do powierzchni, której chropowatości dotyczy.

Dwa sposoby rozmieszczania napisów przy symbolu oznaczenia chropowatości powierzchni: <b>a)</b> napisy skierowane w kierunku płaszczyzny; <b>b)</b> napisy wpisywane poziomo.
Rys. 6
Dwa sposoby rozmieszczania napisów przy symbolu oznaczenia chropowatości powierzchni: a) napisy skierowane w kierunku płaszczyzny; b) napisy wpisywane poziomo.

Ogólnie rzecz ujmując, chropowatość można oznaczyć bezpośrednio na danej powierzchni, na linii pomocniczej wymiarowej lub na linii odniesienia tak, jak zostało to pokazane na poniższym rysunku.

Przykład praktyczny oznaczania chropowatości powierzchni na rzucie prostokątnym obiektu.
Rys. 7
Przykład praktyczny oznaczania chropowatości powierzchni na rzucie prostokątnym obiektu.

Ponieważ obróbka wysokiej krasy chropowatości jest dość kosztowna, czasami zdarza się, że tylko część danej powierzchni jest obrabiana z wyższą dokładnością. W takim przypadku stosuje się wymiar określający szerokość powierzchni obrabianej z wyższą klasą dokładności oraz wprowadza się dwa symbole określające chropowatość po jednaj i drugiej stronie linii wymiarowej pomocniczej (tak, jak jest to pokazane na rysunku 8.

Przykład zastosowanie oznaczenia zmiennej różnej chropowatości powierzchni na różnych jej odcinkach.
Rys. 8
Przykład zastosowanie oznaczenia zmiennej różnej chropowatości powierzchni na różnych jej odcinkach.

Komentarze