О нормировании шероховатости поверхностей деталей приборов и машин

НОВЫЕ МАТЕРИАЛЫ И ТЕХНОЛОГИИ ПРОИЗВОДСТВА

УДК 621.81.004.17:620.191.355.001.5

О нормировании шероховатости

V V >

поверхностей деталей приборов и машин

В. А. Валетов

Нормирование факторов, влияющих на функциональные свойства изделий, объективно необходимо и полезно. Нормирование должно сопровождаться технологическим обеспечением и контролем нормированных величин. Точность нормирования и контроля зависит от степени и важности влияния нормируемого фактора на конкретное функциональное свойство изделия или его составных узлов и деталей. В данной статье речь идет о нормировании шероховатости поверхностей деталей приборов и машин и связанных с ним проблемах.

Ключевые слова: шероховатость поверхностей, влияющие факторы, технологическое обеспечение, контроль, оптимизация шероховатости.

Очевидно, что если какой-либо фактор оказывает существенное влияние на эксплуатационное свойство производимого изделия, то это влияние нужно оптимизировать и нормировать в техдокументации на серийную продукцию. Так обычно и поступают. Например, для нас привычно нормирование марок материалов и особых их качеств, компонентов геометрической точности и т. д. Нормируем мы и шероховатость поверхностей деталей, а точнее, в соответствии с ГОСТ 2789-73, параметры шероховатости, чаще всего Яа или Я2.

Возникают минимум два вопроса:

• то ли мы нормируем?

• оптимизируем ли мы шероховатость поверхностей для конкретных эксплуатационных свойств этих поверхностей?

В результате анализа первого вопроса приходится делать печальный вывод о бессмысленности такого нормирования. Это объясняется тем, что никакой параметр не предопределяет никакого свойства поверхности и не может предопределять. Да и сам профиль поверхности не исключает своего многообразия при конкретном значении любого параметра. Приведем известный пример (рис. 1).

Все гостовские параметры, включая t.p на средней линии, абсолютно одинаковы, поэтому, нормируя любой параметр, получаем совершенно непредсказуемый микрорельеф

при точном обеспечении пронормированного параметра.

Продемонстрируем преимущество предложенного много лет назад [1] графического критерия (рис. 2), который для профилей, изображенных на рис. 1, отличается так же сильно, как и сами профили.

Такой же удручающий результат дает анализ второго вопроса. Как уже давно доказано, оптимизация шероховатости поверхности для конкретного эксплуатационного свойства требует выполнения четырех условий [7]:

• нужно знать оптимальную шероховатость для интересующего изготовителя функционального свойства поверхности;

• нужно точно задать (нормировать) известную оптимальную шероховатость на чертеже детали;

• нужно иметь возможность технологически обеспечить при изготовлении детали заданную на чертеже шероховатость;

т--

т

Рис. 1. Профили двух зеркально противоположных поверхностей

№ 2 (86)/2015

НОВЫЕ МАТЕРИАЛЫ И ТЕХНОЛОГИИ ПРОИЗВОДСТВА

• нужно иметь возможность быстро, точно и с приемлемыми экономическими затратами проконтролировать полученную при изготовлении детали шероховатость.

Использование параметрических стандартов делает невыполнимым второе условие, так как для точного описания профиля поверхности требуется от трех (в простейшем случае) до двадцати пяти параметров.

Нелепость существующей ситуации доказана в десятках статей и докладов, опубликованных как в нашей стране, так и за рубежом, например [1—13]. Ни на одну статью или доклад не высказано ни одного критического замечания, но до сих пор ничего не слышно о внедрении разработанного нового метода оценки и контроля шероховатости поверхностей деталей приборов и машин. Никакого разумного объяснения данной ситуации найти невозможно.

Пренебрежение реальной оптимизацией шероховатости поверхностей для их конкретных свойств и необъяснимо, и убыточно, так как улучшение различных качественных показателей выпускаемой продукции только за счет этой оптимизации возможно в разы [4].

А в тех случаях, когда влияние шероховатости поверхности несущественно или не известно, зачем ее нормировать, обеспечивать и контролировать? Зачем и кому нужны эти бессмысленные затраты? Предлагается следующее:

• нормировать не параметры, а свойства поверхности, существенно зависящие от ее шероховатости;

• к настоящему времени доказано существенное влияние шероховатости поверхности всего на два десятка ее функциональных

W, %

Рис. 2. Плотности распределения ординат двух зеркально противоположных профилей, представленных на рис. 1:

— ординаты профилей; Ш — вероятности появления ординаты

Рис. 3. Эталонная плотность распределения ординат профиля с допуском на возможные ее отклонения

свойств, поэтому каждому такому функциональному свойству присвоить постоянный номер и проставлять его на знаке шероховатости вместо ничего не значащего параметра;

• на каждом предприятии для необходимых свойств поверхностей экспериментально построить эталоны в виде плотностей распределения ординат и углов наклона (тангенсов углов наклона) профилей, а лучше топогра-фий поверхностей для контроля серийной продукции (рис. 3).

В качестве эталонов можно также использовать кривые Аббота и функции распределения ординат и углов наклона (тангенсов углов наклона) профилей или топографий поверхности. Допуски, а также вид графического изображения кривой в качестве эталона будут зависеть, например, от степени важности этого свойства.

Литература

1. Валетов В. А. Возможные критерии оценки шероховатости обработанных поверхностей // Тр. ЛКИ. 1976. Вып. 108. С. 135-140.

2. Валетов В. А. О практической пригодности некоторых критериев для оценки шероховатости поверхности. В кн.: Технология корпусостроения, судового машиностроения и сварки в судостроении. Л.: ЛКИ. 1978. С. 62-65.

3. Валетов В. А. Использование новых критериев для оценки микрогеометрии поверхностей деталей машин. В кн.: Технологическое управление качеством обработки и эксплуатационными свойствами машин. Киев: Ин-т сверхтвердых материалов АН УССР, 1980. С. 23-25.

4. Валетов В. А. Влияние исходной микрогеометрии на коэффициент сопротивления качению и долговечность роликовых направляющих // Трение и износ. 1982. Т. III, № 5. С. 914-918.

5. Валетов В. А. Влияние фильтрации профиля на правильность оценки зависимости функциональных свойств поверхности от ее микрогеометрии. В кн.: Вопросы изготовления, сварки и монтажа судостроительных конструкций. Л.: ЛКИ, 1982. С. 144-149.

№ 2(86)/2015

ИАбшткд

НОВЫЕ МАТЕРИАЛЫ И ТЕХНОЛОГИИ ПРОИЗВОДСТВА

6. Валетов В. А. Изменение микрогеометрии поверхностей трения деталей цилиндро-поршневой группы судовых дизелей в процессе их работы / / Трение и износ. 1983. Т. 4, № 6. С. 1104-1107.

7. Валетов В. А. Оптимизация микрогеометрии поверхностей деталей в приборостроении. Л.: ЛИТМО, 1989. 100 с.

8. Валетов В. А. Целесообразность изменения стандарта на шероховатость поверхностей деталей // Машиностроение и автоматизация производства: межвуз. сб. СЗПИ. 1997. № 6. С. 118-121.

9. Валетов В. А., Иванов С. Ю. Проблемы комплексной оценки и контроля характеристик поверхностного слоя деталей машин и приборов. Фундаментальные и

прикладные проблемы теории точности процессов, машин, приборов и систем. СПб., 2002. С. 164-167.

10. Мусалимов В. М., Валетов В. А. Динамика фрикционного взаимодействия. СПб.: СПбГУ ИТМО, 2006. 191 с.

11. Waletow W., Staufert G. Beobachtungen beim Rauheitmessen // Technische Rundschau. 1980. N 50/51. S. 16.

12. Waletow W., Staufert G. Moderne Methoden der Oberflaechenforschung // Technische Rundschau. 1981. N 10. S. 5-7.

13. Valetov W.A., Grabow J. Neue Verfahren auf dem Gebiet der Analyse und Kontrolle der Oberflaechenmikro-geometrie. 41. Internationales wissenschaftliches Kolloquium. 1996. Band 2. S. 622-625.

Издательство «Политехника» предлагает

Справочник конструктора : Справочно-методическое пособие / Под ред. И. И. Матюшева. — СПб.: Политехника, 2006. — 1027 с. : ил. ISBN 5-7325-0552-0 Цена: 1520 руб.

Справочник конструктора, подготовленный коллективом ведущих специалистов различных отраслей, является справочно-методическим пособием для конструкторов всех категорий. В справочнике приведены рекомендации по методам конструирования в соответствии с современным техническим уровнем, требования к конструкциям по эргономике, надежности, технологичности и т. п. Излагаются методы расчета и этапы конструирования основных узлов машин — исполнительных органов, приводов, передач и несущих конструкций. Приводятся справочные данные по системам подачи жидкостей, газов, арматуре, по видам подвижных и неподвижных соединений, допускам, посадкам. Даются характеристики и основные свойства различных конструкционных материалов — сталей, чугунов, цветных металлов, пластмасс, композиционных материалов и других.

В справочник включены разделы по динамике машин, системам автоматики, конструкциям узлов электрооборудования и вопросы автоматизированного проектирования с использованием ЭВМ. В отдельном разделе даны различные справочные материалы по выполнению типовых элементов деталей и оформлению чертежей.

Принимаются заявки на приобретение книги по издательской цене. Обращаться в отдел реализации по тел.: (812) 312-44-95, 710-62-73, тел./факсу: (812) 312-57-68, e-mail: sales@polytechnics.ru, на сайт: www.polytechnics.ru.

И

№ 2(86)/2015