CC BY
120
УДК 681.3.06:519.24
ШЕРОХОВАТОСТЬ ОБРАБОТАННОЙ ПОВЕРХНОСТИ
Ю.С. Скрипченко
В статье рассматриваются различные подходы по оценке наиболее важного параметра качества поверхности. Шероховатость обработанной поверхности, влияя на эксплуатационные свойства этой поверхности, является одним из важнейших параметров для всестороннего исследования
Ключевые слова: качество, поверхность, шероховатость, модель
На сегодняшний день существует множество методов оценки качества обработанных поверхностей машиностроительных деталей.. Эти методы в основном опираются на показатели отклонения формы, волнистости и шероховатости. Под шероховатостью понимается совокупность неровностей поверхности с относительно малыми шагами в пределах стандартного участка (размер сторона квадрата от 10 мкм до 1 мм). Шероховатость относится к микрогеометрии поверхности, отклонения формы -к макрогеометрии; волнистость занимает между ними промежуточное положение. Макро-геометрические отклонения рассматриваются на больших участках реальной поверхности деталей и характеризуют точность детали (кону-сообразность, овальность, вогнутость и др.) .
Поверхность обработанной детали отличается от заданной чертежом микро- и макрогео-метрическими отклонениями. Микрогеометри-ческие отклонения определяют шероховатость поверхности, макрогеометрические - характеризуют волнистость и отклонения формы. Между этими видами погрешностей нет четкого физического различия, однако условно их можно разделить по отношению шага S к значению отклонения А от номинального контура. Неровности, для которых отношение S/А < 40, относят к шероховатости, при 1000 > S/А > 40 - к волнистости, при S/А > 1000 - к отклонениям формы. Шероховатость поверхностей регламентируется ГОСТ 2789
Несмотря на исключительно малые размеры неровностей, составляющих шероховатость, они оказывают существенное влияние на самые разнообразные эксплуатационные свойства деталей:
• трение и износ;
• контактные деформации;
• коррозийную стойкость;
Скрипченко Юрий Степанович - ВГТУ, канд. техн. наук, профессор, e-mail: skripch@yandex.ru
• концентрацию напряжений и усталостную прочность;
• ударную прочность;
• вибрационную активность;
• обтекаемость жидкостями и газами;
• герметичность соединений;
• прочность неподвижных прессовых соединений;
• запыляемость поверхностей;
• электроконтактное сопротивление;
• отражение электромагнитных волн от поверхности;
• пушение нитей в текстильных машинах и качество тканей;
• теплопроводность и радиационные свойства;
• магнитные свойства;
• прочность и качество покрытий, а также на многие другие свойства поверхностей.
Влияние шероховатости на процессы трения и износа имеет очень существенное значение для экономики, так как ремонт и восстановление изношенных деталей обходятся нередко дороже, чем изготовление новой машины.
Существует множество методов измерения параметров шероховатости поверхности детали:
• интерференционный метод;
• метод светового сечения и теневой проекции;
• метод слепков (используется совместно с растровым);
• рефлектометрический метод (интегральная оценка);
• растровый метод;
• щуповой метод (механическое измерение);
• метод ощупывания световым лучом.
Получение параметров шероховатости, как
правило, происходит в два этапа: получение модели части исследуемой поверхности (профилограмма, микрофотография, микрокарта) и осуществление измерений по этой модели. Из всех перечисленных методов наиболее подхо-
дящими для проведения комплексных исследований микрорельефа обработанной поверхности являются растровый метод и метод ощупывания световым лучом. Они позволяют на первом этапе получить модель поверхности, которая обеспечивает неоднократное вычисление параметров шероховатости, позволяет получить большой набор профилограмм, накапливать и систематизировать данные о поверхности при помощи компьютера.
Кроме того, современные компьютеры позволяют осуществлять очень качественную визуализацию любых трёхмерных моделей. Это выводит исследование поверхности обработанного материала на качественно новый уровень. Идея состоит в том, чтобы исследователь мог видеть не только набор профилей и микрокарт, но и трёхмерную модель, которая является максимально точной (насколько позволяют измерительные средства) копией реальной поверхности. Объемное изображение микрорельефа дает лучшее представление о структуре реальной поверхности, позволяя визуально оценить измеренные параметры. Возможность изменять угол и точку обзора, местоположение в виртуальном трёхмерном пространстве, параметры проекции, масштаб модели обеспечивают пользователю дополнительную свободу.
Рельеф поверхности детали под микроскопом напоминает земной ландшафт, поэтому задача генерации модели ландшафта не ограничивается рамками микропространства, и решение этой задачи получило широкое распространение в геоинформационных системах (ГИС) различного рода. (рис. 1 и рис. 2).
Рис. 1. Фотография отработанной поверхности Воронежский государственный технический
Рис. 2. Модель обработанной поверхности
Объединив эти технологии, получаем в сумме мощный комплекс, предназначенный для анализа микрогеометрических параметров обработанной поверхности.
На данный момент существует не так много приложений, которые реализуют этот подход. О многих из них практически ничего неизвестно, что серьёзно затрудняет исследования в данной области. Одним из самых ярких примеров подобных программ является АНсопа МеХ. Это комплекс, предназначенный для исследования поверхностей, полученных с помощью снимков растрового электронного микроскопа (РЭМ). К достоинствам этого комплекса следует отнести обширность сфер применения, универсальность, удобство использования. К недостаткам - высокая цена копии приложения и технической поддержки, высокие требования к аппаратному обеспечению.
Литература
1. Скрипченко Ю.С. Оценка топографических параметров поверхности. Материалы VI междун. науч.-мет. конф. Информатика: проблемы, методология, технологии. - Воронеж: ВГУ, 2006. с.404-408.
2. Скрипченко Ю.С. Анализ формы обработанных поверхностей. Материалы VII междун. науч.-мет. конф. Информатика: проблемы, методология, технологии. - Воронеж: ВГУ, 2007. с.383-385.
3. Программирование игр для Windows / А. Ламот -второе издание - М.: Вильямс, 2003. - 876 с.
4. ОкеСХ 7.0 для программистов / Д. Гончаров , Т. Салихов, Спб.: Питер, 2001. - 355 с.
5. Компьютерная графика / Е. В. Шикин, А. В. Бо-ресков - М.: ДИАЛОГ-МИФИ, 1995. - 426 с.
университет
ROUGHNESS OF THE PROCESSED SURFACE Yu.S. Skripchenko
In article various approaches are considered according to the most important parameter of quality of a surface. A roughness of the processed surface, influencing operational properties of this surface, is one of the major parameters for comprehensive investigation
Key words: quality, surface, roughness, model
