Шероховатость — это микронеровности поверхности, остающиеся после обработки. Она влияет на трение, износ, усталостную прочность, герметичность, посадку и внешний вид. Параметры и термины шероховатости устанавливает ГОСТ 2789, а правила нанесения обозначений на чертёж — ГОСТ 2.309. Для конструктора шероховатость — такой же управляемый параметр, как и допуск размера: назначенная избыточно «гладкая» поверхность добавляет финишных операций и денег, а недостаточно гладкая — рискует функцией.
Разберём, какими параметрами описывают шероховатость, как их читать на чертеже, какие значения реально дают процессы обработки и как назначать чистоту по функции поверхности.
Параметры Ra и Rz
ГОСТ 2789 определяет несколько параметров; на практике чаще всего применяют два. Ra — среднее арифметическое отклонение профиля: среднее значение абсолютных отклонений точек профиля от средней линии на базовой длине. Rz — высота неровностей профиля по десяти точкам (сумма средних высот пяти наибольших выступов и пяти наибольших впадин). Ra — самый распространённый и устойчивый параметр, его удобно мерить профилометром. Rz применяют там, где важна именно высота отдельных неровностей, и на грубых либо очень тонких поверхностях, где Ra менее показателен.
- Ra — усреднённая «гладкость», основной параметр для большинства чертежей.
- Rz — высота неровностей по десяти точкам, для контроля пиков и впадин.
- Чем меньше число в мкм, тем более гладкая поверхность.
- Грубо: Rz ≈ 4×Ra для типовых обработанных поверхностей (соотношение ориентировочное).
Обозначение шероховатости на чертеже
По ГОСТ 2.309 знак шероховатости — это «галочка» с указанием параметра и его значения. Базовый знак без уточнения способа обработки применяют, когда метод не нормируется. Знак с горизонтальной полкой (контур образования поверхности обработкой со снятием слоя) означает обязательную обработку резанием. Знак с кружком означает поверхность, образованную без снятия слоя (литьё, прокат, штамповка) с сохранением исходного состояния. Значение записывается как Ra 1,6 или Rz 6,3; единая шероховатость всех поверхностей выносится в правый верхний угол чертежа.
Какие значения дают процессы
Каждому процессу соответствует экономически достижимый диапазон шероховатости. Требование «глаже» обычно означает дополнительную операцию.
| Процесс | Ra типовая, мкм | Применение |
|---|---|---|
| Черновое точение/фрезеровка | 6,3–12,5 | Нерабочие поверхности |
| Чистовое точение/фрезеровка | 1,6–3,2 | Общие рабочие поверхности |
| Тонкое точение, развёртывание | 0,8–1,6 | Сопряжения средней точности |
| Шлифование | 0,2–0,8 | Посадки, направляющие, уплотнения |
| Хонингование, полирование | 0,05–0,2 | Гильзы, плунжеры, зеркала |
| Доводка, суперфиниш | 0,012–0,05 | Прецизионные пары трения |
Как назначать шероховатость по функции
Привязывайте Ra к работе поверхности. Уплотняемые и герметизируемые поверхности под прокладку или кольцо требуют Ra 0,8–1,6 мкм. Посадочные поверхности под подшипники и точные сопряжения — Ra 0,4–0,8 мкм. Трущиеся пары — от Ra 0,2 мкм и глаже, иначе быстрый износ. Нерабочие и наружные поверхности — Ra 3,2–6,3 мкм, этого достаточно. Под покрытие учитывайте, что гальваника и анодирование почти не меняют шероховатость, а порошковая окраска её скрадывает, поэтому жёсткая чистота под краску бессмысленна.
Шероховатость назначают там, где поверхность работает: уплотняет, трётся, садится по посадке. Требовать зеркало на детали, которую никто не видит и которая ничего не уплотняет, — значит оплачивать лишние операции.
Связь с допусками и контролем
Шероховатость и квалитет согласованы: точную посадку IT6–IT7 невозможно стабильно выдержать на поверхности Ra 6,3 мкм — микронеровности «съедают» поле допуска и портят контакт. Поэтому грубая чистота на точном размере нелогична, как и зеркальная чистота на грубом. Контроль шероховатости ведут профилометром или сравнением с образцами шероховатости; чем глаже требование, тем дороже контроль. В расчёте МЕТГЕН класс чистоты задаётся в конфигураторе и влияет на цену через объём финишных операций.