Прибор для измерения шероховатости поверхности металла

1 Введение

Приступая
к проектированию изделия, конструктор
должен уста­новить параметры его
изготовления, одним из которых яв-ляется
ше­роховатость поверхности.

Шероховатость
поверхности влияет на прочность деталей,
раз­меры зазоров и натягов, плотность
и герметичность соедине-ния, от­ражательную
способность поверхности, точность
изме-рения деталей и т.д., приводит к
повышенному износу поверх-

ностей
и увеличению
трения.

Цель
работы:

1)
изучить основные правила выбора
параметров шерохо-ватости и обозначения
параметров шероховатости на чертежах;

2) ознакомиться с
методами измерений шероховатости.

Поверхность почвы

Шероховатость поверхности почвы (SSR) относится к вертикальным изменениям, присутствующим в микро- и макрорельефе поверхности грунта, а также к их стохастическому распределению. Существует четыре различных класса SSR, каждый из которых представляет характерную вертикальную шкалу длины:

• первый класс включает изменения микрорельефа от отдельных зерен почвы до агрегатов порядка 0,053–2,0 мм;
• второй класс состоит из вариаций почвенных комков от 2 до 100 мм;
• третий класс шероховатости поверхности почвы — это систематические перепады высот из-за обработки почвы, называемые ориентированной шероховатостью (ОШ), в диапазоне от 100 до 300 мм;
• четвертый класс включает в себя планарную кривизну или макромасштабные топографические особенности.

Два первых класса объясняют так называемую микрошероховатость, которая, как было показано, в значительной степени влияет на событие и сезонную шкалу в зависимости от количества осадков и обработки почвы соответственно. Микрошероховатость чаще всего определяется количественно с помощью случайной шероховатости, которая, по сути, является стандартным отклонением данных о возвышении поверхности слоя вокруг среднего значения высоты после коррекции на уклон с использованием плоскости наилучшего соответствия и устранения эффектов обработки почвы в отдельных показаниях высоты. Воздействие осадков может привести к ухудшению или увеличению микрошероховатости, в зависимости от начальных условий и свойств почвы.

На шероховатых поверхностях грунта действие отрыва дождевых брызг имеет тенденцию сглаживать края шероховатости поверхности почвы, что приводит к общему снижению RR. Однако недавнее исследование, в котором изучалась реакция гладких поверхностей почвы на количество осадков, показало, что RR может значительно увеличиться при малых начальных масштабах микрошероховатости порядка 0-5 мм. Также было показано, что увеличение или уменьшение согласовано между различными показателями SSR.

Методы и приборы для измерения шероховатости

Существуют два основных метода, позволяющих определить шероховатость поверхности изделия — оптический и механический.

Механический метод (щуповой) основан на работе специального прибора профилометра. Это достаточно дорогое и хрубкое устройство. Одно из его недостатков – это непосредственный контакт с поверхностью. Это может привести к появлению царапин на поверхности исследуемой детали, а в результате прибор может неточно оценить наличие шероховатостей.

Оптический метод позволяет исследовать поверхность бесконтактным способом. Такие устройства считывают информацию о наличии шероховатости благодаря отражению света от поверхности детали. При чем, считанная информация автоматически обрабатывается с помощью компьютера. Реализация оптических методов не требует больших финансовых вложений, высокой точности, каких-либо сложных оптических или механических устройств. Обработка данных компьютером существенно ускоряет процесс, поэтому оптические методы измерения шероховатости могут быть применены в условиях непрерывного производства.

Ниже представлена работа двух приборов, использующих оптические методы для измерения шероховатости:

1. Принцип работы прибора I

Это устройство использует в своей работе метод микроинтерференции. При измерении на шероховатой структуре поверхности образуются помехи. Направление шероховатых участков совпадает с направлением помех. Если диапазон частот этих помех совпадает с частотой встречаемости шероховатостей, свет отражается от неровностей, показывая минимальную и максимальную интенсивность. Благодаря изменению диапазона частоты помех и синхронного измерения интенсивности светового отражения от неровной поверхности можно получить интерференционную картину шероховатости, ориентируясь на максимальную или минимальную интенсивность светового отражения.

1. Принцип работы прибора II

Это устройство использует в своей работе метод светового сечения. Световой луч из точечного источника скользит по неровной поверхности и отражается от нее. С помощью отраженного светового луча можно определить размер и распространение неровностей. Для определения размера шероховатостей необходимо сравнить интенсивность светового отражения в зеркальном и любом другом направлениях.

Классификация поверхностей

При определении характеристики поверхностного слоя материала необходимо провести классификацию:

1. Рабочие поверхности, имеющие сопряжение с изменением местоположения в ходе осуществляемого процесса, по отношению друг к другу (механизмы двигателей, насосов и т. д.). Детали, используемые в механизмах обязательно должны обрабатываться с высокой точностью, а показатели соответствовать  величинам  Ra=2,5-0,16 мкм, Rz=10-0,8 мкм.
2. Установочные поверхности – детали находятся в соприкосновении, но по отношению друг к другу неподвижны. Подлежат обработке и должны соответствовать показателям Ra=20-2,5 мкм, Rz=80-10 мкм.
3. Ограничительные и соединительные поверхности – элементы служащие ограничением для работающих механизмов (корпуса приборов, станков и т. д.). Данные поверхности в зависимости от требований могут подвергаться обработке, параметры соответствуют Ra=20-2,5 мкм, Rz=80-10 мкм.
4. Поверхности, требующие специальной обработки (детали внешних корпусов механизмов, агрегатов). Параметры шероховатости должны соответствовать Ra=5,0-1,25 мкм, Rz=20-6,3 мкм. Особо стоит отметить требования, предъявляемые к органам управления механизмов, приборов у которых показатели должны, находится на уровне Ra=0,63-0,08 мкм, Rz=3,2-0,4 мкм.

5. Используя данные качества поверхности, получаемые при различных методах обработки можно выстраивать технологическую цепочку, обеспечивающую наибольшую эффективность и сокращение времени обработки деталей.

Нормативные данные также содержатся в ГОСТ 2.309-73 согласно,  которому наносятся обозначения на чертежи и   содержат характеристики  поверхностей по установленным правилам  и обязательны  для всех промышленных предприятий. Необходимо также учитывать, что знаки и их форма, наносимые на чертежи должны иметь установленный размер с указанием числового значения неровности  поверхности. Регламентируется высота знаков, указывается вид обработки.

ГОСТ 2.309-73 Обозначение шероховатости поверхностей

1 файл   973.51 KB

Знак имеет специальный код, который расшифровывается следующим образом:

• первый знак – характеризует тип обработки исследуемого материала (точение, сверление,  фрезерование и т.д.);
• второй знак — обозначает, что поверхностный слой материала не подвергался обработке, а образован путем  ковки, литья, прокатки;
• третий знак – показывает, что вид возможной обработки не регламентируется, но должен соответствовать  Ra или Rz.

В случае отсутствия знака на чертеже,  поверхностный слой  не подвергается специальной обработке.

На производстве используют два вида воздействия на верхний слой:

• с помощью частичного удаления верхнего слоя обрабатываемой детали;
• без удаления верхнего слоя детали.

При удалении верхнего слоя материала в основном используется специальный инструмент, предназначенный для выполнения определенных действий – сверления, фрезерования, шлифования, точения, и т. д. В ходе обработки происходит нарушение верхнего слоя материала с образованием остаточных следов от используемого инструмента.

Когда применяется обработка без удаления верхнего слоя материала – штамповка, прокат,  литье,  происходит смещение структурных слоев их деформация с принудительным созданием  «гладко-волокнистой»  структуры.

При конструировании и изготовлении деталей параметры неровностей  задает конструктор, основываясь на техническом задании определяющим характеристики изделия в зависимости от требований, предъявляемых к изготовляемому механизму, технологии используемой при производстве   и степени обработки.

Приборы контактного действия

Принципиальная схема контактного профилометра с индуктивным преобразованием сигнала включает в себя:

1. Щуп с алмазным наконечником.
2. Преобразователь.
3. Механизм перемещения щупа.
4. Усилитель электрического сигнала.
5. Аналогово-цифровой преобразователь.
6. Дисплей, либо стрелочный индикатор.
7. Датчики обратной связи, управляющие движением щупа.
8. Реле времени.
9. Переключатель диапазонов измерения.

Типовым представителем этого класса измерительной техники считается профилометр модели 296, которым можно замерить шероховатость плоских поверхностей. Основные технические характеристики устройства приведены ниже:

• Измерительный диапазон шероховатости, мкм – 0,02…10,0;
• Количество рабочих диапазонов оценки – 3;
• Систематическая погрешность, % — 2;
• Параметр шага, мм – 0,004…2,5;
• Скорость отслеживания результата, мм/с – 1;
• Питание – от сети переменного тока.

Измеритель типа 296 и им подобные (например, модели 130) из-за больших  габаритов позволяют определять шероховатость изделий в условиях цеховых лабораторий.

Профилометром портативного типа, который работает по тому же принципу, является российский прибор модели ТR-100, включающий в себя пьезоэлектрический преобразователь. Он позволяет контроль шероховатости, если деталь имеет не только плоские, но и на выпуклые/вогнутые поверхности. Калибровка показаний для готовности прибора к работе производится узлом, встроенным в основную схему. ТR-100 обладает увеличенным диапазоном (0,05…50 мкм), но при тех же значениях производительности отличается несколько меньшей точностью — ±12 %.

Какие параметры шероховатости существуют

Существует свыше 8 параметров, которые характеризуют значение высоты неровностей поверхности. В статье мы разберем лишь самые востребованные, незнание которых будет значительным пробелом для любого технического специалиста. Это Ra и Rz.Значение Rz показывает среднеарифметическое значение высоты, взятое по 10 точкам поверхности. Это означает, что в измерении участвовали только 5 подъемов и 5 впадин. Весь остальной «горный массив» в расчет не принимался. В системе СИ Rz измеряется в микрометрах.

Ra является также среднеарифметическим показателем высоты шероховатости. От Rz его отличает то, что в расчет берется не 10 точек, а все. По этой причине параметр Ra более точно отображает неровность поверхностей и считается более предпочтительным.

Помимо Ra и Rz стоит упомянуть о еще одном параметре, близкий по смыслу вышеупомянутым. Это Rmax. Он отображает высоту неровностей поверхности только по ее максимальным точкам. По наибольшей высоте и наименьшей впадине. В нынешнее время Rmax не используется в силу своей грубой точности.

Измерение 

Шероховатость меряют двумя способами: качественным и количественным. Качественный метод оценки неровностей поверхности больше подходит непосредственно для производственников. В тех ситуациях, когда глубокий анализ не целесообразен или на него нет банально времени. Данный способ носит более грубый характер и заключается в сравнении гладкости исследуемой поверхности с неким эталоном на ощупь.

Эталон представляет собой небольшую металлическую плитку с габаритными размерами 30х30 мм и толщиной 5 мм. Он имеет определенное значение Ra и Rz, является образцом по которому сравнивают качество поверхности. Такие плиты собирают в наборы с указанием напротив каждой позиции значение шероховатости.

Количественный метод более точен и требует для своего осуществления специального оборудования. Это могут быть профилометры, профилографы и двойные микроскопы. По исследуемой поверхности проводят подключенным к приборам стержень с алмазным наконечником, высокочувствительным к перемещениям. Этот стержень полностью повторяет форму поверхностей и передает ее размеры на экран или ленту профилограммы. Дальше, по полученным данным лаборант делает точное заключение о значение шероховатости и передает ее службе качества.

Какие виды поверхностей существуют

Для обеспечения взаимозаменяемости и унификации производства, параметры шероховатости объединяют в классы. Всего существует 14 их разновидностей. Каждому классу присвоено определенное значение Ra и Rz. Самый точный класс – четырнадцатый, самый грубый – первый. По этой причине поверхности также подверглись классификации. В производстве встречаются следующие их виды:

• Установочные поверхности, неподвижные относительно друг друга, к которым не предъявляются требования по герметичности. Для них значение Ra составляет 2,5-20 мкм.
• Рабочие поверхности, которые перемещаются друг относительно друга. Сюда входят соединения типа поршень-цилиндр, которые часто можно встретить в устройствах разнообразных двигателей и насосов. Ra для них равняется 0,16-2,5 мкм.
• Ограничительные и соединительные поверхности. Под этим подразумеваются элементы, необходимые для крепления и сборки. Это всевозможные корпуса, фиксаторы и прочие механизмы. Ra для них колеблется в пределах 2,5-20 мкм.
• Специальные поверхности. Здесь, главным образом, имеются ввиду органы управления. Обработка таких поверхностей крайне высока с их значением Ra 0,63-0,08 мкм.

Параметры шероховатости

Для того чтобы проводить измерения шероховатости поверхности следует учитывать то, какой параметр при этом учитывается. Проводимый контроль предусматривает проверку совокупности неровностей, которые образуют рельеф на определенном участке.

Рассматривая поверхность определяется шероховатость, которая обозначается R_z или R_a. Шероховатость R_z – показатель 5-ти наиболее возвышенных точек, с которых берутся усредненные значения. Контроль проводят в пределе линии АВ. Шероховатость R_a представляет собой средний показатель арифметических абсолютных значение, которые касаются отклонения профиля поверхности от средней линии в пределах измеряемой базы.

Профилометр ПМ-80 МИКРОТЕХ.

Поверхность оценить визуально для определения всех вышеприведенных показателей практически не возможно. Визуальный способ неприменим в промышленности или в другой производственной деятельности, следует рассматривать особенности инструментального метода определения шероховатости, так как он позволяет определить нужные показатели с высокой точностью.

★

Перепечатка воспрещена Издательство стандартов, 1986

2—2385

1. ТИПЫ

1.1. В зависимости от назначения устанавливают два типа профил ографов-профилометров:

I — для лабораторных работ (универсальные);

II — для послеоперационного контроля.

1.2. Профилографы-профилометры с различными вариантами исполнения должны отвечать модульному принципу построения, обеспечивающему путем сопряжения различных модулей измерение шероховатости разнообразных форм поверхностей, в том числе прямолинейных, криволинейных различной конфигурации, расположенных в труднодоступных местах (пазах, глухих отверстиях) и т. п.

Допускается изготовление профилографов и профилометров в виде отдельных приборов.

Профилографы-профилометры всех типов должны функционировать как при подвижном, так и при неподвижном датчике.

1.3. В зависимости от числовых значений параметров нормируемых метрологических характеристик устанавливают две степени точности профилографов-профилометров; 1 и 2.

2. ОСНОВНЫЕ ПАРАМЕТРЫ

2.1. Параметры ощупывающей системы профило г р а ф а-п рофияометра

2.1.1. Рабочая часть щупа должна соответствовать ГОСТ 18961—80.

2.1.2. Максимальные значения статического измерительного усилия и постоянной изменения измерительного усилия следует выбирать в зависимости от радиуса щупа. Они не должны превышать значений, указанных в табл. 1.

Таблица 1

Номинальное значение радиуса кривизны вершины щупа, мм	Максимальное значение статического измерительного усилия, Н	Максимальное значение постоянной изменения измерительного усилия» Н/м
0,002	0,0007	35
0,005	0,004	200
0,010

Допускается увеличение статического измерительного усилия до 0,016 Н для профилометров с наименьшим значением измеряемого параметра Ra не менее 2 мкм, для профилографов с наи

меньшим значением ординаты профиля не менее 1,5 мкм, а также для датчиков, предназначенных для измерений, при которых игла датчика не направлена вертикально вниз.

2Л.З. В профилографах-профилометрах, имеющих датчик с опорой на измеряемую поверхность, радиус кривизны рабочей части опоры в плоскости, перпендикулярной контролируемой поверхности и параллельной направлению движения датчика, должен быть не менее пятидесяти значений максимальной отсечки шага.

Пр имечание. Отсечка шага — значение длины волны, равное базовой длине и условно принимаемое в качестве верхней границы полосы пропускания профилометра.

2Л.4. Параметр шероховатости Rz рабочей поверхности опоры не должен превышать 0,1 мкм при базовой длние 0,08 мм.

2.1.5. Усилие воздействия опоры датчика на контролируемую поверхность не должно превышать 0,5 Н.

2.2. Параметры системы преобразования профилометра

2.2.1. Диапазон измерения параметра Ra: отношение верхнего предела измерения к нижнему должно быть не менее 2000 для приборов типа I и не менее 200 для приборов типа И.

2.2.2. Значение отсечек шага выбирают из ряда: 0,025; 0,08;

2.2.3. Набор отсечек шага должен обеспечивать измерение параметров шероховатости поверхности в диапазоне, установленном ГОСТ 2789—73.

2.2.4. Минимальное значение верхнего предела диапазона длины трассы ощупывания должно быть не менее 5 значений отсечек шага для данного профилометра.

2.2.5. Номинальную амплитудно-частотную характеристику (без учета влияния радиуса кривизны вершины щупа) определяют из уравнения

где К— длина волны синусоидального входного сигнала;

К_в — длина волны синусоидального вхрдиого сигнала, равная отсечке шага.

2.2.6. Номинальные значения и допустимые отклонения амплитудно-частотной характеристики от номинальной для дискретных

значений —приведены в табл. 2.

0,25; 0,8; 2,5; 8; 25,0 мм.

к

ном

Способы измерения

Показатель может быть измерен путем ручного сравнения с «компаратором шероховатости» (образец известной шероховатости поверхности), но в более общем случае измерение профиля поверхности выполняется с помощью профилометров. Они могут быть контактного типа (как правило, алмазный стилус) или оптическими (например, интерферометр белого света или лазерный сканирующий конфокальный микроскоп).

Однако контролируемая шероховатость часто может быть желательной. Например, глянцевая поверхность может быть слишком блестящей для глаз и слишком скользкой для пальца (хороший пример — тачпад), поэтому требуются контролируемые показатели. Шероховатость поверхности — это тот случай, когда амплитуда и частота очень важны.

Ее значение может быть рассчитано либо по профилю (линия), либо по поверхности (площадь). Параметр шероховатости профиля (Ra, Rq, …) встречается чаще. Параметры шероховатости площади (Sa, Sq, …) дают более значимые определения.

Основные правила, используемые для обозначения неровности поверхности на чертежах

Основные правила, которые необходимо использовать при выполнении чертежа:

1. На чертеже указываются все шероховатости поверхности для используемого материала без учета используемых методов.
2. Нанесение значений шероховатостей осуществляется на разрезах, которые имеют размер.
3. Знаки наносятся на всех видах линий используемых в чертеже.
4. При наличии у знака полки его местоположение определяется по отношении к основной надписи.
5. Если изделие имеет разрыв на чертеже, то производится маркировка только одной части изображения.
6. Если поверхностный слой требует использования обработки участков детали различного класса, то производится разделение с помощью сплошной линии.
7. В случае сокращения места необходимого для нанесения обозначений на чертеже возможно допустимое упрощение знаков.
8. При одинаковом значении шероховатости поверхности контура, значение наносится один раз.
9. При идентичности различных поверхностей с одинаковыми значениями шероховатости, допускается нанесение значений один раз.
10. Знаки, обозначающие неровности должны иметь толщину в 1.5 раза больше, чем нанесенные на изображение.
11. Условия, обозначающие направление поверхностей должны соответствовать стандартам.
12. Обозначение шероховатости поверхности производится с использованием общих правил.

Обозначения направления шероховатости поверхности на чертежах

Учитывая структуру материала, конструктор имеет возможность указать необходимые параметры, предъявляемые к качеству поверхностей. Причем характеристики могут указываться по нескольким параметрам с установкой максимально и минимального значения с возможными допусками.

ОСНОВНЫЕ ПАРАМЕТРЫ

2.1.
Параметры ощупывающей системы
профилографа-профилометра

2.1.1. Рабочая часть щупа должна
соответствовать ГОСТ 18961-80.

2.1.2.
Максимальные значения статического измерительного усилия и постоянной изменения
измерительного усилия следует выбирать в зависимости от радиуса щупа. Они не
должны превышать значений, указанных в табл. 1.

Таблица 1

Номинальное значение радиуса кривизны вершины щупа, мм	Максимальное значение статического измерительного усилия, Н	Максимальное значение постоянной изменения измерительного усилия, Н/м
0,002	0,0007	35
0,005	0,004	200
0,010

Допускается
увеличение статического измерительного усилия до 0,016 Н для профилометров с наименьшим
значением измеряемого параметра Ra не
менее 2 мкм, для профилографов с наименьшим значением ординаты профиля не менее
1,5 мкм, а также для датчиков, предназначенных для измерений, при которых игла
датчика не направлена вертикально вниз.

2.1.3.
В профилографах-профилометрах, имеющих датчик с опорой на измеряемую
поверхность, радиус кривизны рабочей части опоры в плоскости, перпендикулярной
контролируемой поверхности и параллельной направлению движения датчика, должен
быть не менее пятидесяти значений максимальной отсечки шага.

Примечание. При измерении
с отсечкой шага 2,5 мм и более предпочтительнее использовать вспомогательную
направляющую поверхность.

2.1.4.
Параметр шероховатости Rz рабочей поверхности опоры не должен
превышать 0,1 мкм.

2.1.3,
2.1.4. (Измененная редакция, Изм. № 1).

2.1.5.
Усилие воздействия опоры датчика на контролируемую поверхность не должно
превышать 0,5 Н.

2.2.
Параметры системы преобразования
профилометра

2.2.1. Диапазон измерения параметра Ra: отношение верхнего предела измерения к
нижнему должно быть не менее 2000 для приборов типа I, не менее 200 — для приборов типа II и не менее 100 — для приборов типа III.

(Измененная
редакция, Изм. № 1).

2.2.2.
Значение отсечек шага выбирают из ряда: 0,025; 0,08; 0,25; 0,8; 2,5; 8; 25,0
мм.

2.2.3. Набор отсечек шага должен обеспечивать
измерение параметров шероховатости поверхности в диапазоне, установленном ГОСТ 2789-73.

2.2.4.
Минимальное значение верхнего предела диапазона длин участков измерения должно
быть не менее пяти значений отсечек шага для данного профилометра. В случае
максимальных значений отсечек шага минимальное значение верхнего предела
диапазона длин участков измерения допускается не менее двух значений отсечек
шага.

2.2.5.
Номинальную амплитудно-частотную характеристику (без учета влияния радиуса
кривизны вершины щупа) определяют из уравнения

,                                                           (1)

где      К — длина волны синусоидального входного
сигнала;

            l_в
— отсечка шага.

2.2.4,
2.2.5. (Измененная редакция, Изм. № 1).

2.2.6.
Номинальные значения и допустимые отклонения амплитудно-частотной
характеристики от номинальной для дискретных значений l/l_в
приведены в табл. 2.

Таблица 2

l/lв	Kmin	Kном	Kmax
степень точности	степень точности
1	2	1	2
0,1	0,97	0,95	1,00	1,03	1,05
0,2	0,95	0,94	0,99	1,02	1,04
0,5	0,88	0,86	0,92	0,96	0,98
1,0	0,70	0,67	0,75	0,80	0,83
1,5	0,52	0,49	0,57	0,62	0,65

2.2.7.
Профилометр необходимо оснащать мерой (или комплектом мер), служащей для
настройки показаний прибора в процессе эксплуатации. Профиль меры должен быть близким
к трапецеидальному, параметр S_mмеры в направлении, перпендикулярном направлению рисок, не
должен превышать 0,25l_в.

2.3.
Параметры системы преобразования
профилографа

2.3.1. Диапазон номинальных значений
вертикального увеличения: отношение максимального увеличения к минимальному
должно быть не менее 1000 для профилографов типа I, не менее 100 — для профилографов типа II и не менее 50 — для профилографов типа III.

2.3.2.
Номинальные значения вертикальных увеличений выбирают из ряда: 10; 20; 50; 100;
200; 500; 1000 и т.д.

2.3.1,
2.3.2. (Измененная редакция, Изм. № 1).

2.3.3. Диапазон номинальных значений
горизонтального увеличения: отношение максимального увеличения к минимальному
должно быть не менее 50.

2.3.4.
Номинальные значения горизонтальных увеличений выбирают из ряда: 1; 2; 5; 10;
20; 50 и т.д.

2.3.5.
Номинальная амплитудно-частотная характеристика (без учета влияния щупа) должна
быть прямой линией, параллельной оси длин волн, в диапазоне длин волн, нижний
предел которого составляет 3 мкм.

2.3.6.
Допускаемые отклонения горизонтальных увеличений от номинальных значений не
должны превышать ± 5 % для профилографов 1-й степени точности и ± 10 % для
профилографов 2-й степени точности.

Что такое шероховатость поверхности?

Для
ответа на этот вопрос давайте задумаемся о том, как изготавливаются детали. В
любом случае, для того, чтобы придать исходному материалу вид детали,
изображенной на чертеже, его приходится отпиливать, отрезать, сверлить,
фрезеровать или гнуть. Гибка и прочие деформации нас сейчас не особо касаются,
а вот механические обработки, описанные выше, вполне.

При
отрезе материала поверхность, по которой проходит режущий инструмент, остается
отнюдь не гладкой, на ней будут зазубрины, царапины и прочие перепады. Это и
есть шероховатость поверхности. Они, конечно, не такие огромные, чтобы прямо
бросаться в глаза – их размер в районе нескольких микрометров. И эти размеры,
что не удивительно, четко обозначены в соответствующем ГОСТе. Это ГОСТ 2789-73
– «Шероховатость поверхности».

В этом стандарте есть графическое изображение тех неровностей, о которых идет речь.

Рисунок из Википедии, свободной энциклопедии

При
увеличении любой поверхности материала можно увидеть похожую картину. Исходя из
соотношений указанных на чертеже параметров неровностей можно вывести несколько
основных типов шероховатости, которые мы указываем на чертеже.

• Ra — среднее арифметическое отклонение
  профиля;
• Rz — высота неровностей профиля по десяти
  точкам;
• Рmax — наибольшая высота профиля;
• Sm — средний шаг неровностей;
• S — средний шаг местных выступов профиля;
• tp — относительная опорная длина профиля, где
  р – значения уровня сечения профиля.

При указании шероховатости на чертеже
предпочтительным является вариант Ra,
о чем нам и сообщает ГОСТ.

Рассмотрим
первые два варианта шероховатости Ra и Rz.

В случае с Ra численное ее выражение есть среднее арифметическое из абсолютных значений отклонений профиля в пределах базовой длины, и формируется оно по формуле:

где
l – базовая длина, n – число выбранных точек профиля на
базовой длине.

В случае с Rz берется сумма средних абсолютных значений высот пяти наибольших выступов профиля и глубин пяти наибольших впадин профиля в пределах базовой длины:

где
ypmi — высота i-го наибольшего выступа
профиля, yumi — глубина i-й наибольшей впадины профиля.

В ГОСТе есть табличка, где сведены все возможные значение шероховатостей Ra, и подчеркнуты предпочтительные.