Chropowatość powierzchni

Autor mechanika-obrobka.pl


Napisane 2017-09-30 21:27:24


Chropowatość powierzchni

Chropowatość powierzchni teoria

Chropowatość powierzchni jest – ogólnie mówiąc – cechą każdego ciała stałego, a dokładniej cechą opisującą jego powierzchnie zewnętrzne. Jest ona ściśle powiązana z obróbką skrawaniem, ponieważ to rodzaj wykonywanej obróbki i dobrane parametry skrawania decydują o uzyskanej chropowatości powierzchni.

Nic w naszym życiu nie jest i nie będzie idealne. Wyobraźmy sobie, że po operacji toczenia wałka, jego powierzchnia zewnętrzna ma być idealnie ‘prosta’.

chropowatośc danej powierzchni

W rzeczywistości (nawet jeśli nie widzimy tego własnym okiem) uzyskana powierzchnia posiada pewne nierówności. Zbiór wszystkich nierówności powierzchni nazywa się strukturą geometryczną powierzchni. I wyróżnić w niej można (pokazane w dużym powiększeniu i uogólnieniu):

błędy wykonania powierzhcni

1 – profil powierzchni 2 – profil kształtu 3 – falistość 4 – chropowatość

Przyczyną powstania odchyłki kształtu (2) może być np. ugięcie przedmiotu, zużycie elementów obrabiarki (np. prowadnice czy łożyska). Falistość (3) może powstać w wyniku drgań narzędzia lub drgania całej maszyny. Natomiast przyczyną powstawania złej (zbyt dużej) chropowatości (4) może być kształt krawędzi skrawającej, źle dobrana prędkość posuwu, tworzenie się wióra odpryskowego czy odkształcenie powierzchni spowodowane rodzajem obróbki (np. cięcie strumieniem wodnym).

Struktura geometryczna powierzchni jest analizowana w przekrojach – profilach powierzchni. W przypadku występowania kierunkowości – wykorzystuje się profile poprzeczne, które są prostopadłe do śladów obróbki.

Do definicji parametrów chropowatości stosuje się wiele pojęć, najważniejsze nich to:

  • linia odniesienia – linia w stosunku do której określa się parametry profilu,
  • odchylenie profilu – odległość między punktem profilu a linią odniesienia,
  • odcinek elementarny – na nim definiuje się parametry chropowatości powierzchni,
  • odcinek pomiarowy – obejmuje najczęściej pięć odcinków elementarnych,
  • linia średnia profilu chropowatości,
  • linia wzniesień profilu,

Profil chropowatości

Powstaje w procesie filtracji, która ma na celu wyeliminowanie długofalowych fragmentów badanego profilu.

profil chropowatości
Profil chropowatości z oznaczeniami - przykład

Dla projektanta danego elementu lub osób wykonującej jego obróbkę najbardziej istotnymi parametrami są właśnie Ra i Rz. Czyli największa wysokość profilu oraz jego średnia arytmetyczna. I to najczęściej tych dwóch oznaczeń wykorzystuje się do opisywania chropowatości danych powierzchni.

Badania chropowatości można wykonywać np. według normy DIN EN ISO 4288, według niej parametry danej powierzchni określa się na podstawie średniej arytmetycznej pomiarów pięciu odcinków elementarnych. W Polsce często wykonywane są pomiary chropowatości powierzchni według normy PN-87/M-04251, która zawiera znormalizowane wartości parametrów takich jak długość odcinka elementarnego, wartości Ra, Rz i inne.

Rodzaj obróbki a chropowatości powierzchni

Tabela poniżej przedstawia przykładowy wpływ rodzaju obróbki na chropowatość powierzchni  - wartości parametru Ra.

Rodzaj obróbki

Wartość Ra [µm] dla obróbki

dokładnej

normalnej (od-do)

zgrubnej (max.)

Kształtowanie wstępne

odlewanie ciśnieniowe

-

0,8-30

-

spiekanie normalne

-

0,4-1,6

-

Obróbka bez ubytkowa

wyciskanie

0,8

3,2-12,5

25

kucie matrycowe

0,8

2,5-12,5

25

wytłaczanie

0,8

3,2-12,5

25

walcowanie

0,025

0,06-1,6

2

Obróbka ubytkowa

wiercenie w pełnym materiale

1,6

6,3-12,5

25

pogłębianie

0,8

1,6-6,3

12,5

rozwiercanie dokładne

0,2

0,8-2

6,3

toczenie wzdłużne

0,2

0,8-12,5

50

toczenie poprzeczne

0,4

1,6-12,5

50

frezowanie czołowe

0,4

1,6-12,5

25

gładzenie o krótkim skoku

0,006

0,02-0,17

0,34

gładzenie o długim skoku

0,006

0,13-0,65

1,6

docieranie

0,006

0,025-0,2

0,21

docieracie polerujące

-

0,005-0,035

0,05

szlifowanie

0,012

0,2-0,8

6,3

Jak widać, tylko poszczególne rodzaje obróbki ubytkowej pozwalają na uzyskanie bardzo małych wartości chropowatości powierzchni.

Oznaczenie chropowatości powierzchni na rysunkach technicznych

Na rysunkach technicznych chropowatość powierzchni jest oznaczana odpowiednim symbolem. Symbole mogą się od siebie różnić – wtedy różnią się też ich znaczenia.

oznaczenie chropowatości

a – parametr powierzchni, podany w µm, długość elementarnego odcinka pomiarowego,
b – drugi wymóg jakości, c – rodzaj obróbki, d – symbol określający kierunek śladów po obróbce, e – naddatek na obróbkę w mm

Dzięki symbolowi chropowatości, możemy określić również kierunek śladów obróbki (d). Jeżeli zależy nam, żeby powierzchnia danego detalu nosiła ślady obróbki w danym kierunku – możemy to określić na rysunku technicznym. Poniżej tabela przedstawiająca jak wyglądają poszczególne symbole określające kierunek śladów obróbki oraz jak odnoszą się do danej powierzchni.

oznaczenie chropowatości

oznaczenie chropowatości

Powierzchnia stali o bardzo dużej chropowatości
Powierzchnia stali o bardzo dużej chropowatości

Przykłady oznaczenia chropowatości na rysunkach technicznych

przykładowe oznaczenia chropowatości powierzchni na rysunku technicznym