Шероховатость поверхности Ra и Rz: ряд значений, обозначение на чертеже и как назначать

Что измеряет шероховатость

ГОСТ 2789-73 определяет шероховатость как совокупность неровностей поверхности с относительно малыми шагами, выделенную на базовой длине l. Волнистость и отклонения формы в неё не входят, дефекты вроде раковин и царапин — тоже, их нормируют отдельно.

Профиль сравнивают со средней линией m: она проведена так, что в пределах базовой длины среднее квадратичное отклонение профиля от неё минимально. Отклонение каждой точки профиля от этой линии обозначают y.

Параметры Ra и Rz

Стандарт устанавливает шесть параметров: Ra, Rz, Rmax, Sm, S и tp. Чаще всего на чертежах встречаются два первых, и Ra ГОСТ прямо называет предпочтительным.

Ra усредняет весь профиль, поэтому одна глубокая риска на него почти не влияет. Rz, наоборот, определяется двумя крайними точками. Rmax — та же сумма, но на всей длине оценки, а не на одной базовой длине.

Ряд значений и базовая длина

Числовые значения ГОСТ 2789-73 задаёт рядами. Для Ra ряд идёт от 100 до 0,008 мкм, предпочтительные значения в нём образуют ряд с удвоением: 100; 50; 25; 12,5; 6,3; 3,2; 1,6; 0,8; 0,4; 0,2; 0,1; 0,05; 0,025; 0,012 мкм. Для Rz и Rmax ряд — от 1600 до 0,025 мкм.

Базовую длину выбирают из ряда 0,01; 0,03; 0,08; 0,25; 0,8; 2,5; 8; 25 мм. Справочное приложение к ГОСТ связывает её с ожидаемой шероховатостью:

Если базовая длина соответствует этой таблице, на чертеже её не указывают. Указывают только нестандартную.

Обозначение на чертеже

ГОСТ 2.309-73 применяет три знака:

• основной знак — вид обработки конструктор не устанавливает;
• знак с горизонтальной чертой — поверхность образуется только удалением слоя материала: точением, фрезерованием, шлифованием;
• знак с кружком — поверхность образуется без удаления слоя: литьём, штамповкой, прокаткой. Этим же знаком, но без значения параметра, отмечают поверхности детали из проката определённого профиля, которые по этому чертежу не обрабатывают.

Значение пишут после символа параметра: Ra 0,4, Rz 50. Число означает наибольшее допустимое значение. Наименьшее отмечают словом «min», диапазон записывают в две строки — сверху более грубое значение.

Если все поверхности детали имеют одинаковую шероховатость, обозначение помещают в правый верхний угол чертежа. Если одинаковая шероховатость у части поверхностей, там же ставят её обозначение и рядом — основной знак в скобках. Это значит: все поверхности, на которых на изображении нет своего обозначения шероховатости, должны иметь шероховатость, указанную перед скобками. Высота цифр в знаке — примерно как у размерных чисел на том же чертеже.

При необходимости в знаке указывают вид обработки, направление неровностей и нестандартную базовую длину.

Что дают разные способы обработки

Справочник технолога-машиностроителя (т. 1, 1986) приводит достижимую шероховатость и точность для стальных деталей:

При точении шероховатость в первую очередь задают подача и радиус при вершине резца. Резец оставляет гребешки, высоту которых можно оценить из геометрии:

Пример: подача 0,2 мм/об, радиус 0,8 мм. h ≈ 0,04 / 6,4 ≈ 0,0063 мм = 6,3 мкм. Если принять справочное соотношение Rz ≈ 4Ra, это около Ra 1,6 мкм. Реальная поверхность будет грубее из-за вибраций, налипания и износа резца, поэтому формула — нижняя граница, а не обещание. Уменьшить h вдвое можно, снизив подачу примерно в 1,4 раза. Обороты и подачу пересчитывает калькулятор режимов резания.

Как назначать шероховатость

По ГОСТ 2789-73 шероховатость назначают, исходя из функции поверхности. Нет функциональной необходимости — нет и требования.

1. Начните с допуска размера. Справочник технолога-машиностроителя (по РТМ 2 Н31-4-81) связывает Ra с допуском IT: при нормальной геометрической точности Ra ≤ 0,05·IT, при повышенной — Ra ≤ 0,025·IT, при высокой — Ra ≤ 0,012·IT. Там же: если задан допуск биения, Ra ≤ 0,1 от него.
2. Выберите значение из ряда, предпочтительно из ряда с удвоением.
3. Проверьте, чем деталь будут делать. Ra, которого нет в возможностях запланированной операции, добавит переход — шлифование, доводку.
4. Не нормируйте то, что не работает. Свободные поверхности оставьте с общим обозначением в углу чертежа.

Пример: вал Ø50 h7, допуск IT7 = 25 мкм. При нормальной точности Ra ≤ 0,05 · 25 = 1,25 мкм. Значение 1,25 есть в ряду ГОСТ 2789-73; если держаться предпочтительного ряда — Ra 0,8. По таблице выше это тонкое точение или чистовое шлифование. Как выбрать квалитет и посадку, в статье «Квалитеты и посадки», а отклонения для своего размера покажет калькулятор допусков и посадок.