Шероховатость поверхности: Ra, Rz и классы по ГОСТ 2789
Шероховатость — это мелкие неровности поверхности в пределах базовой длины. На чертеже её задают параметром, чаще всего Ra. Стандарт называет Ra предпочтительным, а старые классы чистоты встречаются в документации, выпущенной до его введения, и в разговорах в цеху.
Ra и Rz: в чём разница
Ra — среднее арифметическое отклонение профиля от средней линии. Rz — высота неровностей профиля, в ГОСТ 2789-73 определяемая по десяти точкам. Ra усредняет профиль и слабо реагирует на единичные риски, а Rz заметнее на них откликается. Пересчёт между ними только приблизительный: одна и та же Ra может соответствовать разным формам профиля.
Таблица классов шероховатости
Классы 1–5 нормировались по Rz, классы 6–12 по Ra, классы 13–14 снова по Rz.
| Класс | Ra, мкм | Rz, мкм |
|---|---|---|
| 1 | — | 320…160 |
| 2 | — | 160…80 |
| 3 | — | 80…40 |
| 4 | — | 40…20 |
| 5 | — | 20…10 |
| 6 | 2,5…1,25 | 10…6,3 |
| 7 | 1,25…0,63 | 6,3…3,2 |
| 8 | 0,63…0,32 | 3,2…1,6 |
| 9 | 0,32…0,16 | 1,6…0,8 |
| 10 | 0,16…0,08 | 0,8…0,4 |
| 11 | 0,08…0,04 | 0,4…0,2 |
| 12 | 0,04…0,02 | 0,2…0,1 |
| 13 | — | 0,10…0,05 |
| 14 | — | 0,05…0,025 |
Границы значений в разных справочниках могут немного отличаться, поскольку ряд классов старше действующего стандарта. На новых чертежах указывайте значение параметра, а не класс.
Значения Ra по ГОСТ 2789-73
Ряд значений Ra, мкм: 100; 80; 63; 50; 40; 32; 25; 20; 16; 12,5; 10; 8; 6,3; 5; 4; 3,2; 2,5; 2; 1,6; 1,25; 1; 0,8; 0,63; 0,5; 0,4; 0,32; 0,25; 0,2; 0,16; 0,125; 0,1; 0,08; 0,063; 0,05; 0,04; 0,032; 0,025; 0,02; 0,016; 0,012; 0,01; 0,008.
На чертежах чаще всего встречаются 12,5; 6,3; 3,2; 1,6; 0,8; 0,4.
Базовая длина
Стандарт связывает базовую длину с величиной параметра. Если значение измерено на такой длине, отдельно на чертеже её не указывают.
| Базовая длина l, мм | Ra, мкм | Rz, мкм |
|---|---|---|
| 0,08 | до 0,025 | до 0,10 |
| 0,25 | свыше 0,025 до 0,4 | свыше 0,10 до 1,6 |
| 0,8 | свыше 0,4 до 3,2 | свыше 1,6 до 12,5 |
| 2,5 | свыше 3,2 до 12,5 | свыше 12,5 до 50 |
| 8 | свыше 12,5 до 100 | свыше 50 до 400 |
Прибор с другой отсечкой покажет иное значение той же поверхности, поэтому при расхождении с контролем в первую очередь сверяют его настройки.
Как рассчитать шероховатость при точении
Вершина с радиусом rε оставляет на поверхности гребешки. Их высота и расчётная Ra зависят от подачи и радиуса:
Rth = fn² · 1000 / (8 · rε)
Ra ≈ fn² · 1000 / (32 · rε)
Подача fn в мм/об, радиус rε в мм, результат в мкм. Две разные величины нельзя смешивать: 8 в знаменателе относится к полной высоте гребешка, а не к Ra. Удвоение подачи увеличивает шероховатость в четыре раза, а удвоение радиуса только вдвое её снижает. Поэтому на чистовом проходе в первую очередь уменьшают подачу.
На реальной детали значение выше расчётного: добавляются нарост, вибрации и износ пластины. Формула работает при устойчивом сплошном резании и не действует, когда подача велика по сравнению с радиусом. Код радиуса читается по последним цифрам обозначения: см. кодировку пластин ISO 1832.
Как получить нужную поверхность
| Ситуация | Что проверить |
|---|---|
| Поверхность рваная, размер плавает | Нарост на кромке: скорость слишком мала для материала |
| Волнистость, шум | Вибрации: вылет, жёсткость, закрепление |
| Постепенное ухудшение | Износ по задней поверхности: пора менять кромку |
| Шероховатость грубее расчётной на всех режимах | Биение, состояние станка и оправки |
Подробнее про причины и признаки написано в статье износ пластин. Если резанием нужной поверхности получить нельзя, её выглаживают: см. державки для алмазной обкатки и обкатные ролики.
Частые вопросы
Какому классу соответствует Ra 1,6?
Значение Ra 1,6 мкм попадает в 6-й класс: его диапазон Ra от 2,5 до 1,25 мкм. Ra 0,8 — это 7-й класс, Ra 3,2 — 5-й класс по соответствию Rz от 20 до 10 мкм.
Как перевести Rz в Ra?
Точного пересчёта нет: это разные параметры одного профиля. Для оценки часто применяют Ra ≈ 0,25·Rz при Rz от 8 мкм и Ra ≈ 0,2·Rz при меньших значениях. Ответственную поверхность задают сразу нужным параметром.
Действуют ли классы шероховатости сейчас?
В ГОСТ 2789-73 шероховатость задают значением параметра, а не классом. Классы остались в старых чертежах и в цеховом обиходе, поэтому таблицу соответствия используют при чтении такой документации.
Какой радиус пластины нужен для Ra 1,6 при подаче 0,2 мм/об?
По формуле Ra ≈ fn²·1000 / (32·rε) радиус 0,8 мм даёт расчётную Ra около 1,56 мкм. На реальной детали значение выше из-за наростов, вибрации и износа, поэтому нужен запас.
Источники
- ГОСТ 2789-73. Шероховатость поверхности. Параметры и характеристики
- Таблица классов и соответствие Ra и Rz: Реестр Гарант КД, Шероховатость Ra и Rz
- База знаний Metalworking Knowledge: Surface Integrity and Quality in Turning, утверждение TURN-SURF-001 (Klocke, Trent & Wright)