ШЕРОХОВАТОСТЬ (история нормирования точности)

Известно, что в процессе обработки деталей, особенно со снятием материала режущим инструментом, невозможно получить идеально ровную поверхность. В результате вибраций, неровностей режущего инструмента, неоднородности материала заготовки, непостоянства скорости съема материала и подачи и т.д. на обрабатываемой поверхности остаются неровности.

Основоположником науки о качестве поверхности является русский инженер, профессор Михайловской артиллерийской академии В.Л.Чебышев, брат знаменитого математика. Еще в 1873 году он обратил внимание специалистов на то, что режущий инструмент серьезно влияет на чистоту обрабатываемых поверхностей, и предложил первую в мире формулу для вычисления высоты микронеровностей. Проф. Чебышевым В.Л. были проведены  научные исследования микрогеометрии обработанной поверхности. Затем при его содействии  в 1893 г. на Тульском оружейном заводе были применены лекала, с помощью которых контролировали не только размеры детали, но и шероховатость ее обработанных поверхностей.

 

Большая роль в исследовании  проблемы шероховатости поверхности принадлежит немецкому исследователю профессору Густаву Шмальцу, который в 1927 году представил первый систематизированный труд по качеству поверхностей. В дальнейшем им был дан обстоятельный обзор новейших по тем временам методов изучения и контроля качества поверхностей в технике, сделан подробный анализ существовавших параметров оценки шероховатости поверхности, обоснованы требования, предъявляемые к нормативам качества поверхности и разработан проект стандарта на шероховатость с ее количественной оценки. Кстати, именно Г.Шмальц предложил знак  √¯ для обозначения чистоты поверхности на чертежах. Шмальц предложил разделить чистоту поверхности, обработанной всеми видами инструментов на четыре класса, каждый из которых имел подгруппы общим числом 14, что и вошло в первый стандарт чистоты поверхности в 1936 году. В основу квалификации была положена высота микронеровностей, измеряемая в микрометрах. Известны работы в области исследования шероховатости и  профессора Х.Бауэра (публикации в 1934 году на основе формулы В.Л. Чебышева).  Заслуживает внимания труд  Георга  Шлезингера, основой которого явился отчет о выполненной под его руководством исследовательской работы в Институте производственных инженеров в Англии. В нем рассмотрены вопросы оценки качества поверхности, методы и средства контроля шероховатости, вопросы ее стандартизации. Хорошо известна монография В.А.Брауна, в которой в довольно сжатой форме изложено состояние вопроса по шероховатости обработанной поверхности, ее измерению, стандартизации и контролю.

 

 

 

 

В Советском Союзе впервые критерий шероховатости попытались пронормировать в 1928 году, когда шероховатость, а точнее тогда чистота поверхности была разделена на четыре группы и на чертеже обозначалась соответствующим количеством равносторонних треугольников на поверхности.

 

 

Поначалу оценка велась только по внешним признакам и только немного позднее микронеровности были пронормированы в микрометрах (микроны в таблице). При этом такие обозначения не давали возможности четко и однозначно выразить предъявляемые требования, и при оценке чистоты одной и той же поверхности разными лицами часто возникали разногласия. Уже в конце 30-х годов в СССР в Институте машиноведения АН СССР и ЦНИИАМ под руководством П.Е.Дьяченко были проведены глубокие исследования в этом направлении . Чтобы создать руководящие материалы для конструкторов по выбору оптимальной шероховатости, различными исследовательскими организациями было проведено обследование поверхностей основных деталей машин в различных отраслях промышленности, например, в авиационном моторостроении, в приборостроении, в инструментальном производстве и ряде других. В результате этого в порядке первого приближения были разработаны проекты нормалей на чистоту поверхности отдельных деталей машин в этих отраслях промышленности. На основе экспериментальных и аналитических исследований был сделан критический анализ характеристик шероховатости поверхности и разработан проект первого отечественного стандарта. Война помешала ввести стандарт, но уже в 1944 году в СССР была создана специальная Комиссия по качеству поверхности при вышеупомянутом институте под председательством Э.А.Сателя, сыгравшая большую роль в организации научно-исследовательских работ по проблеме качества поверхности деталей машин. Членами этой комиссии были М.М.Хрущев, А.И.Каширин, С.В.Серенсен, А.И.Исаев, П.Е.Дьяченко, В.М.Кован, М.О.Якобсон, И.С.Штейнберг, Д.Г.Белецкий и другие

В 1945 году был издан первый государственный стандарт, нормирующий точность микронеровностей поверхностей. В нём осталось четыре группы чистоты, которые как и ранее обозначались треугольниками (от 1 до 4, от "грубой" поверхности до "весьма чистой"). Дополнительно появилось деление на 14 классов чистоты. А деление классов ещё и на разряды, хоть и упорядочило требование к качеству поверхности, сделало обозначение несколько громоздким и путанным (хотя шкала разрядов чистоты применялась при необходимости особой дифференциации чистоты).

В соответствии с ГОСТ 2789 - 45 оценку микрогеометрии обработанной поверхности  производили по средней квадратичной высоте неровностей Нск (среднеквадратичное отклонение неровностей поверхности есть корень квадратный из среднего квадрата расстояний точек профиля неровностей до его средней линии). И в наше время параметр Нск  используется как основной параметр шероховатости в некоторых странах мира (США, Швейцария...)

На чертеже это выглядело примерно так. Количество треугольников указывало на вид поверхности. Цифра  - на класс чистоты. Буква - на разряд.Необработанные поверхности ("чистые", но ровные, т.е зачищенные от неровностей заусенцев и т.п.) на чертеже обозначались знаком

Поверхности, обработанные со значением Нск больше 100 микрометров,  обозначались знаком

Поверхности, которые совсем не подвергались обработке (т.н. "чёрные) не имели никаких обозначений.

 

На Международной Ассамблее по стандартизации ещё в 1946 году большие успехи советских ученых в изучении шероховатости поверхностей деталей машин и приборов были должным образом оценены: Ассамблея просила СССР принять на себя разработку международных стандартов по качеству поверхности с учреждением международного секретариата. Это предложение было принято, и до самого своего распада Советский Союз возглавлял технический комитет "Качество поверхности" Международной организации по стандартизации ISO

 

В 1952 году вступил в действие обновленный стандарт чистоты поверхностей ГОСТ 2789-51 (взамен ГОСТ 2789-45), в котором были указаны вполне четкие значения в микрометрах (микронах), характеризующие шероховатость. Шероховатость поверхностей грубее 1-го класса обозначается знаком √¯ над которым указывается высота неровностей в микрометрах, например 500.

Количественная оценка качества поверхности в соответствии с ГОСТ 2789 - 51 производилась на основе микрогеометрии обработанной поверхности и величины ее неровностей, выраженной в микрометрах (микронах).

В 1956 г. вышла в свет фундаментальная и хорошо известная в научных кругах монография «Качество поверхности и эксплуатационные свойства деталей машин». Автор – Маталин Андрей Александрович. На тот момент ректор Инженерно-экономического института г. Ленинграда (ныне Санкт-Петербургский государственный инженерно-экономический университет). Материалы, изложенные в книге, легли в основу докторской диссертации, которая успешно была защищена в 1956 году

 

В 1960 году вышел обновленный стандарт ГОСТ 2789-59, в котором обозначение классов чистоты поверхности сократилось до одного треугольника с указанием рядом цифры- класса чистоты и, при необходимости, разряда (классы чистоты поверхности с 6-го по 14-й  дополнительно разделялись на разряды а, б, в)

 

Затем появился ГОСТ 2789 - 73. Термин чистота был заменён на шероховатость поверхности. Согласно принятому стандарту более четко и определенно были сформулированы сами критерии оценки величины шероховатости, а также несколько расширены пределы неровностей, на которые стандарт распространяется. Постановлением Государственного комитета стандартов Совета Министров СССР от 23 апреля 1973 г. № 995 срок введения  ГОСТ 2789-73 был установлен с 01.01.75. Стандарт полностью соответствал  международной рекомендации по стандартизации ISO Р 468.

С того времени отечественный стандарт на шероховатость старался не отставать от своего мирового собрата ISO 1302. И когда в 2001 году в ISO перенесли обозначение "под полку" уже через два года это изменение под №3 было внесено и в ГОСТ 2789-73. То, что ГОСТ 2789-73  шагал в ногу со временем, легко убедится глядя на таблицу эволюции мирового обозначения шероховатости на с. 42 ISO 1302:2002 Geometrical Product Specifications (GPS) — Indication of surface texture in technical product documentation (Обозначение шероховатости поверхности в документации на технические изделия).

Эволюция условных обозначений требований к микронеровностям обрабатываемых поверхностей, проставляемых на чертежах детали за последние сто лет выглядит примерно так

Объявления факультета

О новом семестре

Внимание!

Весенний семестр 2018 года начнется 5 февраля

Отсчет расписания - числитель, знаменатель числителя.

Новости кафедры ТОМП

50 лет ... 11 мая

11 мая 1967 года приказом № 309

основана кафедра 

"Технология машиностроения, станки и инструменты"

сегодня это - 

"Технология и организация машино- строительного производства"