Palavras do editor: Rugosidade superficial Ra é um símbolo que usamos frequentemente quando trabalhamos em máquinas. É basicamente um velho amigo nosso. Sem ele, o desenho provavelmente seria inútil. É um símbolo com o qual lidamos todos os dias. Você sabe por que 0.8, 1,6, 3,2, 6,3, 12,5 são usados em vez de outros números? Acredito que os amigos da comunidade também tenham tido essa confusão na hora de aprender e usar, mas não estudaram detalhadamente a resposta. Tudo começa com uma excelente matemática. Agora deixe-me contar em detalhes.
Tudo vem do sistema de números de grande prioridade!
O engenheiro francês Renault viu que os cabos de aço dos balões de ar quente tinham especificações diferentes, então pensou em uma maneira. Ele elevou 10 à quinta potência e obteve um número de 1,6. Em seguida, ele multiplicou os números para obter os seguintes cinco números prioritários:
1.0
1.6
2.5
4.0
6.3
Esta é uma sequência geométrica e o último número é 1,6 vezes o número anterior. Depois, existem apenas 5 tipos de cabos de aço abaixo de 10 e existem apenas 5 tipos de cabos de aço de 10 a 100, ou seja, 10, 16, 25, 40 e 63.
No entanto, este método de divisão era muito esparso, então o Sr. Lei continuou seus esforços e elevou 10 à décima potência e obteve o sistema numérico de prioridade R10 da seguinte forma:
1.0
1.25
1.6
2.0
2.5
3.15
4.0
5.0
6.3
8.0
A proporção comum é 1,25, portanto, existem apenas 10 tipos de cabos de aço dentro de 10 e existem apenas 10 tipos de cabos de aço entre 10 e 100, o que é mais razoável. Neste momento, alguém deve ter dito que nesta sequência os primeiros números parecem não ser muito diferentes, como 1,0 e 1,25. Quase não há diferença. Normalmente arredondo, mas a diferença entre 6,3 e 8,0 é grande. Isso é razoável?
Razoável ou não, vamos fazer uma analogia. Por exemplo, os números naturais 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 parecem muito suaves. Usamos esta sequência para pagar salários, dando 1,000 para Zhang San e 2,000 para Li Si. Ambos estão convencidos. Há uma inflação repentina. Dê a Zhang San 8,000 e Li Si 9,000. No passado, o salário de Li Si era o dobro do de Zhang San, mas agora é 1,12 vezes. Você acha que Li Si estaria disposto? Ele é o supervisor e dar a ele 16,000 não é suficiente. Zhang San não reclamará que o supervisor tem 8,000 mais que ele.
Existem duas maneiras de comparar as coisas na natureza, nomeadamente “relativa” e “absoluta”! O sistema numérico de prioridade é relativo.
Algumas pessoas dizem que as especificações de seu produto são 10 toneladas, 20 toneladas, 30 toneladas e 40 toneladas. Agora parece irracional, certo? Se você pegar o dobro, deve ser 10 toneladas, 20 toneladas, 40 toneladas, 80 toneladas, ou manter a cabeça e a cauda, também deve ser 10 toneladas, 16 toneladas, 25 toneladas, 40 toneladas, a proporção comum é 1,6.
Isso é "padronização". Muitas vezes vejo pessoas falando sobre “padronização” em fóruns. Na verdade, eles estão falando de “peças padrão”. O que eles fazem é apenas separar as peças padrão de toda a máquina, o que é chamado de padronização. Na verdade, não é assim. . Para uma verdadeira padronização, você precisa serializar todos os parâmetros do seu produto de acordo com o sistema de numeração de prioridade e, em seguida, serializar os parâmetros funcionais e dimensões de todos os componentes usando o sistema de numeração de prioridade.
Os números naturais são infinitos, mas aos olhos dos projetistas mecânicos, existem apenas 10 números no mundo, que são os números de prioridade R10. Além disso, quando estes 10 números são multiplicados, divididos, elevados e elevados ao quadrado, o resultado ainda está entre estes 10 números. Que incrível! Quando você está projetando e não sabe que tamanho escolher, basta escolher entre estes 10 números. Como é conveniente!
1.0 N0
1.12 N2
1.25 N4
1.4 N6
1.6 N8
1.8 N10
2.0 N12
2.24 N14
2.5 N16
2.8 N18
3.15 N20
3.55 N22
4.0 N24
4.5 N26
5.0 N28
5.6 N30
6.3 N32
7.1 N34
8.0 N36
9.0 N38
Dois números de prioridade, como 4 e 2, possuem números de série N24 e N12 respectivamente. Quando eles são multiplicados e seus números de série somados, o resultado é igual a N36 ou 8; quando dividido, os números de série são subtraídos e o resultado é igual a N12 ou 2. ; Para o cubo de 2, multiplique seu número de série N12 por 3 para obter N36, que é 8; para a raiz quadrada de 4, divida seu número de série N24 por 2 para obter N12, que é 2. E se encontrarmos a quarta potência de 2? E12*{{20}}E48, não tem ninguém aqui, o que devo fazer? Na lista acima não há número anterior, que é 10. Seu número de série é N40. Se o número de série for maior que 40, observe apenas a parte maior que 40. Por exemplo, para N48, observe N8, que é 1,6, e multiplique por 10 para obter 16. . Se o número de série for N88, observe N8 para obter 1,6 e multiplique por 100 para obter 160, porque o número de série 100 é N80, o número de série 1000 é N120 e assim por diante para projeto mecânico, é suficiente usar esses 20 números para o resto da vida. Mas às vezes é necessário usar o sistema numérico R40. É mais completo com 40 números. Se não bastasse, existe também a série R80. Conheço de cor o sistema numérico R40 e nem preciso de calculadora para cálculos gerais. Simplificando, calcule a resistência à torção do aço com 40-diâmetro 45. O coeficiente de torção é 0,5*π*R^3. A tensão de torção é metade do limite de escoamento de 360, que é 180MPa. O pi é 3,15. Use as mãos esquerda e direita para apertar a vírgula decimal e calcular mentalmente a adição e subtração de números de série. Saia em um momento. Alguém disse que você não adiciona um fator de segurança? Diga-me, devo escolher 1,25, 1,5 ou 2? ele Ele.
A seção áurea é 0.618, que é 1,618, e também há 1,6 aqui.
A sequência da raiz quadrada é raiz quadrada de 1, raiz quadrada de 2, raiz quadrada de 3. É fácil de encontrar, certo? (O número de série de 3 é N19)
O que é π ao quadrado? igual a 10. É conveniente calcular que a haste de pressão está estável?
O coeficiente de torção de uma haste redonda é cerca de 0.1*D^3. Agora você pode calcular o coeficiente de torção verbalmente, certo?
Por que o parafuso grande saltou diretamente do M36 para o M40?
Por que a relação de transmissão da engrenagem é 6,3 ou 7,1?
Por que o canal de aço tem bitola 12,6 que raramente é vista no mercado?
Por que a fábrica terceirizada ligou e disse que não tem 140 tubos quadrados, mas tem 120 e 160? Porque o sistema numérico R5 tem precedência sobre o sistema numérico R20.
Por que os parâmetros das peças padrão possuem uma primeira sequência e uma segunda sequência? De um modo geral, a primeira sequência é a sequência R5.
Por que a lista de furos para parafusos do Inventor tem M11.2? Agora você sabe que não é um número fabricado, certo?
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Há também espessura da placa de aço, modelo de seção de aço, módulo de engrenagem, todas as peças padrão, parâmetros funcionais, parâmetros dimensionais, tabelas de tolerância padrão em todas as amostras de produtos industriais, etc., etc., suas origens estão lentamente se tornando claras em nossos corações neste momento momento. . Pode-se dizer que entendemos metade do manual de projeto mecânico, bem como aqueles produtos industriais que ainda não foram fabricados.
Então, quando projetamos um produto, podemos projetar uma série ao mesmo tempo, em vez de realizar a chamada “padronização” após a conclusão do projeto; além disso, se o produto for destinado a ser serializado, podemos até mesmo projetá-lo de acordo com as condições reais de trabalho. Projete o produto sem saber muito sobre ele porque o sistema de numeração de prioridade já inclui todos os modelos.
As aplicações do sistema de números prioritários listadas acima podem ser descritas como uma gota no oceano, e há inúmeras aplicações esperando que nos desenvolvamos.
Agora que entendemos a origem do valor da rugosidade superficial, vamos dar uma olhada no conhecimento da rugosidade superficial!
1. O conceito de rugosidade superficial
A rugosidade da superfície refere-se à irregularidade da superfície usinada com pequenos espaçamentos e pequenos picos e vales. A distância (distância da onda) entre as duas cristas ou os dois vales das ondas é muito pequena (menos de 1 mm), o que é um erro microscópico de forma geométrica.
Refere-se especificamente à altura e espaçamento S de pequenos picos e vales. Geralmente dividido em pontos S:
S
1 Menor ou igual a S Menor ou igual a 10 mm é ondulação
S>10mm é formato f
2. Tabela de comparação VDI3400, Ra, Rmax
As normas nacionais estipulam que três indicadores são comumente usados para avaliar a rugosidade superficial (unidade: μm): o desvio aritmético médio Ra do perfil, a altura média do desnível Rz e a altura máxima Ry. O indicador Ra é frequentemente usado na produção real. O desvio máximo da altura microscópica Ry do contorno é comumente expresso pelo símbolo Rmax no Japão e em outros países, e o indicador VDI é comumente usado na Europa e nos Estados Unidos. A seguir está uma tabela de comparação de VDI3400, Ra e Rmax.
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Tabela de comparação VDI3400, Ra, Rmax
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3. Fatores que causam rugosidade superficial
A rugosidade da superfície é geralmente causada pelo método de usinagem utilizado e outros fatores, como o atrito entre a ferramenta e a superfície da peça durante o processo de usinagem, a deformação plástica do metal da superfície durante a separação dos cavacos e a vibração de alta frequência no sistema de processo. , poços de descarga de usinagem elétrica, etc. Devido aos diferentes métodos de processamento e materiais da peça, a profundidade, densidade, forma e textura das marcas deixadas na superfície processada são diferentes.
4. Os principais efeitos da rugosidade superficial nas peças
Afeta a resistência ao desgaste. Quanto mais áspera for a superfície, menor será a área de contato efetiva entre as superfícies correspondentes, maior será a pressão, maior será a resistência ao atrito e mais rápido será o desgaste.
Afeta a estabilidade do ajuste. Para ajustes com folga, quanto mais rugosa a superfície, mais fácil é o desgaste, fazendo com que a folga aumente gradativamente durante o trabalho; para ajustes de interferência, a interferência efetiva real é reduzida devido ao achatamento dos picos convexos microscópicos durante a montagem. a força da conexão.
Afeta a resistência à fadiga. Existem grandes depressões na superfície das peças ásperas que, assim como cantos vivos e rachaduras, são sensíveis à concentração de tensões, afetando assim a resistência à fadiga da peça.
Afeta a resistência à corrosão. As superfícies ásperas das peças podem facilmente permitir que gases ou líquidos corrosivos penetrem na camada interna de metal através de vales microscópicos na superfície, causando corrosão superficial.
Afeta a vedação. Superfícies ásperas não conseguem se encaixar perfeitamente e gás ou líquido vaza através dos espaços entre as superfícies de contato.
Afeta a rigidez de contato. A rigidez de contato é a capacidade da superfície da junta das peças de resistir à deformação de contato sob a ação de forças externas. A rigidez de uma máquina depende em grande parte da rigidez do contato entre as diversas partes.
afetar a precisão da medição. A rugosidade da superfície medida da peça e a superfície de medição da ferramenta de medição afetarão diretamente a precisão da medição, especialmente na medição de precisão.
Além disso, a rugosidade da superfície terá vários graus de impacto no revestimento das peças, na condutividade térmica e na resistência de contato, na capacidade reflexiva e no desempenho de radiação, na resistência ao fluxo de líquidos e gases e no fluxo de corrente superficial do condutor.
5. Base para avaliação da rugosidade superficial
1. Comprimento da amostragem
O comprimento de amostragem L é o comprimento de uma linha de referência especificada para avaliar a rugosidade da superfície. O comprimento que pode refletir as características de rugosidade da superfície deve ser selecionado com base na formação real da superfície e nas características de textura da peça. O comprimento de amostragem deve ser medido com base na direção geral do perfil real da superfície. O comprimento de amostragem é especificado e selecionado para limitar e reduzir os efeitos da ondulação da superfície e dos erros de forma nos resultados da medição da rugosidade da superfície. As opções comumente usadas para medidores de rugosidade são: {{0}},25 mm, 0,8 mm, 2,5 mm
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2. Duração da avaliação
O comprimento de avaliação é o comprimento necessário para avaliar o perfil, que pode incluir um ou vários comprimentos de amostragem. Como a rugosidade superficial de várias partes da superfície da peça não é necessariamente uniforme, um comprimento de amostragem muitas vezes não pode refletir razoavelmente uma determinada característica de rugosidade superficial. Portanto, vários comprimentos de amostragem precisam ser obtidos na superfície para avaliar a rugosidade da superfície. O comprimento de avaliação geralmente inclui 1 a 5 comprimentos de amostragem L. Quando o comprimento de amostragem é 0,8 e o comprimento de avaliação é 5L, 5X0,8=4mm
3. Linha de base
A linha de referência é a linha central do contorno usada para avaliar os parâmetros de rugosidade da superfície. Existem dois tipos de linhas de base: a linha média dos mínimos quadrados do contorno: dentro do comprimento de amostragem, a soma dos quadrados dos deslocamentos do contorno de cada ponto da linha de contorno é a menor e tem uma forma geométrica de contorno. Média aritmética da linha central do contorno: Dentro do comprimento de amostragem, as áreas dos contornos em ambos os lados da linha central são iguais. Teoricamente, a linha central dos mínimos quadrados é a linha de base ideal, mas é difícil de obter em aplicações práticas. Portanto, a linha central média aritmética do contorno é geralmente usada em vez disso, e uma linha reta com uma posição aproximada pode ser usada durante a medição.
4. Medição do curso
O curso de medição refere-se à distância de movimento da ponta do sensor na peça de trabalho real. O curso de medição é geralmente a relação de cálculo do comprimento de avaliação mais 2 comprimentos de amostragem: por exemplo, quando o comprimento de avaliação é selecionado como 5L, o comprimento de amostragem L é 0,8 mm, o curso de medição é 5L{{5 }}L=7L, e o curso de medição é 7X0.8=5,6mm. Saiba disso. Muito importante, a distância percorrida na peça pode ser calculada. Isto determina o tamanho da superfície de contato da menor peça medida pelo usuário.
6. Parâmetros de avaliação de rugosidade superficial
1. Parâmetros característicos de altura
Ra desvio da média aritmética do contorno: média aritmética dos valores excelentes do desvio do contorno dentro do comprimento de amostragem (lr). Na medição real, quanto maior o número de pontos de medição, mais preciso é o Ra.
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Rz Altura máxima do perfil: A distância entre a linha de pico e a linha de fundo do vale.
Ra é preferido dentro da faixa comumente usada de parâmetros de amplitude. Antes de 2006, havia outro parâmetro de avaliação na norma nacional: “A altura de dez pontos da irregularidade microscópica”, que é representada por Rz, e a altura máxima do contorno é representada por Ry. Depois de 2006, a altura de irregularidade microscópica de dez pontos foi cancelada no padrão nacional e adotada. Rz representa a altura máxima do perfil.
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2. Parâmetros característicos de espaçamento
Rsm Largura média das células de contorno. O espaçamento médio de irregularidades microscópicas no perfil dentro do comprimento de amostragem. O espaçamento de microirregularidades refere-se ao comprimento do pico do contorno e do vale do contorno adjacente na linha central. Para o mesmo valor de Ra, o valor de Rsm não é necessariamente o mesmo, portanto a textura refletida será diferente. Superfícies que valorizam a textura geralmente se concentram nos dois indicadores Ra e Rsm.
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O parâmetro característico da forma Rmr é expresso pela relação do comprimento do suporte do perfil, que é a razão entre o comprimento do suporte do perfil e o comprimento da amostragem. O comprimento de suporte do contorno é a soma dos comprimentos das seções obtidas pela intersecção do contorno com uma linha reta paralela à linha central e à distância c da linha de pico do contorno dentro do comprimento de amostragem.
7. Método de medição de rugosidade superficial
1. Método comparativo
Usado para medições no local em oficinas, frequentemente usado para medições em superfícies médias ou ásperas. O método consiste em determinar o valor de rugosidade da superfície medida comparando-a com uma amostra de rugosidade marcada com um determinado valor.
2. Método da caneta
A rugosidade da superfície usa uma ponta de diamante com um raio de curvatura da ponta de cerca de 2 mícrons para deslizar lentamente ao longo da superfície medida. O deslocamento para cima e para baixo da ponta de diamante é convertido em um sinal elétrico por um sensor elétrico de comprimento. Após amplificação, filtragem e cálculo, é indicado por um instrumento display. Para obter o valor da rugosidade superficial, um gravador também pode ser utilizado para registrar a curva do perfil da seção medida. Geralmente, as ferramentas de medição que podem exibir apenas valores de rugosidade superficial são chamadas de instrumentos de medição de rugosidade superficial, enquanto aquelas que podem registrar curvas de perfil de superfície são chamadas de medidores de perfil de rugosidade superficial. Ambas as ferramentas de medição possuem circuitos de cálculo eletrônicos ou computadores, que podem calcular automaticamente o desvio médio aritmético do perfil Ra, a altura de dez pontos da microirregularidade Rz, a altura máxima do perfil Ry e outros diversos parâmetros de avaliação. Eles têm alta eficiência de medição e são aplicáveis para medir rugosidade superficial Ra de 0 0,025 ~ 6,3 mícrons.
3. Método de seccionamento leve
A faixa de luz formada após a passagem da luz pela fenda é projetada na superfície medida, e a rugosidade da superfície é medida com base na curva de contorno formada por sua intersecção com a superfície medida (Figura 3). Depois que a luz emitida pela fonte de luz passa pelo condensador, fenda e lente objetiva 1, a fenda é projetada na superfície medida em um ângulo de inclinação de 45 graus para formar uma figura de perfil de seção transversal da superfície medida, que é em seguida, amplificado e projetado na superfície medida através da lente objetiva 2. no retículo. Use a ocular do micrômetro e o tambor de leitura para primeiro ler o valor h e depois calcular o valor H.
