Шероховатость при точении: калькуляторы Ra и Rz, таблицы и формулы
Калькулятор шероховатости при точении
Рассчитайте параметр Ra при точении по радиусу при вершине пластины и подаче на оборот.
Входные данные — режимы резания
Результаты — шероховатость
Калькулятор подачи по заданной Ra
Рассчитайте подачу, при которой достигается требуемая шероховатость Ra.
Входные данные
f = √(Ra · r / 46) — максимальная подача, при которой Ra не будет хуже заданной.
Подача для типовых радиусов
| r [мм] | f [мм/об] |
|---|
Наведите курсор на график — увидите подачу для выбранного радиуса при вашем Ra
Формулы шероховатости при точении
Теория
Шероховатость при точении зависит от подачи и радиуса при вершине режущей пластины. Меньшая подача и больший радиус при вершине улучшают качество поверхности.
- f — подача [мм/об]
- r — радиус при вершине [мм]
- Ra — шероховатость [мкм]
Обратный расчёт подачи при заданной Ra:
Точная формула
Приведённые выше выражения — упрощённая форма «точной» зависимости:
Таблица пересчёта параметров шероховатости
| Ra [мкм] | Rq [мкм] | N (ISO) |
|---|---|---|
| 0,025 | 0,028 | 1 |
| 0,05 | 0,056 | 2 |
| 0,1 | 0,11 | 3 |
| 0,2 | 0,22 | 4 |
| 0,4 | 0,44 | 5 |
| 0,8 | 0,89 | 6 |
| 1,6 | 1,78 | 7 |
| 3,2 | 3,55 | 8 |
| 6,3 | 6,99 | 9 |
| 12,5 | 13,9 | 10 |
| 25 | 27,8 | 11 |
| 50 | 55,5 | 12 |
Что такое шероховатость поверхности
Шероховатость (иногда говорят «шероховатость поверхности» или «качество поверхности») — числовая характеристика «гладкости» обработанной поверхности. Получить значение можно тремя основными способами:
- Механическое профилирование. Наиболее распространённый метод: по поверхности проводят щуп (иглу), который регистрирует микронеровности («холмы» и «впадины») вдоль линии профиля. Полученная диаграмма обрабатывается математически и даёт численное значение шероховатости.
- Визуальное сравнение. Устаревший метод: поверхность сравнивают «на глаз» с эталонным набором образцов разной шероховатости. Сегодня применяется редко.
- Оптическое сканирование. Камера высокого разрешения, связанная с компьютером, выполняет оптический анализ и вычисляет параметр шероховатости.
Словарь единиц шероховатости
Независимо от способа измерения в итоге получают одно число — параметр шероховатости. К сожалению, в машиностроении используется несколько разных обозначений, и это часто путает. Ниже — основные единицы, встречающиеся в технологической документации.
Ra — среднее арифметическое отклонение профиля
Ra — самый распространённый параметр. По ASME B46.1 это среднее арифметическое модулей отклонений высоты профиля от средней линии на базовой длине измерения.
- Ra — шероховатость [мкм]
- R₁, R₂, … Rₙ — пики вдоль измеренного профиля
- n — число пиков на базовой длине
- Cl — средняя высота профиля
Rz — средняя высота неровностей по пяти участкам
Rz — второй по распространённости параметр. Измеряют расстояние по вертикали от наивысшего пика до наиболее глубокой впадины в пределах профиля. Берут пять наибольших пиков и пять наиболее глубоких впадин, затем усредняют эти расстояния. Rz всегда больше Ra. Частая ошибка — вопрос «как перевести Ra в Rz?». Прямого пересчёта нет: это разные физические характеристики, как рост и вес человека.
- Rz — шероховатость [мкм]
- Rp₁…Rp₅ — пики на участках 1…5
- Rv₁…Rv₅ — впадины на участках 1…5
N — классы шероховатости (N4, N5, …)
Ещё одна распространённая шкала — условные номера от 1 до 12 (N1…N12) по ISO 1302. Каждому номеру соответствует значение Ra. Шкала логарифмическая: разница между N8 и N7 существенно больше, чем между N7 и N6.
Дополнительные единицы измерения
- Rq (RMS) — среднеквадратичное отклонение профиля. Для гауссовского профиля Rq ≈ 1,11 × Ra. Применяется редко.
- Треугольники — устаревшая система ISO до шкалы N (может встречаться на очень старых чертежах).
Шероховатость по технологии обработки
В таблице ниже — типичные диапазоны шероховатости Ra, которых достигают основные виды обработки (от грубой до чистовой).
| Технология | Ra [мкм] |
|---|---|
| Сверление | 12,5 – 6,3 |
| Фрезерование | 6,3 – 0,4 |
| Точение | 6,3 – 0,4 |
| Шлифование | 1,6 – 0,08 |
| Притирка (lapping) | 0,1 – 0,01 |
Пересчёт Ra / Rz
Частый вопрос технологов и конструкторов: «как перевести Ra в Rz?». Точного пересчёта, как между кВт и л. с., не существует — Ra и Rz описывают разные свойства профиля. Однако по статистике измерений можно оценить вероятный диапазон Rz для заданного Ra (и наоборот).
Оценочный диапазон
Расчёт по статистическим зависимостям: Rzmin = 3,8×Ra0,95, Rzmax = 14,5×Ra0,75; Ramin = 0,03×Rz1,3, Ramax = 0,24×Rz1,06. Для критичных деталей всегда измеряйте тот параметр, который указан на чертеже.
Таблицы пересчёта Ra / Rz
Ra → Rz
| Ra [мкм] | Диапазон Rz [мкм] |
|---|---|
| 0,1 | 0,4 – 2,5 |
| 0,2 | 0,8 – 4 |
| 0,5 | 2 – 9 |
| 1 | 4 – 14 |
| 1,5 | 6 – 20 |
| 2 | 7 – 25 |
| 3 | 11 – 33 |
| 5 | 17 – 49 |
| 10 | 34 – 84 |
| 15 | 50 – 115 |
| 20 | 65 – 140 |
Rz → Ra
| Rz [мкм] | Диапазон Ra [мкм] |
|---|---|
| 1 | 0,03 – 0,2 |
| 5 | 0,3 – 1,3 |
| 10 | 0,6 – 3 |
| 20 | 1,5 – 6 |
| 50 | 5 – 15 |
| 100 | 13 – 32 |
| 150 | 21 – 49 |
Как улучшить качество поверхности
Наилучший результат достигается комплексной оптимизацией всех факторов, а не изменением одного параметра. Нужна системная стратегия с учётом всех значимых элементов процесса.
Формула шероховатости и её практический смысл
Из формулы для точения следуют три ключевых вывода:
- Уменьшение подачи улучшает шероховатость.
- Больший радиус при вершине улучшает шероховатость.
- Подача входит в формулу в квадрате и поэтому влияет сильнее, чем радиус при вершине.
Зажим детали и инструмента
Жёсткий и стабильный зажим заготовки и режущего инструмента необходим для хорошей поверхности. Слабый зажим сводит на нет настройку подачи и радиуса.
Зажим заготовки
- Для ответственных по шероховатости работ используйте качественный силовой (гидравлический) патрон.
- Притирайте кулачки под диаметр заготовки — больше площадь контакта и меньше биение.
- По возможности применяйте заднюю бабку.
- Для длинных деталей добавляйте люнет.
Крепление инструмента
- Для наружной обработки предпочитайте хвостовики Capto (ISO 26623) или аналогичные современные системы вместо классических квадратных державок.
- Для внутренней обработки — кольцевые или термоусадочные втулки вместо винтового крепления.
- Минимизируйте вылет инструмента.
Геометрия пластины
- Используйте острую шлифованную режущую кромку.
- Выбирайте положительные углы на передней и вспомогательной поверхностях — ниже силы резания и меньше риск вибрации.
- Предотвращайте налипание стружки.
- Подбирайте форму стружколома так, чтобы стружка не царапала обработанную поверхность.
- Комментарии
.png)
