דברי העורך: חספוס פני השטח Ra הוא סמל שאנו משתמשים בו לעתים קרובות בעת עבודה על מכונות. זה בעצם חבר ותיק שלנו. בלעדיו, הציור כנראה יהיה חסר תועלת. זה סמל כזה שאנחנו עוסקים בו כל יום. אתה יודע מדוע משתמשים ב-0.8, 1.6, 3.2, 6.3, 12.5 במקום מספרים אחרים? אני מאמין שגם לחברים בקהילה היה את הבלבול הזה בלימוד ובשימוש בו, אבל הם לא למדו את התשובה בפירוט. הכל מתחיל במתמטיקה נהדרת. עכשיו תן לי לספר לך בפירוט.
הכל מגיע ממערכת מספרי העדיפות הנהדרת!
המהנדס הצרפתי רנו ראה שלחבלי התיל על בלוני האוויר יש מפרטים שונים, אז הוא חשב על דרך. הוא העלה 10 להחזקה חמישית וקיבל מספר של 1.6. לאחר מכן הוא הכפיל את המספרים כדי לקבל את חמשת מספרי העדיפות הבאים:
1.0
1.6
2.5
4.0
6.3
זהו רצף גיאומטרי, והמספר האחרון הוא פי 1.6 מהמספר הקודם. אז יש רק 5 סוגים של חבלים מתחת ל-10, ויש רק 5 סוגים של חבלים מ-10 עד 100, כלומר 10, 16, 25, 40 ו-63.
עם זאת, שיטת החלוקה הזו הייתה דלילה מדי, אז מר ליי המשיך במאמציו והעלה 10 בחזקת 10, והשיג את מערכת מספרי העדיפות R10 באופן הבא:
1.0
1.25
1.6
2.0
2.5
3.15
4.0
5.0
6.3
8.0
היחס הנפוץ הוא 1.25, כך שיש רק 10 סוגים של חבלי פלדה בתוך 10, ויש רק 10 סוגים של חבלים בין 10 ל-100, וזה סביר יותר. בשלב זה, מישהו בטח אמר שברצף הזה, נראה שהמספרים הראשונים אינם שונים בהרבה, כמו 1.0 ו-1.25. אין כמעט הבדל. אני בדרך כלל מעגל למעלה, אבל הפער בין 6.3 ל-8.0 גדול. האם זה סביר?
סביר או לא, בואו נעשה אנלוגיה. לדוגמה, המספרים הטבעיים 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 נראים חלקים מאוד. אנו משתמשים ברצף הזה כדי לשלם שכר, ונותנים 1,000 ל-Zhang San ו-2,000 ל-Li Si. שניהם משוכנעים. יש אינפלציה פתאומית. תן Zhang San 8,000 ו-Li Si 9,000. בעבר, השכר של לי סי היה כפול מזה של ג'אנג סאן, אך כעת הוא פי 1.12. אתה חושב שלי סי יהיה מוכן? הוא המפקח, ולתת לו 16,000 זה לא מספיק. ג'אנג סאן לא יתלונן שלמפקח יש 8,000 יותר ממנו.
ישנן שתי דרכים להשוות בין דברים בטבע, כלומר "יחסי" ו"מוחלט"! מערכת מספרי העדיפות היא יחסית.
יש אנשים שאומרים שמפרט המוצר שלו הוא 10 טון, 20 טון, 30 טון ו-40 טון. עכשיו זה נראה לא הגיוני, נכון? אם אתה לוקח כפול, זה צריך להיות 10 טון, 20 טון, 40 טון, 80 טון, או לשמור על הראש והזנב, זה צריך להיות גם 10 טון, 16 טון, 25 טון, 40 טון, היחס המשותף הוא 1.6.
זו "סטנדרטיזציה". לעתים קרובות אני רואה אנשים מדברים על "סטנדרטיזציה" בפורומים. למעשה, מה שהם מדברים עליו זה "חלקים סטנדרטיים". מה שהם עושים זה פשוט למיין את החלקים הסטנדרטיים של כל המכונה, מה שנקרא סטנדרטיזציה. למעשה, זה לא ככה. . לסטנדרטיזציה אמיתית, עליך לבצע סדרה של כל הפרמטרים של המוצר שלך בהתאם למערכת מספרי העדיפות, ולאחר מכן לבצע סדרה של הפרמטרים הפונקציונליים והממדים של כל הרכיבים באמצעות מערכת מספרי העדיפות.
המספרים הטבעיים הם אינסופיים, אבל בעיני מעצבים מכניים יש רק 10 מספרים בעולם, שהם מספרי העדיפות R10. יתרה מכך, כאשר 10 המספרים הללו מוכפלים, מחלקים, מעלים ומרובעים, התוצאה עדיין נמצאת בין 10 המספרים הללו. כמה מדהים! כשאתה מעצב ואינך יודע באיזה מידה לבחור, פשוט בחר מתוך 10 המספרים הללו. כמה זה נוח!
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
לשני מספרי עדיפות, כגון 4 ו-2, יש מספרים סידוריים N24 ו-N12 בהתאמה. כאשר הם מוכפלים ומוסיפים את המספרים הסידוריים שלהם, התוצאה שווה ל-N36 או 8; כאשר מחלקים, המספרים הסידוריים מוחסרים והתוצאה שווה ל-N12 או 2. ; עבור הקובייה של 2, הכפל את המספר הסידורי שלה N12 ב-3 כדי לקבל N36, שהוא 8; עבור השורש הריבועי של 4, חלקו את המספר הסידורי שלו N24 ב-2 כדי לקבל N12, שהוא 2. מה אם נמצא את החזקה הרביעית של 2? N12*{{20}}N48, אין כאן אף אחד, מה עלי לעשות? ברשימה לעיל, אין מספר קודם, שהוא 10. המספר הסידורי שלו הוא N40. אם המספר הסידורי גדול מ-40, הסתכל רק על החלק הגדול מ-40. לדוגמה, עבור N48, הסתכל על N8, שהוא 1.6, ולאחר מכן הכפל אותו ב-10 כדי לקבל 16. . אם המספר הסידורי הוא N88, תסתכל על N8 כדי לקבל 1.6, ואז תכפיל אותו ב-100 כדי לקבל 160, כי המספר הסידורי של 100 הוא N80, המספר הסידורי של 1000 הוא N120, וכן הלאה לתכנון מכני, זה מספיק להשתמש ב-20 המספרים האלה לכל החיים. אבל לפעמים יש צורך להשתמש במערכת המספרים R40. זה יותר שלם עם 40 מספרים. אם זה לא מספיק, יש גם את סדרת R80. אני מכיר בעל פה את מערכת המספרים R40 ואפילו לא צריך מחשבון לחישובים כלליים. במילים פשוטות, חשב את התנגדות הפיתול של פלדה 40- בקוטר 45. מקדם הפיתול הוא 0.5*π*R^3. מתח הפיתול הוא מחצית מנקודת התפוקה של 360, שהם 180MPa. ה-pi הוא 3.15. השתמש בידיים השמאלית והימנית שלך כדי לצבוט את הנקודה העשרונית ולחשב מנטלית את החיבור והחיסור של מספרים סידוריים. תצא עוד רגע. מישהו אמר שאתה לא מוסיף מקדם בטיחות? תגיד לי, האם עלי לבחור 1.25, 1.5 או 2? חה חה.
חתך הזהב הוא 0.618, שהוא 1.618, ויש כאן גם 1.6.
רצף השורש הריבועי הוא שורש ריבועי 1, שורש ריבועי 2, שורש ריבועי 3. זה קל למצוא, נכון? (המספר הסידורי של 3 הוא N19)
מהו π בריבוע? שווה ל-10. האם זה נוח כשחושבים שמוט הלחץ יציב?
מקדם הפיתול של מוט עגול הוא בערך 0.1*D^3. עכשיו אתה יכול לחשב את מקדם הפיתול מילולית, נכון?
מדוע הבורג הגדול קפץ ישירות מ-M36 ל-M40?
למה ליחס העברה יש 6.3 או 7.1?
מדוע לפלדת תעלות יש 12.6 מד שרואים רק לעתים רחוקות בשוק?
למה מפעל מיקור החוץ התקשר ואמר שאין 140 צינורות מרובעים, אבל יש 120 ו-160? מכיוון שמערכת המספרים R5 עדיפה על מערכת המספרים R20.
מדוע לפרמטרים של חלקים סטנדרטיים יש רצף ראשון ורצף שני? באופן כללי, הרצף הראשון הוא רצף R5.
מדוע לרשימת חורי הברגים של Inventor יש M11.2? עכשיו אתה יודע שזה לא מספר מפוברק, נכון?
תְמוּנָה
יש גם עובי לוח פלדה, דגם פלדה חתך, מודול גלגלי שיניים, כל החלקים הסטנדרטיים, פרמטרים פונקציונליים, פרמטרים ממדים, טבלאות סובלנות סטנדרטיות על כל דוגמאות המוצרים התעשייתיים וכו' וכו', מקורם מתבהר אט אט בליבנו ברגע זה רֶגַע. . ניתן לומר שהבנו חצי ממדריך התכנון המכני, כמו גם את אותם מוצרים תעשייתיים שטרם יוצרו.
לאחר מכן, כאשר אנו מעצבים מוצר, אנו יכולים לעצב סדרה במקביל, במקום לבצע את מה שנקרא "סטנדרטיזציה" לאחר סיום התכנון; יתרה מזאת, אם המוצר מיועד להיות סידורי, אז נוכל אפילו לעצב אותו בהתאם לתנאי העבודה בפועל. עצב את המוצר מבלי לדעת עליו הרבה מכיוון שמערכת מספרי העדיפות כבר כוללת את כל הדגמים.
ניתן לתאר את היישומים של מערכת מספרי העדיפות, המפורטים לעיל, כטיפה בים, ויש אינסוף יישומים שמחכים שנפתח את עצמנו.
כעת, לאחר שהבנו את מקור ערך החספוס של פני השטח, בואו נסתכל על הידע של חספוס פני השטח!
1. הרעיון של חספוס פני השטח
חספוס פני השטח מתייחס לאי אחידות של המשטח המעובד עם מרווחים קטנים ופסגות ועמקים זעירים. המרחק (מרחק הגלים) בין שני פסגות הגלים או שתי שקעי הגלים קטן מאוד (פחות מ-1 מ"מ), וזו שגיאת צורה גיאומטרית מיקרוסקופית.
מתייחס ספציפית לגובה ולמרווח S של פסגות ועמקים קטנים. מחולק באופן כללי לנקודות S:
S
1 פחות או שווה ל-S פחות או שווה ל-10 מ"מ הוא גלי
S>10 מ"מ הוא צורת f
2. טבלת השוואה של VDI3400, Ra, Rmax
תקנים לאומיים קובעים כי נהוג להשתמש בשלושה אינדיקטורים להערכת חספוס פני השטח (יחידה: מיקרומטר): הסטייה האריתמטית הממוצעת Ra של הפרופיל, הגובה הממוצע של אי אחידות Rz והגובה המרבי Ry. מחוון Ra משמש לעתים קרובות בייצור בפועל. סטיית הגובה המיקרוסקופית המקסימלית Ry של קו המתאר מתבטאת בדרך כלל על ידי סמל Rmax ביפן ובמדינות אחרות, ומחוון VDI נמצא בשימוש נפוץ באירופה ובארצות הברית. להלן טבלת השוואה של VDI3400, Ra ו-Rmax.
תְמוּנָה
טבלת השוואה של VDI3400, Ra, Rmax
תְמוּנָה
3. גורמים הגורמים לחספוס פני השטח
חספוס פני השטח נגרם בדרך כלל משיטת העיבוד שבשימוש וגורמים אחרים, כגון החיכוך בין הכלי למשטח החלק במהלך תהליך העיבוד, העיוות הפלסטי של מתכת פני השטח במהלך הפרדת שבבים ורטט בתדר גבוה במערכת התהליך , בורות פריקה של עיבוד שבבי וכו'. בשל שיטות עיבוד שונות וחומרי עבודה שונים, העומק, הצפיפות, הצורה והמרקם של הסימנים שנותרו על פני השטח המעובדים שונים.
4. ההשפעות העיקריות של חספוס פני השטח על חלקים
משפיע על עמידות הבלאי. ככל שהמשטח מחוספס יותר, שטח המגע האפקטיבי בין משטחי ההזדווגות קטן יותר, הלחץ גדול יותר, התנגדות החיכוך גדולה יותר והבלאי מהיר יותר.
משפיע על יציבות ההתאמה. עבור התאמות שחרור, ככל שהמשטח מחוספס יותר, כך קל יותר ללבוש אותו, מה שגורם לפער לגדול בהדרגה במהלך העבודה; עבור התאמת הפרעות, ההפרעה האפקטיבית בפועל מצטמצמת עקב השטחת פסגות קמורות מיקרוסקופיות במהלך ההרכבה. עוצמת החיבור.
משפיע על חוזק העייפות. על פני השטח של חלקים מחוספסים יש שקתות גדולות, שכמו פינות חדות וסדקים, רגישות לריכוז מתח, ובכך משפיעות על חוזק העייפות של החלק.
משפיע על עמידות בפני קורוזיה. משטחי חלקים מחוספסים יכולים בקלות לאפשר לגזים או נוזלים קורוזיביים לחדור לתוך שכבת המתכת הפנימית דרך עמקים מיקרוסקופיים על פני השטח, ולגרום לקורוזיה של פני השטח.
משפיע על איטום. משטחים מחוספסים אינם יכולים להתאים זה לזה, וגז או נוזל דולפים דרך הרווחים בין משטחי המגע.
משפיע על נוקשות מגע. קשיחות מגע היא היכולת של משטח המשותף של חלקים להתנגד לעיוות מגע תחת פעולת כוחות חיצוניים. קשיחותה של מכונה תלויה במידה רבה בקשיחות המגע בין החלקים השונים.
להשפיע על דיוק המדידה. חספוס פני השטח של המשטח הנמדד של החלק ומשטח המדידה של כלי המדידה ישפיע ישירות על דיוק המדידה, במיוחד במדידה מדויקת.
בנוסף, לחספוס פני השטח תהיה דרגות שונות של השפעה על ציפוי החלקים, מוליכות תרמית והתנגדות למגע, יכולת השתקפות וביצועי קרינה, התנגדות לזרימת נוזל וגז וזרימת זרם פני המוליכים.
5. בסיס להערכת חספוס פני השטח
1. אורך הדגימה
אורך הדגימה L הוא אורך קו ייחוס שצוין להערכת חספוס פני השטח. יש לבחור את האורך שיכול לשקף את מאפייני החספוס של פני השטח בהתבסס על היווצרות פני השטח בפועל ומאפייני המרקם של החלק. יש למדוד את אורך הדגימה בהתבסס על הכיוון הכללי של פרופיל פני השטח בפועל. אורך הדגימה מצוין ונבחר על מנת להגביל ולהפחית את ההשפעות של גלי משטח וטעויות צורה על תוצאות מדידת החספוס של פני השטח. האפשרויות הנפוצות עבור מדי חספוס הן: {{0}}.25mm, 0.8mm, 2.5mm
תְמוּנָה
2. אורך הערכה
אורך ההערכה הוא אורך הכרחי להערכת הפרופיל, שעשוי לכלול אורכי דגימה אחד או כמה. מכיוון שחספוס פני השטח של חלקים שונים של פני החלק אינו בהכרח אחיד, אורך דגימה אחד לרוב אינו יכול לשקף באופן סביר תכונה מסוימת של חספוס פני השטח. לכן, יש לקחת מספר אורכי דגימה על פני השטח כדי להעריך את חספוס פני השטח. אורך ההערכה כולל בדרך כלל 1 עד 5 אורכי דגימה L. כאשר אורך הדגימה הוא 0.8 ואורך ההערכה הוא 5L, 5X0.8=4mm
3. קו בסיס
קו הייחוס הוא קו מרכז קווי המתאר המשמש להערכת פרמטרים של חספוס פני השטח. ישנם שני סוגים של קווי בסיס: קו האמצע של הריבועים הקטנים ביותר של קו המתאר: בתוך אורך הדגימה, סכום הריבועים של קיזוז קווי המתאר של כל נקודה בקו המתאר הוא הקטן ביותר, ויש לו צורת קו מתאר גיאומטרית. קו מרכז ממוצע אריתמטי של קו המתאר: בתוך אורך הדגימה, שטחי קווי המתאר משני צידי קו המרכז שווים. תיאורטית, קו מרכז הריבועים הקטנים ביותר הוא קו הבסיס האידיאלי, אך קשה להשיגו ביישומים מעשיים. לכן, בדרך כלל נעשה שימוש בקו המרכז הממוצע האריתמטי של קו המתאר, ובמקום זאת ניתן להשתמש בקו ישר עם מיקום משוער במהלך המדידה.
4. מדידת שבץ
מהלך המדידה מתייחס למרחק התנועה של חרט החיישן על חומר העבודה בפועל. מהלך המדידה הוא בדרך כלל יחס החישוב של אורך ההערכה בתוספת 2 אורכי דגימה: לדוגמה, כאשר אורך ההערכה נבחר כ-5L, אורך הדגימה L הוא 0.8 מ"מ, מהלך המדידה הוא 5L{{5 }}L=7L, ומהלך המדידה הוא 7X0.8=5.6 מ"מ. דע את זה חשוב מאוד, ניתן לחשב את המרחק שעבר על חומר העבודה. זה קובע את גודל משטח המגע של חומר העבודה הקטן ביותר שנמדד על ידי המשתמש.
6. פרמטרים להערכת חספוס פני השטח
1. פרמטרים אופייניים לגובה
סטייה ממוצעת אריתמטית של קו המתאר: הממוצע האריתמטי של הערכים המצוינים של סטיית המתאר בתוך אורך הדגימה (lr). במדידה בפועל, ככל שמספר נקודות המדידה גדול יותר, כך Ra מדויק יותר.
תמונה] [תמונה
Rz גובה פרופיל מקסימלי: המרחק בין קו השיא לקו התחתון של העמק.
Ra עדיף בטווח הנפוץ של פרמטרי משרעת. לפני 2006, היה פרמטר הערכה נוסף בתקן הלאומי: "גובה עשר הנקודות של אי אחידות מיקרוסקופית", המיוצג על ידי Rz, והגובה המרבי של קו המתאר מיוצג על ידי Ry. לאחר 2006, גובה עשר הנקודות של חוסר אחידות מיקרוסקופי בוטל בתקן הלאומי, ואומץ. Rz מייצג את הגובה המרבי של הפרופיל.
תְמוּנָה
2. מרווח פרמטרים אופייניים
Rsm רוחב ממוצע של תאי מתאר. המרווח הממוצע של אי סדרים מיקרוסקופיים בפרופיל בתוך אורך הדגימה. מרווח המיקרו-אי-סדירות מתייחס לאורך פסגת המתאר ועמק המתאר הסמוך על קו האמצע. עבור אותו ערך Ra, ערך Rsm אינו בהכרח זהה, ולכן המרקם המשתקף יהיה שונה. משטחים בעלי ערך מרקם מתמקדים בדרך כלל בשני האינדיקטורים של Ra ו-Rsm.
תְמוּנָה
הפרמטר המאפיין צורת Rmr מתבטא ביחס אורך תמיכת הפרופיל, שהוא היחס בין אורך תמיכת הפרופיל לאורך הדגימה. אורך תמיכת המתאר הוא סכום אורכי החתכים המתקבלים על ידי חיתוך קו המתאר עם קו ישר המקביל לקו המרכז ומרחק c מקו שיא המתאר בתוך אורך הדגימה.
7. שיטת מדידת חספוס פני השטח
1. שיטה השוואתית
משמש למדידות באתר בסדנאות, משמש לעתים קרובות למדידות על משטחים בינוניים או מחוספסים. השיטה היא לקבוע את ערך החספוס של המשטח הנמדד על ידי השוואתו לדגימת חספוס המסומנת בערך מסוים.
2. שיטת סטיילוס
חספוס פני השטח משתמש בחרט יהלום עם רדיוס עקמומיות של כ-2 מיקרון כדי להחליק לאט לאורך המשטח הנמדד. התזוזה למעלה ולמטה של חרט היהלום מומרת לאות חשמלי על ידי חיישן אורך חשמלי. לאחר הגברה, סינון וחישוב, זה מסומן על ידי מכשיר תצוגה. כדי לקבל את ערך החספוס של פני השטח, ניתן להשתמש ברשמקול גם כדי להקליט את עקומת הפרופיל של הקטע הנמדד. בדרך כלל, כלי מדידה שיכולים להציג רק ערכי חספוס פני השטח נקראים מכשירי מדידת חספוס פני השטח, בעוד אלה שיכולים לתעד עקומות פרופיל פני השטח נקראים מדי פרופיל חספוס פני השטח. לשני כלי המדידה יש מעגלי חישוב או מחשבים אלקטרוניים, שיכולים לחשב אוטומטית את סטיית הממוצע האריתמטי של הפרופיל Ra, גובה עשר הנקודות של מיקרו-אי-סדירות Rz, הגובה המרבי של הפרופיל Ry ועוד פרמטרים שונים של הערכה. יש להם יעילות מדידה גבוהה והם ישימים למדידת חספוס פני השטח Ra של 0.025 ~ 6.3 מיקרון.
3. שיטת חתך קלה
רצועת האור שנוצרת לאחר שהאור עובר דרך החריץ מוקרנת על פני המשטח הנמדד, וחספוס פני השטח נמדד על סמך עקומת המתאר שנוצרת בהצטלבותו עם המשטח הנמדד (איור 3). לאחר שהאור הנפלט ממקור האור עובר דרך המעבה, החריץ ועדשת האובייקטיב 1, החריץ מוקרן על המשטח הנמדד בזווית נטייה של 45 מעלות ליצירת דמות פרופיל של המשטח הנמדד, שהוא לאחר מכן מוגבר ומוקרן על פני השטח הנמדד דרך עדשת אובייקטיבית 2. על הרשת. השתמשו בעינית המיקרומטר ובתוף הקריאה כדי לקרוא תחילה את ערך h, ולאחר מכן לחשב את ערך H.
