độ nhám bề mặt

Các thông số xác định độ nhám bềmặtCác thông số hình học của nhám bề mặt Hình:Thông số R: Thông số được tính toán từ biên dạng độ nhám.Đỉnh biên dạng.. Các thông số xác định độ nhám bềmặ

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ

TRƯỜNG BÁCH KHOA

ĐỘ NHÁM BỀ MẶT

CBGD: Mai Vĩnh Phúc

Độ nhám bề mặt

Độ nhám bề mặt theo JIS (Nhật

Bản)

Độ nhám bề mặt

1 Khái niệm

Bề mặt chi tiết sau gia

công thường không

Trong quá trình gia công cắt gọt sẽ thường xảy ra hiện tượng phân tách của các hạt, khi lưỡi cắt lấy đi một phần của vật liệu, từ đó tạo

ra các rãnh nhỏ trên bề mặt gia công Chế độ cắt, các rung động của

hệ thống và thông số hình học của dao cắt tạo ra những đường rãnh,

1 Khái niệm

Độ nhám là mức độ cao thấp của các nhấp nhô xét trong một phạm vi hẹpcủa bề mặt gia công Độ nhám thấp khi chiều cao nhám lớn và ngược lại

1 Khái niệm

1 Khái niệm

Tùy vào từng trường hợp cụ thể mà ta chọn độ nhám tương ứng với công dụng của chúng, đồng thời thoả mãn chỉ tiêu làm việc và chỉ tiêu kinh tế.

1 Khái niệm

Độ nhám bề mặt - tập hợp các độ nhấp nhô bề mặt với bước

tương đối nhỏ trên chiều dài cơ sở Tiêu chuẩn liên quan độ nhám

hiện hành là:

- TCVN 2511:2007 (ISO 12085:1996): Đặc tính hình học của sản

phẩm (GPS) - nhám bề mặt: phương pháp profin - các thông số

của mẫu profin.

- TCVN 5707:2007 (ISO 1302:2002): Đặc tính hình học của sản

phẩm - Cách ghi nhám bề mặt trong các tài liệu kỹ thuật của sản

phẩm.

2 Các thông số xác định độ nhám bề mặt

Bề mặt thực: Bề mặt giới hạn vật thể và

tách biệt vật thể với môi trường xung quanh.

Hệ tọa độ để xác định các thông số về

nhám bề mặt: Các trục tạo thành hệ tọa độ theo

quy tắc bàn tay phải, trục X có phương trùng với

đường trung bình, trục Y nằm trên bề mặt thực và

trục Z hướng ra ngoài (từ vật liệu hướng ra môi

trường xung quanh).

Biên dạng bề mặt Biên dạng được tạo thành do sự giao nhau giữa bề mặt thực với

một mặt phẳng quy định Trong thực tế, thường chọn một mặt phẳng có một pháp

2 Các thông số xác định độ nhám bề mặt

Đường trung bình m của biên dạng Là đường cơ sở có dạng biên dạng danh

nghĩa và được thực hiện sao cho trong phạm vi chiều dài đường cơ sở thì độ lệchbình phương trung bình của biên dạng đối với đường này là nhỏ nhất Hệ quy chiếucủa độ nhám từ đường trung bình của biên dạng được gọi là hệ thống đường trungbình

2 Các thông số xác định độ nhám bề mặt

Chiều dài chuẩn lr Chiều dài theo phương trục X dùng để nhận biết tính

không theo quy luật đặc trưng cho biên dạng được đánh giá Đối với các biên dạng

độ nhám lr và biên dạng độ sóng lw bằng trị số bước sóng đặc trưng của các bộ lọc biên dạng λc và λf tương ứng Chiều dài chuẩn đối với biên dạng ban đầu lp bằng

chiều dài đánh giá

2 Các thông số xác định độ nhám bề mặt

Chiều dài đánh giá ln Chiều dài theo phương trục X dùng để đánh giá biên

dạng Chiều dài đánh giá có thể chứa một hoặc nhiều chiều dài chuẩn

2 Các thông số xác định độ nhám bề mặt

Các thông số hình học của nhám bề mặt (Hình):

Thông số R: Thông số được tính toán từ biên dạng độ nhám.

Đỉnh biên dạng Phần hướng ra ngoài (từ vật liệu hướng ra môi trường xung quanh) của

biên dạng được đánh giá nối hai điểm lân cận nhau của chỗ giao nhau giữa biên dạng với trục

X (Hình)

Đáy biên dạng Phần hướng vào trong (từ môi trường xung quanh hướng vào vật liệu)

2 Các thông số xác định độ nhám bề mặt

Phần tử biên dang Đỉnh biên dạng và đáy biên dạng liền kề nhau Phần dương hoặc

âm của biên dạng được tính tại điểm bắt đầu hoặc kết thúc của chiều dài chuẩn luôn đượcxem là đỉnh biên dạng hoặc đáy biên dạng Khi xác định một số phần tử biên dạng trên nhiềuchiều dài chuẩn thì các đỉnh và đáy của biên dạng được tính tại điểm bắt đầu hoặc kết thúccủa mỗi chiều dài chuẩn chỉ được tính đến một lần tai điểm bắt đầu của mỗi chiềudài chuẩn(Hình)

2 Các thông số xác định độ nhám bề mặt

Chiều cao của đỉnh biên dạng Z pi (H) Khoảng cách giữa trục X và điểm cao nhất của

đỉnh biên dạng theo phương trục Z

Chiều sâu của đáy biên dạng Z vi, Khoảng cách giữa trục X và điểm thấp nhất của đáybiên dạng theo phương trục Z

Chiều cao của phần từ biên dạng Zti Tổng chiều cao của đỉnh và chiều sâu của đáy

của một phân tử biên dạng

2 Các thông số xác định độ nhám bề mặt

Chiều sâu lớn nhất của đáy biên dang Ry Chiều sâu lớn nhất của đáy biên dạng Zv

trong phạm vi chiều dài chuẩn (trên hình là Zv3)

Chiều cao lớn nhất của biên dang R-zmax Tổng của chiều cao lớn nhất của đinh biên

dạng Zp và chiều sâu lớn nhất của đáy biên dạng Zv trong phạm vi chiều dài chuẩn

Các thông số biên độ (đỉnh và

đáy)

Chiều cao lớn nhất của đỉnh biên

dạng Rp Chiều cao lớn nhất của biên

dạng Zp trong phạm vi chiều dài chuẩn

(trên hình là Zp4)

2 Các thông số xác định độ nhám bề mặt

2 Các thông số xác định độ nhám bề mặt

Trong ISO 4287-1:1984, kí hiệu Rz đã được

dùng để chỉ “chiều cao nhấp nhô theo mười điểm”.

Hiện nay, tại một số đơn vị sản xuất, vẫn sử

dụng các dụng cụ đo độ nhám bề mặt để đo thông

tin cũ Rz.

Do đó cần phải chú ý khi sử dụng các tài liệu kỹ

thuật vì có sự khác biệt đáng kể giữa các kết quả

nhận được khi sử dụng các loại dụng cụ khác nhau

2 Các thông số xác định độ nhám bề mặt

Trong ISO 4287-1:1984, kí hiệu Rz đã được

dùng để chỉ “chiều cao nhấp nhô theo mười điểm”.

Hiện nay, tại một số đơn vị sản xuất, vẫn sử

dụng các dụng cụ đo độ nhám bề mặt để đo thông

tin cũ Rz.

Do đó cần phải chú ý khi sử dụng các tài liệu kỹ

thuật vì có sự khác biệt đáng kể giữa các kết quả

nhận được khi sử dụng các loại dụng cụ khác nhau

2 Các thông số xác định độ nhám bề mặt

Để đánh giá độ nhám bề mặt sử dụng rất nhiều đại lượng, chú ý 6 thông số chính: ba đại lượng chiều cao (Ra, Rz, Rzmax), hai đại lượng bước (RS, RSm) và tham số độ dài tham chiếu cấu hình tương đối (c)

1 Ra - sai lệch trung bình số học biên dạng;

2 Rz - chiều cao nhấp nhô biên dạng theo 10 điểm; theo tiêu chuẩnmới là chiều

cao nhấp nhô biên dang theo chiều dài chuẩn;

3 Rzmax - chiều cao biên dạng lớn nhất;

4 RSm - bước trung bình của nhấp nhô hiên dạng:

5 RS - bước trung bình của các của nhấp nhô cục bộ của biên dạng;

6 Ml(c) - đại lượng chiều dài tham chiếu tương đối của biên dạng:

Với c - mức mặt cắt của biên dạng

2 Các thông số xác định độ nhám bề mặt

Bảng tiêu chuẩn đánh giá độ nhám bề mặt

Trong các thông số trên

thì hai đại lượng chính Ra và

Rz, cấp nhám và giá trị tiêu

chuẩn đánh giá độ nhám bề

mặt được trình bày trong

Bảng Ngoài các tham số

định lượng, trong tiêu chuẩn

còn thiết lập các loại hướng

2 Các thông số xác định độ nhám bề mặt

Đại lượng Ra là trung bình cộng của các giá trị

tung độ tuyệt đổi Z(x) trong phạm vi chiều dài

chuẩn, với l = lr, xác định theo công thức (Hình

Ra được chuẩn hóa bởi các giá trị

từ 0,008 đến 100 μm

2 Các thông số xác định độ nhám bề mặt

Đại lượng Rz xác định theo công thức

Rz = 𝟏

𝟓 ( 𝒊=𝟏𝟓 |𝒁𝒑𝒊 | + 𝒊=𝟏𝟓 |𝒁𝒗𝒊 |)

Trong đó:

Zpi- sai lệch 5 điểm biên dạng lớn nhất;

Zvi, - sai lệch 5 điểm biên dang nhỏ nhất,

Đại lượng Rz được chuẩn hóa và có giá trị từ 0,025 đến 1600

um

Thông thường giữa Rz và Ra có mối liên hệ Rz = 4Ra (Bảng

2 Các thông số xác định độ nhám bề mặt

Rzmax - chiều cao biên dạng lớn nhất là tổng (Hình): Tổng của chiều cao lớn nhất củađinh biên dang Zp và chiều sâu lớn nhất của đáy biên dạng Zv trong phạm vi chiều dàiđánh giá Vì Rzmax được xác định trên chiều dài đánh giá mà không phải trên chiều dàichuẩn cho nên quan hệ sau đây luôn luôn được tuân thủ đối với mọi biên dạng:

Rzmax = ZPmax - ZVmin ≥ Rz

2 Các thông số xác định độ nhám bề mặt

RS là bước trung bình của các

nhấp nhô cục bộ của biên dạng

2 Các thông số xác định độ nhám bề mặt

Bước trung bình của nhấp nhô biên dạng RSm: Giá trị bước trungbình của các bước phần tửbiên dạng RS trong phạm vi chiều dài chuẩn

Chú thích Đại lượng RS yêu cầu có sự phân biệt của chiều cao nhấp nhô và chiều dài Nếu

không có quy định nào khác, sai lệch chiều cao nhấp nhô mặc định phải là 10% của Rz và sailệch chiều dài mặc đính phải là 1% chiều dài chuẩn Bắt buộc phy đáp ứng cả hai điều kiện này

Đại lượng RS được chuẩn hóa bởi các giá trị từ 0,002 đến 12,5 mm

𝑹𝑺𝒎 = 𝟏

𝒏

𝒊=𝟏𝒏

𝑹𝑺𝒎𝒊

2 Các thông số xác định độ nhám bề mặt

RS là bước trung bình của các nhấp nhô cục bộ của biên dạng (Hình) là giá trị trung bình sốhọc của bước RSi các nhấp nhô biên dạng dọc theo các đỉnh của chiều dài cơ sở

2 Các thông số xác định độ nhám bề mặt

Đại lượng chiều dài tham chiếu tương đối của biên dạng Ml(c), c là mức mặt cắt của biêndạng (Hình), là tỷ lệ tổng chiều dài của các đoạn được cắt ở một mức nhất định trong vật liệudạng theo một đường cách đều đường giữa trong chiều dài cơ sở, với chiều dài cơ sở

- Độ bền mòn.

- Độ chính xác động học của chỉ tiết

- Tuổi thọ

- Đô ổn định dao động

3 Chọn giá trị độ nhám và cấp nhám

Trị số của nhám được xác định tuỳ vào chức năng sử dụng của bề mặt và điều kiệnlàm việc của chi tiết Trong thực tế, trị số này được chọn dựa vào phương pháp gia cônghoặc dựa vào cấp chính xác kích thước và hình dạng

3 Chọn giá trị độ nhám và cấp nhám

Có thể chọn cấp độ nhám tối thiểu của bề mặt gia công để tạo thành các mặt lắpghép khác nhau theo các Bảng ở các Slide sau với các lưu ý:

+ Đối với các bề mặt thô có trường dung sai rộng thì có thể hạ thấp cấp độ nhám

để giảm chi phí chế tạo

+ Khi chọn cấp độ nhám cần tính đến các tính chất của vật liệu và độ cứng bề mặtchi tiết Thường thu được những chỉ số cao cho thép với điều kiện độ cứng không thấphơn HRC30-35 Các sản phẩm thép cần gia công tinh ít nhất phải được tôi cải thiệnhoặc thường hóa

+ Việc sửa tinh và tạo ra các kích thước chính xác trong các lỗ khó hơn trên cáctrục theo các điều kiện gia công Vì vậy, như một quy tắc, yêu cầu đối với độ nhám bề

3 Chọn giá trị độ nhám và cấp nhám

Bảng tiêu chuẩn đánh giá độ nhám bề mặt

Theo tiêu chuẩn có 14 cấp độ

nhám như Bảng, tương ứng chiều

dài chuẩn và khoảng các giá trị độ

nhám Ra và Rz Phụ thuộc vào các

yêu cầu cụ thể về chất lượng bề

mặt, đặc tính cấu tạo và làm việc

Cấp nhám và khoảng giá trị thông số độ nhám

Ra, chẳng hạn những bề mặt kích thước nhỏ hoặc có biên dạng phức tạp.

Các giá trị Ra và Rz là tiêu chuẩn và có thể chọn theo Bảng trên, thông thường chọn

Cấp nhám và khoảng giá trị

thông số độ nhám

3 Chọn giá trị độ nhám và cấp nhám

Chọn giá trị thông số độ nhám

Chọn giá trị độ nhám theo giá trị độ đôi Đối với các chi tiết có độ đôi lớn khi

lắp bằng phương pháp ép thì độ nhám sẽ bị san phẳng, độ nhám càng lớn thì giá trị san phẳng càng cao Khi đó độ dội của mỗi ghép sẽ giảm, và sẽ làm giảm khả năng tải của mỗi ghép Theo kinh nghiệm ta có thể chọn giá trị đại lượng Rz phụ thuộc vào độ đôi ở như Bảng.

3 Chọn giá trị độ nhám và cấp nhám

Chọn giá trị thông số độ nhám

Chọn giá trị độ nhám bề mặt lắp ổ lăn Giá trị độ nhám được chọn theo tiêu chuẩn

cho các chi tiết và sản phẩm, cũng như trên các bề mặt mà chúng được lắp ghép với nhau,

ví dụ, các yêu cầu về độ nhám bề mặt trục khi lắp ổ lăn (Bảng)

3 Chọn giá trị độ nhám và cấp nhám

Chọn giá trị thông số độ nhám

Chọn giá trị độ nhám theo cấp chính xác kích thước Độ chính xác gia

công là mức độ chính xác đạt được khi gia công so với yêu cầu thiết kế Trong thực tế, độ chính xác gia công được biểu thị bằng các sai số về kích thước, sai lệch về hình dáng hình học, sai lệch về vị trí tương đối giữa các yếu tố hình học của chi tiết được biểu thị bằng dung sai Độ chính xác gia công còn phần nào được thể hiện ở hình dáng hình học lớp tế vì bề mặt còn được biểu thị bằng độ nhám.

3 Chọn giá trị độ nhám và cấp nhám

Chọn giá trị thông số độ nhám

Cấp chính xác Cấp chính xác được quy định theo trị số từ nhỏ đến lớn theo mức độ chính xác kích thước TCVN và ISO chia ra 20 cấp chính xác đánh số theo thứ tự độ chính xác giảm dần là 01, 0, 1, 2, 15, 16, 17, 18 Trong đó:

- Cấp 1 ÷ cấp 5 cấp chính xác cao: cho các chỉ tiết chính xác, dụng cụ đo.

- Cấp 6 ÷ cấp 11 cấp chính xác thường, áp dụng cho các mối lắp ghép.

- Cấp 12 ÷ cấp 18 cấp chính xác thấp, dùng cho các kích thước tự do (không lắp ghép).

3 Chọn giá trị độ nhám và cấp nhám

Chọn giá trị thông số độ nhám

3 Chọn giá trị độ nhám và cấp nhám

Chọn giá trị thông số độ nhám

Có thể chọn giá trị độ nhám bề mặt theo Bảng độ nhám bề mặt Ra phụ thuộc chất lượng

bề mặt

3 Chọn giá trị độ nhám và cấp nhám

Chọn giá trị thông số độ nhám

3 Chọn giá trị độ nhám và cấp nhám

Chọn giá trị thông số độ nhám

Hầu hết các sai lệch hình học của chi tiết phải nằm trong miền dung sai kích thước Độ nhám nếu không tra được theo Bảng độ nhám bề mặt Ra phụ thuộc chất lượng bề mặt thì có thể xác định gần đúng theo Hình trên slide Ví dụ kích thước trục có các sai lệch trên es = 18𝜇m và sai lệch dưới ei=2𝜇m, khi đó dung sai trục Td = 18-2 = 16𝜇m Theo hình trên ta chọn độ nhám có Ra = 0,8𝜇m.

Giá trị độ nhám Ra không có trong Bảng có thể xác định sơ bộ theo công thức Ra≈0.05IT, với IT – dung sai kích thước.

Với các bề mặt thô ta chọn Rz như sau: Rz 320; Rz 160 với bề mặt rất thô, không gia công cơ, bề mặt đúc khuôn đất, Rz 80 - Bề mặt thô, không tiếp xúc.

3 Chọn giá trị độ nhám và cấp nhám

Chọn giá trị thông số độ nhám

Ngoài ra, khi không có để xuất nào để chọn độ nhám bề mặt, giới hạn độ nhám Rz có thể được liên kết với dung sai kích thước (IT), dung sai hình dạng (TF) hoặc vị trí (TP) Khi đó ta có thể chọn giá trị của tham số Rz không quá 0,33 của miền dung sai kích thước hoặc 0,5 0,4 dung sai vị trí hoặc hình dạng Nếu chi tiết có

đủ ba dung sai (kích thước, hình dạng và vị trí) thì lấy dung sai có giá trị nhỏ nhất: Rz = 0,33IT hoặc Rz = 0,5TF; hoặc Rz = 0,5TP.

3 Chọn giá trị độ nhám và cấp nhám

Chọn giá trị thông số độ nhám

Ví dụ 1 Kích thước với dung sai lắp ∅30H7/p6 được chỉ định trên bản vẽ và ∅30H7 là dung sai lỗ, Ø30p6 là dung sai trục, nhưng không có thông số độ nhám đi kèm Được biết, trục với ống lót được lắp bằng độ đôi Chọn tham số độ nhám của trục và lỗ ống lót, và theo giá trị số của độ nhám đó, hãy chỉ định phương pháp gia công lần cuối của trục.

Giải

Ta chọn tham số Ra là phù hợp trong trường hợp này Đối với trục có cấp chính xác 6 và có kích thước danh nghĩa là 30 mm (nằm trong khoảng kích thước “trên 18 đến 50mm” , theo Bảng, ta có thể chọn ba giá trị Ra: 1,6, 0,8 và 0,4 µm và giả sử ta chọn Ra=0.8 µm Đối với ống lót có cấp chính xác 7 có kích thước danh nghĩa là 30 mm (khoảng kích thước “trên 18 đến 50 mm"), theo Bảng, có thể chọn ba giá trị Ra: 3,2, 1,6 và 0,8 µm, ta chọn Ra=1.6µm Theo Bảng, các yêu cầu về độ chính xác và độ nhám được đáp ứng đối với trục và lỗ có thể chọn sơ bộ phương pháp tiện Cụ thể hơn, tra các Phụ lục, đối với trục

Dung sai kích thước IT = 16 µm Thông số Rz=0,33IT=0,33x16= 5.3 µm Thông số

Ra = 0,2 Rz=0,2x5,3 = 1,06 µm Để ghi độ nhám trên bản vẽ chi tiết theo Bảng, ta chọn giátrị tiêu chuẩn chọn giá trị tiêu chuẩn nhỏ hơn gần nhất Ra=0.8 µm

3 Chọn giá trị độ nhám và cấp nhám

Chọn giá trị thông số độ nhám

Ví dụ 3 Trên bản vẽ chi tiết, ∅36𝑘6+0,015

+0,002, dung sai độ đảo hướng kính TP = 9 µm

và dung sai độ trụ TF = 4 µm Xác định thông số độ nhám Ra.

Giải

Dung sai kích thước IT=13 µm, dung sai độ đảo hướng kính TP=9 µm và TF=4 µm.

So sánh giữa các giá trị Rz=0,33IT=4,29 µm hoặc Rz = 0,5TP = 4,5 µm, hoặc Rz = 0,5TF = 2 µm nên ta chọn giá trị nhỏ nhất Rz = 0,5TF = 2 µm Thông số Ra=0,2 Rz=0,2x2=0,4 µm Để ghi độ nhám trên bản vẽ chi tiết thì tra Bảng, chọn giá trị tiêu chuẩn nhỏ hơn và gần nhất là Ra = 0,4 µm.

Trong bản vẽ chi tiết ta

phải ghi độ nhám bề mặt gia

công theo tiêu chuẩn trên Có

14 cấp độ nhám như Bảng ở

slide trên

Ký hiệu độ nhám thể