2.1 Неровности поверхности

На поверхности изделий и их деталей возникают неровности в результате выполнения технологических процессов изготовления и последующей эксплуатации [3].

Эксплуатационные воздействия, определенным образом связанные с технологически полученными неровностями, выражаются в истирании или разрушении поверхностей соответствующих деталей и тем самым приводят к завершению срока службы изделий. Это особенно отчетливо проявляется на рабочих поверхностях деталей машин и приборов.

Технологические факторы, вызывающие неровности поверхности, одновременно влияют на другие показатели физического состояния поверхности. К ним относятся наклеп, остаточные напряжения, микротрещины, структурное состояние и т. д. Упрочнение и разупрочнение поверхностного слоя деталей обусловливается комплексом всех физических характеристик.

Неровности поверхности по традиции подразделяют на шероховатость и волнистость. К ним относятся также и некоторые отклонения формы. Например, из волн в поперечных сечениях цилиндрических деталей выделяют огранку -- неровности, повторяющиеся на длине окружности реже, чем неровности, относимые к волнистости. Эти подразделения складывались в процессе изучения неровностей под влиянием развития техники измерений.

Еще в прошлом столетии были опубликованы первые работы по выявлению зависимости высоты неровностей поверхности от геометрических параметров инструмента и режимов обработки. Впоследствии было установлено, что на неровности оказывают также влияние упругие искажения, пластические деформации и разрушение, обусловливающее вырывание частиц из нижележащего слоя, толчки, дрожания, вибрации и т. д.

В качестве шаговой границы между шероховатостью и другими видами неровностей была регламентирована так называемая «базовая длина» -- длина базовой линии, используемая для выделения неровностей, характеризующих шероховатость поверхности, т. е. совокупность неровностей поверхности с относительно малыми шагами на базовой длине.Наиболее употребительными базовыми длинами и до настоящего времени являются мм и мм.

Таким образом, физически обоснованной, а тем более естественной физической границы между шероховатостью, с одной стороны, и волнистостью поверхности как совокупностью неровностей с шагами, превышающими базовую длину, -- с другой, не имеется. Во всяком случае она пока не выявлена.

При выбранной базовой длине с помощью различного рода фильтров (механических, электрических и др.) можно выделить шероховатость и волнистость из общей совокупности неровностей поверхности. Шероховатость и волнистость выделяют автоматически, например при измерениях и записях неровностей посредством частотных фильтров, встроенных в рассматриваемые далее электромеханические профилометры.

Не имеется чёткой физической границы также между волнистостью и огранкой, при которой реальный профиль поперечного сечения цилиндрической детали представляет собой многогранную фигуру. Потребность и возможность разделения волнистости и огранки возникла опять таки с развитием техники измерения некруглости щуповым методом. Однако в настоящее время имеются лишь отдельные предложения, относящиеся к разграничению волнистости и огранки поверхности по числу неровностей на длине окружности, ограничивающей поперечное сечение детали, причем зависимость шага SH неровностей от радиуса r детали определяется соотношением

(1)

В различных предложениях граничные значения сильно отличаются друг от друга, например, предлагались значения 4, 8, 15 и т. д.

Были и другие предложения по разграничению неровностей: по происхождению, по отношению высоты к шагу и т. д. Однако их еще труднее оправдать.

Современная измерительная аппаратура позволяет отделить друг от друга неровности, повторяющиеся неодинаковое число раз по длине окружности.

Шероховатость и волнистость профиля поверхности имеют сложные спектральные составы, причем сами шаги и отвечающие им высоты неровностей варьируют по длине профиля и, конечно в еще большей мере на разных профилях поверхности одной детали, а тем более в совокупности деталей.

Поэтому еще в самом начале развития нормирования и контроля неровностей поверхности возникла идея количественной оценки неровностей в виде неких средних величин Такие оценки, определяемые на профилях, к настоящему времени стали традиционными, они фигурируют в национальных стандартах различных стран и в международной нормативной документации.