Palabras del editor: La rugosidad de la superficie Ra es un símbolo que utilizamos a menudo cuando trabajamos en maquinaria. Básicamente es un viejo amigo nuestro. Sin él, el dibujo probablemente sería inútil. Es un símbolo con el que nos enfrentamos todos los días. ¿Sabes por qué se utilizan 0.8, 1,6, 3,2, 6,3, 12,5 en lugar de otros números? Creo que los amigos de la comunidad también han tenido esta confusión al aprenderlo y usarlo, pero no han estudiado la respuesta en detalle. Todo comienza con excelentes matemáticas. Ahora déjame contarte en detalle.
¡Todo proviene del gran sistema de números de prioridad!
El ingeniero francés Renault vio que los cables de los globos aerostáticos tenían varias especificaciones, así que pensó en una manera. Elevó 10 a la quinta potencia y obtuvo un número de 1,6. Luego multiplicó los números para obtener los siguientes cinco números de prioridad:
1.0
1.6
2.5
4.0
6.3
Esta es una secuencia geométrica y el último número es 1,6 veces el número anterior. Luego, solo hay 5 tipos de cables por debajo de 10, y solo hay 5 tipos de cables de 10 a 100, a saber, 10, 16, 25, 40 y 63.
Sin embargo, este método de división era demasiado escaso, por lo que el Sr. Lei continuó con sus esfuerzos y elevó 10 a la décima potencia, y obtuvo el sistema de números de prioridad R10 de la siguiente manera:
1.0
1.25
1.6
2.0
2.5
3.15
4.0
5.0
6.3
8.0
La proporción común es 1,25, por lo que solo hay 10 tipos de cables de acero dentro de 10, y solo hay 10 tipos de cables de acero entre 10 y 100, lo cual es más razonable. En este momento, alguien debe haber dicho que en esta secuencia, los primeros números no parecen ser muy diferentes, como 1,0 y 1,25. Casi no hay diferencia. Normalmente redondeo hacia arriba, pero la brecha entre 6,3 y 8,0 es grande. ¿Es esto razonable?
Razonable o no, hagamos una analogía. Por ejemplo, los números naturales 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 se ven muy fluidos. Usamos esta secuencia para pagar salarios, dando 1,000 a Zhang San y 2,000 a Li Si. Ambos están convencidos. Hay una inflación repentina. Dale a Zhang San 8,000 y Li Si 9,000. En el pasado, el salario de Li Si era el doble que el de Zhang San, pero ahora es 1,12 veces. ¿Crees que Li Si estaría dispuesto? Él es el supervisor y darle 16,000 no es suficiente. Zhang San no se quejará de que el supervisor tenga 8,000 más que él.
¡Hay dos formas de comparar cosas en la naturaleza, a saber, "relativa" y "absoluta"! El sistema de números de prioridad es relativo.
Algunas personas dicen que las especificaciones de su producto son 10 toneladas, 20 toneladas, 30 toneladas y 40 toneladas. Ahora parece poco razonable, ¿verdad? Si toma el doble, debe ser 10 toneladas, 20 toneladas, 40 toneladas, 80 toneladas, o mantiene la cabeza y la cola, también debe ser 10 toneladas, 16 toneladas, 25 toneladas, 40 toneladas, la proporción común es 1,6.
Esto es "estandarización". A menudo veo gente hablando de "estandarización" en foros. De hecho, de lo que están hablando es de "piezas estándar". Lo que hacen es simplemente clasificar las partes estándar de toda la máquina, lo que se llama estandarización. De hecho, no es así. . Para una verdadera estandarización, debe serializar todos los parámetros de su producto de acuerdo con el sistema de números de prioridad y luego serializar los parámetros funcionales y las dimensiones de todos los componentes utilizando el sistema de números de prioridad.
Los números naturales son infinitos, pero a los ojos de los diseñadores mecánicos, solo hay 10 números en el mundo, que son los números de prioridad R10. Además, cuando estos 10 números se multiplican, dividen, elevan y elevan al cuadrado, el resultado sigue estando entre estos 10 números. ¡Qué asombroso! Cuando estés diseñando y no sepas qué talla elegir, simplemente elige entre estos 10 números. ¡Qué conveniente es!
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
Dos números de prioridad, como 4 y 2, tienen números de serie N24 y N12 respectivamente. Cuando se multiplican y se suman sus números de serie, el resultado es igual a N36 u 8; al dividir, se restan los números de serie y el resultado es igual a N12 o 2. ; Para el cubo de 2, multiplica su número de serie N12 por 3 para obtener N36, que es 8; para la raíz cuadrada de 4, divida su número de serie N24 por 2 para obtener N12, que es 2. ¿Qué pasa si encontramos la cuarta potencia de 2? N12*{{20}}N48, no hay nadie aquí, ¿qué debo hacer? En la lista anterior no existe ningún número anterior, que es el 10. Su número de serie es N40. Si el número de serie es mayor que 40, mire solo la parte mayor que 40. Por ejemplo, para N48, mire N8, que es 1,6, y luego multiplíquelo por 10 para obtener 16. Si el número de serie es N88, mire N8 para obtener 1,6, luego multiplíquelo por 100 para obtener 160, porque el número de serie de 100 es N80, el número de serie de 1000 es N120, y así sucesivamente para el diseño mecánico, es suficiente. utilizar estos 20 números durante toda la vida. Pero a veces es necesario utilizar el sistema numérico R40. Es más completo con 40 números. Por si fuera poco, también está la serie R80. Me sé de memoria el sistema numérico R40 y ni siquiera necesito una calculadora para cálculos generales. En pocas palabras, calcule la resistencia a la torsión del acero 40-de diámetro 45. El coeficiente de torsión es 0,5*π*R^3. La tensión de torsión es la mitad del límite elástico de 360, que es 180 MPa. El pi es 3,15. Utilice sus manos izquierda y derecha para pellizcar el punto decimal y calcular mentalmente la suma y resta de números de serie. Sal en un momento. ¿Alguien dijo que no agrega un factor de seguridad? Tell, ¿debería elegir 1,25, 1,5 o 2? jeje.
La sección áurea es 0.618, que es 1,618, y aquí también hay 1,6.
La secuencia de raíz cuadrada es raíz cuadrada 1, raíz cuadrada 2, raíz cuadrada 3. Es fácil de encontrar, ¿verdad? (El número de serie de 3 es N19)
¿Qué es π al cuadrado? igual a 10. ¿Es conveniente al calcular que la varilla de presión es estable?
El coeficiente de torsión de una varilla redonda es aproximadamente 0.1*D^3. Ahora puedes calcular el coeficiente de torsión verbalmente, ¿verdad?
¿Por qué el tornillo grande saltó directamente de M36 a M40?
¿Por qué la relación de transmisión de engranajes es 6,3 o 7,1?
¿Por qué el canal de acero tiene un calibre 12,6 que rara vez se ve en el mercado?
¿Por qué la fábrica subcontratada llamó y dijo que no hay 140 tubos cuadrados, pero sí 120 y 160? Porque el sistema numérico R5 tiene prioridad sobre el sistema numérico R20.
¿Por qué los parámetros de las piezas estándar tienen una primera secuencia y una segunda secuencia? En términos generales, la primera secuencia es la secuencia R5.
¿Por qué la lista de orificios para tornillos de Inventor tiene M11.2? Ahora sabes que no es un número inventado, ¿verdad?
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También hay espesor de placa de acero, modelo de sección de acero, módulo de engranaje, todas las piezas estándar, parámetros funcionales, parámetros dimensionales, tablas de tolerancia estándar en todas las muestras de productos industriales, etc., etc., sus orígenes poco a poco se van aclarando en nuestros corazones en este momento. momento. . Se puede decir que hemos entendido la mitad del manual de diseño mecánico, así como aquellos productos industriales que aún no se han fabricado.
Luego, cuando diseñamos un producto, podemos diseñar una serie al mismo tiempo, en lugar de realizar la llamada "estandarización" una vez completado el diseño; Además, si el producto está destinado a ser serializado, podemos incluso diseñarlo de acuerdo con las condiciones de trabajo reales. Diseña el producto sin saber mucho sobre él porque el sistema de números de prioridad ya incluye todos los modelos.
Las aplicaciones del sistema de números de prioridad, enumeradas anteriormente, pueden describirse como una gota en el océano, y hay infinitas aplicaciones esperando que las desarrollemos nosotros mismos.
Ahora que entendemos el origen del valor de rugosidad de la superficie, ¡echemos un vistazo al conocimiento de la rugosidad de la superficie!
1. El concepto de rugosidad superficial.
La rugosidad de la superficie se refiere a las irregularidades de la superficie mecanizada con espacios pequeños y pequeños picos y valles. La distancia (distancia de onda) entre las dos crestas de onda o los dos valles de onda es muy pequeña (menos de 1 mm), lo cual es un error de forma geométrica microscópica.
Se refiere específicamente a la altura y el espaciamiento S de pequeños picos y valles. Generalmente dividido en puntos S:
S
1 Menor o igual a S Menor o igual a 10 mm es ondulación
S>10 mm es forma de f
2. Tabla comparativa VDI3400, Ra, Rmax
Las normas nacionales estipulan que se utilizan comúnmente tres indicadores para evaluar la rugosidad de la superficie (unidad: μm): la desviación aritmética promedio Ra del perfil, la altura promedio del desnivel Rz y la altura máxima Ry. El indicador Ra se utiliza a menudo en la producción real. La desviación máxima de altura microscópica Ry del contorno se expresa comúnmente mediante el símbolo Rmax en Japón y otros países, y el indicador VDI se usa comúnmente en Europa y Estados Unidos. La siguiente es una tabla comparativa de VDI3400, Ra y Rmax.
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Tabla comparativa VDI3400, Ra, Rmax
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3. Factores que causan la rugosidad de la superficie.
La rugosidad de la superficie generalmente es causada por el método de mecanizado utilizado y otros factores, como la fricción entre la herramienta y la superficie de la pieza durante el proceso de mecanizado, la deformación plástica de la superficie metálica durante la separación de virutas y la vibración de alta frecuencia en el sistema de proceso. , pozos de descarga de mecanizado eléctrico, etc. Debido a los diferentes métodos de procesamiento y materiales de la pieza de trabajo, la profundidad, densidad, forma y textura de las marcas dejadas en la superficie procesada son diferentes.
4. Los principales efectos de la rugosidad superficial en las piezas.
Afecta la resistencia al desgaste. Cuanto más rugosa es la superficie, menor es el área de contacto efectiva entre las superficies de contacto, mayor es la presión, mayor es la resistencia a la fricción y más rápido es el desgaste.
Afecta la estabilidad del ajuste. Para ajustes de holgura, cuanto más rugosa sea la superficie, más fácil será de desgastarse, lo que hará que la holgura aumente gradualmente durante el trabajo; para ajustes de interferencia, la interferencia efectiva real se reduce debido al aplanamiento de los picos convexos microscópicos durante el montaje. la fuerza de la conexión.
Afecta la resistencia a la fatiga. Hay grandes depresiones en la superficie de las piezas rugosas que, al igual que las esquinas afiladas y las grietas, son sensibles a la concentración de tensiones, lo que afecta la resistencia a la fatiga de la pieza.
Afecta la resistencia a la corrosión. Las superficies rugosas de las piezas pueden permitir fácilmente que gases o líquidos corrosivos penetren en la capa metálica interna a través de valles microscópicos en la superficie, causando corrosión superficial.
Afecta el sellado. Las superficies rugosas no pueden encajar perfectamente y se filtra gas o líquido a través de los espacios entre las superficies de contacto.
Afecta la rigidez de contacto. La rigidez de contacto es la capacidad de la superficie de unión de las piezas para resistir la deformación de contacto bajo la acción de fuerzas externas. La rigidez de una máquina depende en gran medida de la rigidez del contacto entre las distintas partes.
afectar la precisión de la medición. La rugosidad de la superficie medida de la pieza y la superficie de medición de la herramienta de medición afectarán directamente la precisión de la medición, especialmente en mediciones de precisión.
Además, la rugosidad de la superficie tendrá diversos grados de impacto en el recubrimiento de las piezas, la conductividad térmica y la resistencia de contacto, la capacidad reflectante y el rendimiento de la radiación, la resistencia al flujo de líquidos y gases y el flujo de corriente de la superficie del conductor.
5. Bases para la evaluación de la rugosidad superficial.
1. Duración del muestreo
La longitud de muestreo L es la longitud de una línea de referencia especificada para evaluar la rugosidad de la superficie. La longitud que puede reflejar las características de rugosidad de la superficie debe seleccionarse en función de la formación de la superficie real y las características de textura de la pieza. La longitud del muestreo debe medirse basándose en la dirección general del perfil de la superficie real. La longitud del muestreo se especifica y selecciona para limitar y reducir los efectos de la ondulación de la superficie y los errores de forma en los resultados de la medición de la rugosidad de la superficie. Las opciones más utilizadas para rugosímetros son: {{0}}.25 mm, 0,8 mm, 2,5 mm
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2. Duración de la evaluación
La longitud de evaluación es una longitud necesaria para evaluar el perfil, que puede incluir una o varias longitudes de muestreo. Dado que la rugosidad de la superficie de varias partes de la superficie de la pieza no es necesariamente uniforme, una longitud de muestreo a menudo no puede reflejar razonablemente una determinada característica de rugosidad de la superficie. Por lo tanto, es necesario tomar varias longitudes de muestreo en la superficie para evaluar la rugosidad de la superficie. La longitud de evaluación generalmente incluye de 1 a 5 longitudes de muestreo L. Cuando la longitud de muestreo es 0.8 y la longitud de evaluación es 5L, 5X0.8=4mm
3. Línea de base
La línea de referencia es la línea central del contorno utilizada para evaluar los parámetros de rugosidad de la superficie. Hay dos tipos de líneas de base: la línea media de mínimos cuadrados del contorno: dentro de la longitud de muestreo, la suma de los cuadrados de los desplazamientos del contorno de cada punto en la línea de contorno es la más pequeña y tiene una forma de contorno geométrica. Media aritmética de la línea central del contorno: Dentro de la longitud de muestreo, las áreas de los contornos a ambos lados de la línea central son iguales. Teóricamente, la línea central de mínimos cuadrados es la línea base ideal, pero es difícil de obtener en aplicaciones prácticas. Por lo tanto, generalmente se utiliza la línea central media aritmética del contorno y, en su lugar, se puede utilizar una línea recta con una posición aproximada durante la medición.
4. Carrera de medición
La carrera de medición se refiere a la distancia de movimiento del lápiz del sensor sobre la pieza de trabajo real. La carrera de medición suele ser la relación de cálculo de la longitud de evaluación más 2 longitudes de muestreo: por ejemplo, cuando la longitud de evaluación se selecciona como 5L, la longitud de muestreo L es 0.8 mm, la carrera de medición es 5L{{5 }}L=7L, y la carrera de medición es 7X0.8=5.6mm. Sepa esto. Muy importante, se puede calcular la distancia recorrida sobre la pieza de trabajo. Esto determina el tamaño de la superficie de contacto de la pieza de trabajo más pequeña medida por el usuario.
6. Parámetros de evaluación de rugosidad superficial.
1. Parámetros característicos de altura.
Ra desviación media aritmética del contorno: la media aritmética de los valores excelentes de la desviación del contorno dentro de la longitud de muestreo (lr). En la medición real, cuanto mayor sea el número de puntos de medición, más preciso será Ra.
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Rz Altura máxima del perfil: La distancia entre la línea del pico y la línea del fondo del valle.
Se prefiere Ra dentro del rango comúnmente utilizado de parámetros de amplitud. Antes de 2006, existía otro parámetro de evaluación en la norma nacional: "La altura de diez puntos del desnivel microscópico", que está representada por Rz, y la altura máxima del contorno está representada por Ry. Después de 2006, la altura de diez puntos del desnivel microscópico fue eliminada en la norma nacional y fue adoptada. Rz representa la altura máxima del perfil.
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2. Parámetros característicos de espaciado
Rsm Ancho promedio de las celdas del contorno. El espaciado promedio de irregularidades microscópicas en el perfil dentro de la longitud de muestreo. El espaciado de microirregularidades se refiere a la longitud del pico del contorno y el valle del contorno adyacente en la línea central. Para el mismo valor de Ra, el valor de Rsm no es necesariamente el mismo, por lo que la textura reflejada será diferente. Las superficies que valoran la textura suelen centrarse en los dos indicadores de Ra y Rsm.
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El parámetro característico de forma Rmr se expresa mediante la relación de longitud del soporte del perfil, que es la relación entre la longitud del soporte del perfil y la longitud de muestreo. La longitud de soporte del contorno es la suma de las longitudes de las secciones obtenidas al cruzar el contorno con una línea recta paralela a la línea central y la distancia c desde la línea del pico del contorno dentro de la longitud de muestreo.
7. Método de medición de la rugosidad de la superficie.
1. Método comparativo
Se utiliza para mediciones in situ en talleres, a menudo se utiliza para mediciones en superficies medianas o rugosas. El método consiste en determinar el valor de rugosidad de la superficie medida comparándola con una muestra de rugosidad marcada con un valor determinado.
2. Método del lápiz óptico
La rugosidad de la superficie utiliza un lápiz de diamante con un radio de curvatura en la punta de aproximadamente 2 micras para deslizarse lentamente a lo largo de la superficie medida. El desplazamiento hacia arriba y hacia abajo de la aguja de diamante se convierte en una señal eléctrica mediante un sensor de longitud eléctrico. Después de la amplificación, filtrado y cálculo, se indica mediante un instrumento de visualización. Para obtener el valor de rugosidad de la superficie, también se puede utilizar un registrador para registrar la curva del perfil de la sección medida. Generalmente, las herramientas de medición que solo pueden mostrar valores de rugosidad de la superficie se denominan instrumentos de medición de rugosidad de la superficie, mientras que aquellas que pueden registrar curvas de perfil de superficie se denominan medidores de perfil de rugosidad de superficie. Ambos instrumentos de medición cuentan con circuitos de cálculo electrónicos o computadoras, que pueden calcular automáticamente la desviación media aritmética del perfil Ra, la altura de diez puntos de la microirregularidad Rz, la altura máxima del perfil Ry y otros diversos parámetros de evaluación. Tienen una alta eficiencia de medición y son aplicables para medir la rugosidad de la superficie Ra de 0.025 ~ 6,3 micrones.
3. Método de seccionamiento ligero
La franja de luz formada después de que la luz pasa a través de la rendija se proyecta sobre la superficie medida y la rugosidad de la superficie se mide en función de la curva de contorno formada por su intersección con la superficie medida (Figura 3). Después de que la luz emitida desde la fuente de luz pasa a través del condensador, la rendija y la lente objetivo 1, la rendija se proyecta sobre la superficie medida con un ángulo de inclinación de 45 grados para formar una figura de perfil en sección transversal de la superficie medida, que es luego se amplifica y se proyecta sobre la superficie medida a través del objetivo 2. en la retícula. Utilice el ocular del micrómetro y el tambor de lectura para leer primero el valor h y luego calcular el valor H.
