Mot de l'éditeur : La rugosité de surface Ra est un symbole que nous utilisons souvent lorsque nous travaillons sur des machines. Il s’agit essentiellement d’un vieil ami à nous. Sans cela, le dessin serait probablement inutile. C'est un tel symbole avec lequel nous sommes confrontés tous les jours. Savez-vous pourquoi 0.8, 1.6, 3.2, 6.3, 12.5 sont utilisés à la place d'autres nombres ? Je crois que les amis de la communauté ont également eu cette confusion lors de l'apprentissage et de l'utilisation, mais ils n'ont pas étudié la réponse en détail. Tout commence par de grandes mathématiques. Maintenant, laissez-moi vous le dire en détail.
Tout vient du grand système de numéros prioritaires !
L'ingénieur français Renault a constaté que les câbles métalliques des montgolfières avaient des spécifications diverses, alors il a pensé à un moyen. Il éleva 10 à la puissance cinq et obtint un nombre de 1,6. Ensuite, il a multiplié les nombres pour obtenir les cinq nombres prioritaires suivants :
1.0
1.6
2.5
4.0
6.3
Il s’agit d’une séquence géométrique et le dernier nombre est 1,6 fois le nombre précédent. Ensuite, il n'y a que 5 types de câbles métalliques inférieurs à 10, et il n'y a que 5 types de câbles métalliques de 10 à 100, à savoir 10, 16, 25, 40 et 63.
Cependant, cette méthode de division était trop clairsemée, alors M. Lei a poursuivi ses efforts et a élevé 10 à la puissance 10, et a obtenu le système de numérotation prioritaire R10 comme suit :
1.0
1.25
1.6
2.0
2.5
3.15
4.0
5.0
6.3
8.0
Le rapport commun est de 1,25, il n'y a donc que 10 types de câbles en acier dans 10, et il n'y a que 10 types de câbles métalliques entre 10 et 100, ce qui est plus raisonnable. A cette époque, quelqu'un a dû dire que dans cette séquence, les premiers nombres ne semblent pas très différents, comme 1,0 et 1,25. Il n'y a presque aucune différence. J'arrondis habituellement, mais l'écart entre 6,3 et 8,0 est important. Est-ce raisonnable ?
Raisonnable ou pas, faisons une analogie. Par exemple, les nombres naturels 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 semblent très fluides. Nous utilisons cette séquence pour payer les salaires, en donnant 1,000 à Zhang San et 2,000 à Li Si. Tous deux en sont convaincus. Il y a une inflation soudaine. Donnez à Zhang San 8,000 et Li Si 9,000. Dans le passé, le salaire de Li Si était le double de celui de Zhang San, mais il est maintenant de 1,12 fois. Pensez-vous que Li Si serait d'accord ? Il est le superviseur, et lui donner 16,000 n'est pas suffisant. Zhang San ne se plaindra pas que le superviseur en ait 8,000 de plus que lui.
Il existe deux manières de comparer les choses dans la nature, à savoir « relative » et « absolue » ! Le système de numérotation prioritaire est relatif.
Certaines personnes disent que les spécifications de ses produits sont de 10 tonnes, 20 tonnes, 30 tonnes et 40 tonnes. Maintenant, cela semble déraisonnable, n'est-ce pas ? Si vous prenez le double, cela devrait être 10 tonnes, 20 tonnes, 40 tonnes, 80 tonnes, ou gardez la tête et la queue, cela devrait également être 10 tonnes, 16 tonnes, 25 tonnes, 40 tonnes, le rapport commun est de 1,6.
C'est la « normalisation ». Je vois souvent des gens parler de « standardisation » sur les forums. En fait, ils parlent de « pièces standards ». Ce qu'ils font, c'est simplement trier les parties standard de l'ensemble de la machine, ce que l'on appelle la standardisation. En fait, ce n’est pas comme ça. . Pour une véritable standardisation, vous devez sérialiser tous les paramètres de votre produit selon le système de numéro de priorité, puis sérialiser les paramètres fonctionnels et les dimensions de tous les composants à l'aide du système de numéro de priorité.
Les nombres naturels sont infinis, mais aux yeux des concepteurs mécaniques, il n’existe que 10 nombres dans le monde, qui sont les nombres prioritaires R10. De plus, lorsque ces 10 nombres sont multipliés, divisés, élevés et mis au carré, le résultat est toujours parmi ces 10 nombres. Comme c’est incroyable ! Lorsque vous concevez et que vous ne savez pas quelle taille choisir, choisissez simplement parmi ces 10 chiffres. Comme c'est pratique !
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
Deux numéros de priorité, tels que 4 et 2, portent respectivement les numéros de série N24 et N12. Lorsqu'on les multiplie et qu'on additionne leurs numéros d'ordre, le résultat est égal à N36 ou 8 ; une fois divisés, les numéros de série sont soustraits et le résultat est égal à N12 ou 2. ; Pour le cube de 2, multipliez son numéro d'ordre N12 par 3 pour obtenir N36, qui vaut 8 ; pour la racine carrée de 4, divisez son numéro d'ordre N24 par 2 pour obtenir N12, qui vaut 2. Et si nous trouvions la quatrième puissance de 2 ? N12*{{20}}N48, il n'y a personne ici, que dois-je faire ? Dans la liste ci-dessus, il n’y a pas de numéro précédent, qui est 10. Son numéro de série est N40. Si le numéro de série est supérieur à 40, regardez uniquement la pièce supérieure à 40. Par exemple, pour N48, regardez N8, qui vaut 1,6, puis multipliez-le par 10 pour obtenir 16. . Si le numéro de série est N88, regardez N8 pour obtenir 1,6, puis multipliez-le par 100 pour obtenir 160, car le numéro de série de 100 est N80, le numéro de série de 1000 est N120, et ainsi de suite pour la conception mécanique, c'est suffisant d'utiliser ces 20 numéros toute une vie. Mais il est parfois nécessaire d’utiliser le système de numérotation R40. Il est plus complet avec 40 numéros. Si cela ne suffit pas, il existe également la série R80. Je connais par cœur le système numérique R40 et je n'ai même pas besoin d'une calculatrice pour les calculs généraux. En termes simples, calculez la résistance à la torsion de l'acier 40-diamètre 45. Le coefficient de torsion est de 0,5*π*R^3. La contrainte de torsion est la moitié de la limite d'élasticité de 360, soit 180 MPa. Le pi est de 3,15. Utilisez vos mains gauche et droite pour pincer le point décimal et calculer mentalement l'addition et la soustraction des numéros de série. Sortez dans un instant. Quelqu'un a-t-il dit que vous n'ajoutiez pas de facteur de sécurité ? Dites-moi, dois-je choisir 1,25, 1,5 ou 2 ? héhé.
Le nombre d'or est 0.618, soit 1,618, et il y en a également 1,6 ici.
La séquence de racine carrée est racine carrée 1, racine carrée 2, racine carrée 3. C'est facile à trouver, n'est-ce pas ? (Le numéro de série de 3 est N19)
Qu'est-ce que π au carré ? égal à 10. Est-ce pratique de calculer que la tige de pression est stable ?
Le coefficient de torsion d'une tige ronde est d'environ 0,1*D^3. Maintenant, vous pouvez calculer le coefficient de torsion verbalement, n'est-ce pas ?
Pourquoi la grosse vis est-elle passée directement de M36 à M40 ?
Pourquoi le rapport de transmission est-il de 6,3 ou 7,1 ?
Pourquoi l'acier pour profilés a-t-il un calibre 12,6 rarement vu sur le marché ?
Pourquoi l'usine d'externalisation a-t-elle appelé et dit qu'il n'y avait pas de tubes carrés de 140, mais qu'il y en avait 120 et 160 ? Parce que le système de numérotation R5 a priorité sur le système de numérotation R20.
Pourquoi les paramètres des pièces standards ont-ils une première séquence et une deuxième séquence ? De manière générale, la première séquence est la séquence R5.
Pourquoi la liste des trous de vis d'Inventor contient-elle M11.2 ? Maintenant, vous savez que ce n’est pas un numéro fabriqué, n’est-ce pas ?
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Il existe également l'épaisseur de la plaque d'acier, le modèle de section en acier, le module d'engrenage, toutes les pièces standard, les paramètres fonctionnels, les paramètres dimensionnels, les tableaux de tolérance standard sur tous les échantillons de produits industriels, etc., etc., leurs origines deviennent lentement claires dans nos cœurs à ce stade. moment. . On peut dire que nous avons compris la moitié du manuel de conception mécanique, ainsi que les produits industriels qui n'ont pas encore été fabriqués.
Ainsi, lorsque nous concevons un produit, nous pouvons concevoir une série en même temps, au lieu de procéder à ce qu'on appelle la « standardisation » une fois la conception terminée ; de plus, si le produit est destiné à être sérialisé, nous pouvons même le concevoir en fonction des conditions de travail réelles. Concevez le produit sans en savoir grand-chose car le système de numérotation prioritaire inclut déjà tous les modèles.
Les applications du système de numérotation prioritaire, énumérées ci-dessus, peuvent être décrites comme une goutte d'eau dans l'océan, et il existe une infinité d'applications qui attendent que nous les développions nous-mêmes.
Maintenant que nous comprenons l'origine de la valeur de rugosité de surface, intéressons-nous à la connaissance de la rugosité de surface !
1. Le concept de rugosité de surface
La rugosité de la surface fait référence à l'irrégularité de la surface usinée avec un petit espacement et de minuscules pics et vallées. La distance (distance des vagues) entre les deux crêtes des vagues ou les deux creux des vagues est très petite (moins de 1 mm), ce qui constitue une erreur de forme géométrique microscopique.
Fait spécifiquement référence à la hauteur et à l'espacement S des petits sommets et vallées. Généralement divisé en points S :
S
1 Inférieur ou égal à S Inférieur ou égal à 10 mm correspond à l'ondulation
S>10 mm est en forme de f
2. Tableau comparatif VDI3400, Ra, Rmax
Les normes nationales prévoient que trois indicateurs sont couramment utilisés pour évaluer la rugosité de surface (unité : μm) : l'écart arithmétique moyen Ra du profil, la hauteur moyenne des irrégularités Rz et la hauteur maximale Ry. L'indicateur Ra est souvent utilisé dans la production réelle. L'écart de hauteur microscopique Ry maximum du contour est communément exprimé par le symbole Rmax au Japon et dans d'autres pays, et l'indicateur VDI est couramment utilisé en Europe et aux États-Unis. Ce qui suit est un tableau comparatif du VDI3400, Ra et Rmax.
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Tableau comparatif VDI3400, Ra, Rmax
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3. Facteurs provoquant la rugosité de la surface
La rugosité de surface est généralement causée par la méthode d'usinage utilisée et d'autres facteurs, tels que le frottement entre l'outil et la surface de la pièce pendant le processus d'usinage, la déformation plastique du métal de surface pendant la séparation des copeaux et les vibrations à haute fréquence dans le système de traitement. , fosses de décharge d'usinage électrique, etc. En raison des différentes méthodes de traitement et des matériaux de la pièce à usiner, la profondeur, la densité, la forme et la texture des marques laissées sur la surface traitée sont différentes.
4. Les principaux effets de la rugosité de surface sur les pièces
Affecte la résistance à l’usure. Plus la surface est rugueuse, plus la zone de contact efficace entre les surfaces de contact est petite, plus la pression est élevée, plus la résistance au frottement est grande et plus l'usure est rapide.
Affecte la stabilité de l'ajustement. Pour les ajustements à jeu, plus la surface est rugueuse, plus elle s'use facilement, ce qui entraîne une augmentation progressive de l'écart au cours du travail ; pour les ajustements serrés, l'interférence effective réelle est réduite en raison de l'aplatissement des pics convexes microscopiques lors de l'assemblage. la force de la connexion.
Affecte la résistance à la fatigue. Il existe de grands creux à la surface des pièces rugueuses qui, comme les angles vifs et les fissures, sont sensibles à la concentration des contraintes, affectant ainsi la résistance à la fatigue de la pièce.
Affecte la résistance à la corrosion. Les surfaces rugueuses des pièces peuvent facilement permettre à des gaz ou des liquides corrosifs de pénétrer dans la couche métallique interne à travers des vallées microscopiques à la surface, provoquant ainsi une corrosion de surface.
Affecte l'étanchéité. Les surfaces rugueuses ne peuvent pas s'emboîter étroitement et du gaz ou du liquide s'échappe par les espaces entre les surfaces de contact.
Affecte la rigidité de contact. La rigidité de contact est la capacité de la surface de joint des pièces à résister à la déformation de contact sous l'action de forces externes. La rigidité d'une machine dépend en grande partie de la rigidité du contact entre les différentes pièces.
affecter la précision de la mesure. La rugosité de la surface mesurée de la pièce et la surface de mesure de l'outil de mesure affecteront directement la précision de la mesure, en particulier dans les mesures de précision.
De plus, la rugosité de la surface aura différents degrés d'impact sur le revêtement des pièces, la conductivité thermique et la résistance de contact, la capacité de réflexion et les performances de rayonnement, la résistance au flux de liquide et de gaz et le flux de courant à la surface du conducteur.
5. Base pour l'évaluation de la rugosité de surface
1. Longueur d'échantillonnage
La longueur d'échantillonnage L est la longueur d'une ligne de référence spécifiée pour évaluer la rugosité de la surface. La longueur qui peut refléter les caractéristiques de rugosité de la surface doit être sélectionnée en fonction de la formation de surface réelle et des caractéristiques de texture de la pièce. La longueur d'échantillonnage doit être mesurée en fonction de la direction générale du profil de surface réel. La longueur d'échantillonnage est spécifiée et sélectionnée afin de limiter et de réduire les effets de l'ondulation de la surface et des erreurs de forme sur les résultats de mesure de la rugosité de la surface. Les options couramment utilisées pour les rugosimètres sont : {{0}},25 mm, 0,8 mm, 2,5 mm.
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2. Durée de l'évaluation
La longueur d'évaluation est une longueur nécessaire pour évaluer le profil, qui peut comprendre une ou plusieurs longueurs d'échantillonnage. Étant donné que la rugosité de surface de diverses parties de la surface de la pièce n'est pas nécessairement uniforme, une longueur d'échantillonnage ne peut souvent pas raisonnablement refléter une certaine caractéristique de rugosité de surface. Par conséquent, plusieurs longueurs d’échantillonnage doivent être prélevées sur la surface pour évaluer la rugosité de la surface. La longueur d'évaluation comprend généralement 1 à 5 longueurs d'échantillonnage L. Lorsque la longueur d'échantillonnage est de 0,8 et que la longueur d'évaluation est de 5L, 5X0.8=4 mm
3. Référence
La ligne de référence est la ligne centrale du contour utilisée pour évaluer les paramètres de rugosité de surface. Il existe deux types de lignes de base : la ligne médiane des moindres carrés du contour : dans la longueur d'échantillonnage, la somme des carrés des décalages de contour de chaque point sur la ligne de contour est la plus petite et elle a une forme de contour géométrique. Moyenne arithmétique de la ligne médiane du contour : Dans la longueur d'échantillonnage, les surfaces des contours des deux côtés de la ligne médiane sont égales. Théoriquement, la ligne médiane des moindres carrés constitue la ligne de base idéale, mais elle est difficile à obtenir dans des applications pratiques. Par conséquent, la ligne centrale moyenne arithmétique du contour est généralement utilisée à la place, et une ligne droite avec une position approximative peut être utilisée à la place pendant la mesure.
4. Mesure de la course
La course de mesure fait référence à la distance de déplacement du stylet du capteur sur la pièce réelle. La course de mesure est généralement la relation de calcul de la longueur d'évaluation plus 2 longueurs d'échantillonnage : par exemple, lorsque la longueur d'évaluation est sélectionnée sur 5L, la longueur d'échantillonnage L est de 0,8 mm, la course de mesure est de 5L{{5. }}L=7L, et la course de mesure est de 7X0.8=5.6 mm. Sachez ceci Très important, la distance parcourue sur la pièce peut être calculée. Cela détermine la taille de la surface de contact de la plus petite pièce mesurée par l'utilisateur.
6. Paramètres d'évaluation de la rugosité de surface
1. Paramètres caractéristiques de la hauteur
Ra écart moyen arithmétique du contour : la moyenne arithmétique des excellentes valeurs de l'écart du contour dans la longueur d'échantillonnage (lr). En mesure réelle, plus le nombre de points de mesure est grand, plus Ra est précis.
Image] [image
Rz Hauteur maximale du profil : La distance entre la ligne du sommet et la ligne du bas de la vallée.
Ra est préféré dans la plage de paramètres d’amplitude couramment utilisée. Avant 2006, il y avait un autre paramètre d'évaluation dans la norme nationale : « La hauteur en dix points des irrégularités microscopiques », qui est représentée par Rz, et la hauteur maximale du contour est représentée par Ry. Après 2006, la hauteur de dix points d'irrégularités microscopiques a été supprimée dans la norme nationale et adoptée. Rz représente la hauteur maximale du profil.
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2. Paramètres caractéristiques d'espacement
Rsm Largeur moyenne des cellules de contour. Espacement moyen des irrégularités microscopiques du profil sur la longueur d'échantillonnage. L'espacement des micro-irrégularités fait référence à la longueur du pic de contour et de la vallée de contour adjacente sur la ligne médiane. Pour une même valeur Ra, la valeur Rsm n’est pas forcément la même, donc la texture réfléchie sera différente. Les surfaces qui valorisent la texture se concentrent généralement sur les deux indicateurs Ra et Rsm.
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Le paramètre caractéristique de forme Rmr est exprimé par le rapport de longueur de support de profil, qui est le rapport entre la longueur de support de profil et la longueur d'échantillonnage. La longueur de support du contour est la somme des longueurs des sections obtenues en coupant le contour avec une ligne droite parallèle à la ligne centrale et à la distance c de la ligne de crête du contour dans la longueur d'échantillonnage.
7. Méthode de mesure de la rugosité de surface
1. Méthode comparative
Utilisé pour les mesures sur site en atelier, souvent utilisé pour les mesures sur surfaces moyennes ou rugueuses. La méthode consiste à déterminer la valeur de rugosité de la surface mesurée en la comparant avec un échantillon de rugosité marqué d'une certaine valeur.
2. Méthode du stylet
La rugosité de surface utilise un stylet en diamant avec un rayon de courbure de pointe d'environ 2 microns pour glisser lentement le long de la surface mesurée. Le déplacement de haut en bas du stylet diamant est converti en signal électrique par un capteur de longueur électrique. Après amplification, filtrage et calcul, elle est indiquée par un instrument d'affichage. Pour obtenir la valeur de rugosité de surface, un enregistreur peut également être utilisé pour enregistrer la courbe de profil de la section mesurée. Généralement, les outils de mesure qui peuvent uniquement afficher les valeurs de rugosité de surface sont appelés instruments de mesure de rugosité de surface, tandis que ceux qui peuvent enregistrer les courbes de profil de surface sont appelés mesureurs de profil de rugosité de surface. Les deux outils de mesure disposent de circuits de calcul électroniques ou d'ordinateurs, qui peuvent calculer automatiquement l'écart moyen arithmétique du profil Ra, la hauteur en dix points de micro-irrégularité Rz, la hauteur maximale du profil Ry et divers autres paramètres d'évaluation. Ils ont une efficacité de mesure élevée et sont applicables pour mesurer la rugosité de surface Ra de 0,025 ~ 6,3 microns.
3. Méthode de sectionnement léger
La bande lumineuse formée après le passage de la lumière à travers la fente est projetée sur la surface mesurée et la rugosité de la surface est mesurée sur la base de la courbe de contour formée par son intersection avec la surface mesurée (Figure 3). Une fois que la lumière émise par la source lumineuse traverse le condenseur, la fente et la lentille d'objectif 1, la fente est projetée sur la surface mesurée à un angle d'inclinaison de 45 degrés pour former une figure de profil en coupe transversale de la surface mesurée, qui est puis amplifié et projeté sur la surface mesurée à travers l'objectif 2. sur le réticule. Utilisez l'oculaire micrométrique et le tambour de lecture pour lire d'abord la valeur h, puis calculez la valeur H.
