Andó Mátyás
Felületi érdesség
matyi.misi.eu
Felületi érdesség 1. Felületi érdesség használata A műszaki rajzokon a geometria méretek tűrése mellett a felületeket is jellemzik. A felületek jellemzésére leginkább a felületi érdességet használják. A felületi érdesség megadása jellemzően úgy történik, hogy a műhelyrajzon fel van tüntetve egy általános érték, majd az ettől eltérő felületeket külön jelzik. Érdekes az a tény, hogy az érvényes szabvány is még azt írja, ha külön fel van tüntetve valamilyen felületen más érdesség, akkor az általános jelölés után egy üres pipát kell rajzolni zárójelben; holott a CAD rendszerek erre alkalmatlanok. A felületi érdesség használatával az „MSZ EN ISO 1302:2002 Termékek geometriai követelményei (GPS). A felületi érdesség jelölése a műszaki dokumentumokban” szabvány foglalkozik. A szabványok által alkalmazott jelölések folyamatosan változnak (1. generáció – 1974, 2. generáció –1978, 3. generáció – 1992, 4. generáció – 2001). Jelenleg három alapjelölés van, az első bármilyen megmunkálási eljárás megenged (1. a, ábra), a második az anyagleválasztással (forgácsolás) járó technológiára utal (1. b, ábra), illetve a harmadik, mely az anyagleválasztást megtiltja (1. c, ábra).
1. ábra. Felületi érdességi jelek Hasonlóan, mint az alak- és helyzettűrések, a felületi érdesség szabványai is dinamikusan bővülnek, így egyre több jelölés kapcsolódik hozzá, mind egyenes (2D-s) mind térbeli (3D-s) jellemzők esetén. Ennek áttekintése igen komplex lenne, ezért itt csak a legáltalánosabb jelölést ismertetem. 1992-től érdességi jelzőszámot csak a típusának feltüntetésével lehet megadni. 2001-es változás, hogy ennek a hely már csak a pipa szára alatt lehet (2. ábra).
2. ábra. Felületi érdesség helyes megadása 2002 után 2. Felületi érdesség-mérés 2D-s jelzőszámai Az egyik legáltalánosabban használt felületi érdességi mérőszám az Ra, vagyis az átlagos érdesség. Az átlagos érdesség a tényleges profil és a középvonal közti yi távolságok abszolút értékeinek számtani átlaga (1. ábra). Ez azt jelenti, hogy a függőlegesen sraffozott területek összege pontosan ugyanakkora, mint a piros téglalap területe. Megengedett jelzőszámok értéke a következők lehetnek: 0,006, 0,012, 0,025, 0,05, 0,1, 0,2, 0,4, 0,8, 1,6, 3,2, 6,3, 12,5, 25, 50, 100 és 200 mikrométer. Rq a simasági mérőszám, melyet a profileltérések négyzetes középértéke. Számítása a következő: l
Rq
1 2 y ( x)dx l 0
Ez a mérőszám az eltéréseket fokozottan, nagyságukat súlyozva veszi figyelembe.
Andó Mérnöki Iroda
1
matyi.misi.eu
Andó Mátyás
Felületi érdesség
matyi.misi.eu
1. ábra. Átlagos érdesség származtatása Rz egyenetlenségmagasság származtatása több féle lehet. Közös bennük, hogy egyaránt az legmagasabb profilhegyeket és legalacsonyabb profilvölgyeket veszik figyelembe. ISO szabvány szerint a mérés teljes hosszán lévő öt legmagasabb és öt legalcsonyabb érték különbségének átlaga (2. ábra). DIN szabvány szerint a mérési hossz öt egyenlő részében lévő legmagasabb és legalacsonyabb pont különbségének átlaga (3. ábra). Megengedett jelzőszámok értéke a következők lehetnek: 0,16, 0,25, 0,4, 0,63, 1, 1,6, 2,5, 4, 6,3, 10, 16, 25, 40, 63, 100, 160, 250, 400, 630 és 1000 mikrométer.
2. ábra. Rz ISO szabvány szerinti származtatása
3. ábra. Rz DIN szabvány szerinti származtatása Ry (Rt) érdességmélység származtatása hasonló a Rz egyenetlenségmagasságéhoz. A különbség annyi, hogy Ry esetén csak a legnagyobb és csak a legalacsonyabb érték különbségét vesszük, vagyis nem kerül sor átlagolásra. Az értelmezésekből adódóan mindig igaz, hogy Ry≥Rz.
Andó Mérnöki Iroda
2
matyi.misi.eu
Andó Mátyás
Felületi érdesség
matyi.misi.eu
2. Gyártási technológiák és a felületi érdesség kapcsolata Az adott gyártási technológiával csak egy tartományon belül tudunk felületi érdességet előállítani. Ezeket a tartományokat általában táblázatok tartalmazzák, bár ezek elavulási igen gyors a gyártástechnológiák fejlődésével. Ez főként azt jelenti, hogy adott technológiával egyre finomabb felületi érdességeket is el tudunk érni. Általában ezek a táblázatok az Ra jelzőszámot tartalmazzák, ritkább esetekben az Rz-t. Tervező mérnököknek érdemes lehet az Rz értékeket is tanulmányozni, hiszen a tűrések nagysága nem elvonatkoztatható a felületi érdességtől. Hiszen ha van egy olyan technológiánk ami Rz 10-es felületi érdességet eredményez, annak ne érdemes 0,01 mm-es tűrést adni, hiszen ez a felületi érdesség nagyságával azonos. A 4. és 5. ábra tartalmazza a felületi érdesség és a gyártási technológiák kapcsolatát.
4. ábra. Elérhető Ra érték különböző gyártási technológia esetén [1]
Andó Mérnöki Iroda
3
matyi.misi.eu
Andó Mátyás
Felületi érdesség
matyi.misi.eu
5. ábra. Elérhető Ra érték különböző gyártási technológia esetén [1] 3. Felületi érdesség jelzőszámainak átszámítása A felületi érdesség jelzőszámai egymásba nem átszámíthatóak. Ez főként abból adódik, hogy a jelzőszámok definíciója eltér egymástól, vagyis műszaki tartalmuk más. A 3D-s felületi érdesség jelzőszámainak egymásra történő átváltásával nem is foglalkoznak, azonban a 2D-s jelzőszámok átváltásával igen. Ennek oka, hogy hagyományosan az Ra értékeket „érzik” a forgácsolással foglalkozó emberek, így az Rz, Ry… értékek nem adnak támpontot nekik. Az utólagos méréssel csak a munkadarab jósága ítélhető meg, de a selejt nem kerülhető el. A jelzőszámok matematikai átszámításával mindig hibát követünk el, ezért csak korlátozottan támaszkodhatunk az eredményekre. Megszokásból két hibás, de egyszerű összefüggést használnak általában a gyakorlatban: Rz 4 Ra és Rq 1,4 Ra . Ennél jobb megoldás a diagramok alapján átszámítani az értékeket (6. ábra).
Andó Mérnöki Iroda
4
matyi.misi.eu
Andó Mátyás
Felületi érdesség
matyi.misi.eu
6. ábra. Ra és Ry, illetve Ra és Rz átszámítása hibasávokat figyelembe véve [1] A 6. ábrán piros színű terület a szórásokkal arányos. A termelés szempontjából kívánatos, hogy átváltás során inkább kisebb, de megbízható értéket kapjunk, ezért az átváltás irányától függően az alsó vagy felső határegyenest használjuk. Ha a műhelyrajzon Ra=1,6 van előírva, és szükségünk van az Rz értékre, akkor számításból ez 6,4-re, míg diagramból 6,3-ra adódik. Látható, hogy a diagram értéke kisebb, vagyis ha a gyártás során a kisebb értéket vesszük figyelembe, nagyobb esélyünk van arra, hogy az előírt Ra követelményeket is teljesíti. Nagyobb különbség van, ha Rz van megadva, pl. 6,3 és ebből számolunk Ra-t, ekkor a diagramból kapott érték 0,35. Vagyis ez azt jelenti, ha 0,35-ös Ra értékre gyártjuk le a darabot, akkor valószínűleg a 6,3-as Rz értéket is teljesítjük. Gyártási kísérletek alapján olyan egyenleteket határoztam meg korábbi kísérletek alapján, melyek alkalmasak esztergált, mart és köszörült felületek felületi érdesség jelzőszámának átszámítására [2]. Ezek az egyenletek is csak közelítő számítások, de már figyelembe veszi az átváltási irányt és egyszerűbb a használata, mint a diagramoknak. Nem szabad azonban elfelejteni azt sem, hogy a pontosabb modellek több paraméteresek (szerszám típusa, él szögei, anyaga, kopási állapota…), melyhez egyre nagyobb adatbázis szükséges, vagyis használatuk bonyolulttá válik. Az 1. táblázat tartalmazza az egyszerűsített átszámítási képleteket.
Andó Mérnöki Iroda
5
matyi.misi.eu
Andó Mátyás
Felületi érdesség
matyi.misi.eu
1. táblázat. Felületi érdesség jelzőszámok átváltása Ismeretlen Ismert jelzőÁtváltás jelzőszám szám R Ra z → Ra 0,13 Rz Ra Rz 7,5 R Ra q → Ra 0,71 Rq Ra Rq 1,4 R Rz q → Rz 3,33 Rq Rz Rq 0,3 Rz 4 Ra Rz Ra Rq
Ra
Rq 1 Ra
Rq
Rz
Rq 0,15 Rz
Források: [1] Fischherz A., Dax W., Gundelfinger K. Häffner W., Itschner H., Kotsch G., Staniczek M.: Fémtechnológiai Táblázatok. B +V Lap és Könyvkiadó Kft. 1997. [2] Andó Mátyás: Felületi érdesség, jelzőszámok közötti kapcsolatok, 2010 – Gépész Tuning Kft. Utolsó módosítás: Budapest, 2013.03.18. Készítette: Andó Mátyás
Andó Mérnöki Iroda
6
matyi.misi.eu
