ĐẶC TÍNH HÌNH HỌC CỦA SẢN PHẨM (GPS) - NHÁM BỀ MẶT: PHƯƠNG PHÁP PROFIN - CÁC THÔNG SỐ CỦA MẪU PROFIN
Geometrical Product Specification (GPS) - Surface texture: Profile method - Motif parameters
Lời nói đầu
TCVN 2511:2007 thay thế TCVN 2511:96.
TCVN 2511:2007 hoàn toàn tương đương ISO 12085:1996.
TCVN 2511:2007 do Ban kỹ thuật tiêu chuẩn TCVN/TC 39 Máy công cụ biên soạn, Tổng cục Tiêu chuẩn Đo lường Chất lượng đề nghị, Bộ Khoa học và Công nghệ công bố.
ĐẶC TÍNH HÌNH HỌC CỦA SẢN PHẨM (GPS) - NHÁM BỀ MẶT: PHƯƠNG PHÁP PROFIN - CÁC THÔNG SỐ CỦA MẪU PROFIN
Geometrical Product Specification (GPS) - Surface texture: Profile method - Motif parameters
Tiêu chuẩn này quy định các thuật ngữ và thông số để xác định nhám bề mặt bằng phương pháp mẫu profin. Cách xác định chính xác về mặt lý thuyết của phương pháp 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.
TCVN 5120:2007 (ISO 4287:1997), Đặc tính hình học của sản phẩm (GPS) - Nhám bề mặt: Phương pháp profin - Thuật ngữ, định nghĩa và các thông số của nhám bề mặt.
ISO 3274:1996, Geometrical Product Specifications (GPS) - Surface texture: Profile method - Nominal characteristics of contact (stylus) instruments (Đặc tính hình học của sản phẩm (GPS) - Nhám bề mặt: Phương pháp profin - Đặc tính danh nghĩa của các dụng cụ đo tiếp xúc).
ISO 4286:1996, Geometrical Product Specifications (GPS) - Surface texture: Profile method - Rules and procedures for the assessment of surface texture (Đặc tính hình học của sản phẩm (GPS) - Nhám bề mặt. Phương pháp profin - Quy tắc và quy trình để đánh giá nhám bề mặt).
Tiêu chuẩn này áp dụng các thuật ngữ và định nghĩa sau:
3.1. Định nghĩa chung
3.1.1. Profin bề mặt (surface proflie)
(xem TCVN 5120:2007).
3.1.2. Profin ban đầu
(xem TCVN 5120:2007).
3.1.3. Đỉnh cục bộ của profin (local peak of profile)
Phần profin giữa hai giá trị cực tiểu liền kề của profin (xem Hình 1)
Hình 1 - Đỉnh cục bộ của profin
3.1.4. Đáy cục bộ của profin (local valley of profile)
Phần profin giữa hai giá trị cực đại liền kề của profin (xem Hình 2).
Hình 2 - Đáy cục bộ của profin
3.1.5. Mẫu profin (motif)
Một đoạn của profin ban đầu giữa các điểm cao nhất của hai đỉnh cục bộ của profin không nhất thiết phải ở liền kề với nhau.
Một mẫu profin được đặc trưng bởi (xem các Hình 3 và 5):
- chiều dài của mẫu profin ARi hoặc AWi được đo song song với phương chung của profin;
- hai chiều sâu của mẫu profin Hj và Hj+1 hoặc Hwj và Hwj-1 được đo vuông góc với phương chung của profin ban đầu;
- đặc trưng T của mẫu profin, là chiều sâu nhỏ nhất giữa hai chiều sâu.
Hình 3 - Mẫu profin độ nhám
3.1.6. Mẫu profin độ nhám (roughness motif)
Mẫu profin thu được bằng cách sử dụng toán tử lý tưởng với giá trị giới hạn A (xem Hình 3).
CHÚ THÍCH 1 Theo định nghĩa này, một mẫu profin độ nhóm có chiều dài ARi nhỏ hơn hoặc bằng A.
3.1.7. Đường bao trên của profin ban đầu (profin độ sóng) [upper envelope line of the primary profile (waviness profile)]
Đường thẳng nối các điểm cao nhất của các đỉnh profin ban đầu sau khi đã có sự phân biệt các đỉnh theo quy ước (xem Hình 4).
Hình 4 - Đường bao trên
3.1.8. Mẫu profin độ sóng (waviness motif)
Mẫu profin thu được trên đường bao trên bằng cách sử dụng toán tử lý tưởng với giá trị giới hạn B (xem Hình 5).
Hình 5 - Mẫu profin độ sóng
3.2. Các định nghĩa về thông số (parameters definitions)
3.2.1. Khoảng cách trung bình của mẫu profin độ nhám (mean spacing of roughness motifs), AR
Giá trị trung bình cộng của các chiều dài ARi của các mẫu profin độ nhám trong phạm vi chiều dài đánh giá (xem Hình 6), nghĩa là:
trong đó n là số các mẫu profin độ nhám (bằng số các giá trị ARi).
3.2.2. Chiều sâu trung bình của mẫu profin độ nhám (mean depth of roughness motifs), R
Giá trị trung bình cộng của các chiều sâu Hj của các mẫu profin độ nhám trong phạm vi chiều dài đánh giá (xem Hình 6), nghĩa là:
trong đó m là số các giá trị Hj.
CHÚ THÍCH 2 Số các giá trị Hj bằng hai lần số các giá trị ARi (m = 2n).
3.2.3. Chiều sâu lớn nhất của độ nhấp nhô profin (maximum depth of profile iregularity), Rx
Chiều sâu lớn nhất Hj trong phạm vi chiều dài đánh giá.
Ví dụ:
Trên Hình 6: Rx = H3
Hình 6 - Các thông số độ nhám
3.2.4. Khoảng cách trung bình của các mẫu profin độ sóng, AW (mean spacing of waviness motifs)
Giá trị trung bình cộng của các chiều dài AWi của các mẫu profin độ sóng trong phạm vi chiều dài đánh giá (xem Hình 7), nghĩa là:
trong đó n là số mẫu profin độ sóng (bằng số giá trị AWi).
3.2.5. Chiều sâu trung bình của các mẫu profin độ sóng W (mean depth of waviness motif)
Giá trị trung bình cộng của các chiều sâu Hwj của các mẫu profin độ sóng trong phạm vi chiều dài đánh giá (xem Hình 7), nghĩa là:
trong đó m là số các giá trị Hwj
CHÚ THÍCH 3 Số các giá trị Hwj bằng hai lần số các giá trị AWi (m = 2n).
3.2.6. Chiều sâu lớn nhất của độ sóng Wx (maximum depth of waviness)
Chiều sâu lớn nhất Hwj trong phạm vi chiều dài đánh giá (xem Hình 7).
3.2.7. Chiều sâu tổng của độ sóng Wte (total depth of waviness)
Khoảng cách đo theo phương vuông góc với phương chung của profin ban đầu, giữa điểm cao nhất và điểm thấp nhất của đương bao trên của profin ban đầu.
Hình 7 - Các thông số độ sóng
4. Toán tử chính xác về lý thuyết của phương pháp mẫu profin
4.1. Quy định chung
Điều này quy định các điều kiện nhận dạng các mẫu profin (sự phân biệt của chiều dài và chiều sâu) và giới thiệu quá trình tính toán các thông số độ nhám và độ sóng.
4.2. Các giới hạn quy ước của các mẫu profin
Các giá trị đã khuyến nghị đối với các giới hạn A và B như đã mô tả trên Hình 8 được nêu trong điều 5.
|
|
|
|
a) Mẫu profin độ nhám |
b) Mẫu profin độ sóng |
Hình 8 - Các giới hạn quy ước của các mẫu profin
4.3. Sự phân biệt chiều sâu
Sự phân biệt chiều sâu áp dụng cho profin ban đầu để đánh giá độ nhám bề mặt.
4.3.1. Sự phân biệt dựa trên chiều sâu nhỏ nhất
Chia profin ban đầu thành các đoạn có chiều rộng A/2 và lấy chiều cao của mỗi chữ nhật.
Các đỉnh cục bộ được tính đến là các đỉnh có chiều sâu lớn hơn chiều cao trung bình của các chữ nhật này là 5 % (xem Hình 9).
Hình 9 - Sự phân biệt chiều sâu
4.3.2. Sự phân biệt dựa trên chiều sâu lớn nhất
Đối với các mẫu profin độ nhám có chiều sâu Hj, cần tính toán giá trị (giá trị trung bình của Hj) và sHj (sai lệch chuẩn). Chiều sâu bất kỳ của đỉnh hoặc đáy cục bộ có giá trị lớn hơn H = +1,65 sHj được lấy bằng giá trị H (xem Hình 10).
CHÚ THÍCH 4 Nếu Hj được phân bố theo luật Gauss thì điều kiện này liên quan đến 5 % các đỉnh và đáy. Luật phân bố này tránh được rủi ro các đỉnh cao đơn lẻ giao thoa với đường bao.
Hình 10 - Sự phân biệt dựa trên chiều sâu lớn nhất
4.4. Nhận diện các mẫu profin độ nhám và độ sóng thông qua sự kết hợp các mẫu profin
(Bốn điều kiện này có liên quan với Hình 11). Trong Hình 11, R là chữ viết tắt của độ nhám và W là chữ viết tắt của độ sóng.
I. Điều kiện bao
Điều kiện thứ nhất giữ lại các đỉnh cao hơn một trong số các đỉnh liền kề.
II. Điều kiện chiều dài
Điều kiện thứ hai giới hạn chiều dài của mẫu profin tới giá trị A (giới hạn quy ước giữa độ nhám và độ sóng) hoặc giá trị B (giới hạn quy ước giữa độ sóng và dạng còn lại) như đã quy định trong 4.2 và 5.2.
III. Điều kiện mở rộng
Điều kiện thứ ba loại bỏ các đỉnh nhỏ nhất bằng cách tìm ra mẫu profin rộng nhất tới mức có thể.
Không cho phép kết hợp hai mẫu profin thành một mẫu profin dài hơn hai mẫu profin nguyên bản, nếu sự kết hợp này dẫn tới một mẫu profin có đặc trưng T nhỏ hơn đặc trưng của hai mẫu profin nguyên bản.
(Cần loại bỏ các đỉnh nhỏ nằm giữa các đỉnh lớn)
IV. Điều kiện chiều sâu tương tự
Điều kiện thứ tư giới hạn sự kết hợp các mẫu profin có các chiều sâu tương tự, đặc biệt là đối với các bề mặt tuần hoàn.
(Cần tránh loại bỏ các đỉnh có chiều sâu tương tự như các đỉnh lân cận)
Phải áp dụng thuật toán kết hợp cho tới khi có sự kết hợp mới.
Hình 11 - Sự kết hợp của các mẫu profin
4.5. Quy trình tính toán thông số
--------------
1) Các thông số R và AR được tính toán đối với ít nhất là ba mẫu profin;
2) Các thông số W và AW được tính toán đối với ít nhất là ba mẫu profin;
3) Rx hoặc Wx được tính toán với số mẫu profin nhỏ hơn ba.
Hình 12 - Minh họa quy trình tính toán thông số
5.1. Quy ước về đường cắt ngang profin ban đầu
Để tính toán các thông số độ sóng, profin ban đầu phải được đo theo hướng dẫn tham chiếu (xem ISO 3274).
5.2. Điều kiện đo
Điều kiện đo nên dùng (xem ISO 3274) được giới thiệu trong Bảng 1.
Bảng 1
|
A1) mm |
B1) mm |
Chiều dài đường cắt ngang mm |
Chiều dài đánh giá mm |
ls mm |
Bán kính lớn nhất của đầu đo mm |
|
0,02 |
0,1 |
0,64 |
0,64 |
2,5 |
2 ± 0,5 |
|
0,1 |
0,5 |
3,2 |
3,2 |
2,5 |
2 ± 0,5 |
|
0,5 |
2,5 |
16 |
16 |
8 |
5 ± 1 |
|
2,5 |
12,5 |
80 |
80 |
25 |
10 ± 2 |
|
1) Nếu không có quy định nào khác, các giá trị mặc định phải là A = 0,5 mm và B = 25 mm. |
|||||
5.3. Bậc lượng hóa của profin
Các thông số được quy định trong tiêu chuẩn này chỉ có giá trị nếu profin ban đầu có chứa tối thiểu là 150 bậc lượng hóa theo phương thẳng đứng.
5.4. Quy tắc chấp nhận
Áp dụng quy tắc 16 % cho trong ISO 4288 đối với các thông số của mẫu profin.
5.5. Sử dụng phương pháp mẫu profin để phân tích các bề mặt có nhiều trong quá trình gia công
Có thể sử dụng đường bao trên được hiệu chỉnh như là một phương án lựa chọn đối với bộ lọc đã được định nghĩa trong ISO 13565-1, để đánh giá các thông số Rk, Rpk và Rvk quy định trong ISO 13565-2. Trong trường hợp này, các thông số trên có tên gọi Rke, Rpke và Rvke.
5.6. Cách ghi trên bản vẽ
Các thông số của mẫu profin được quy định trên bản vẽ phù hợp với TCVN 5707:2007.
Phương pháp tính toán cho sự kết hợp của các mẫu profin
Để có các kết quả tái tạo lại được với các thiết bị hiện có, phải áp dụng phương pháp tính toán cho trong A.1 đến A.3 trong phần mềm (xem Hình A.1).
A.1. Phân profin thành “các đoạn” có chiều dài nhỏ hơn hoặc bằng “A” đối với độ nhám và “B” đối với độ sóng (Các giá trị “A” và “B” trong 5.2)
Tìm hai đỉnh Pi, Pi+1 thỏa mãn các điều kiện sau:
- khoảng cách theo phương nằm ngang giữa hai đỉnh này là lớn nhất;
- khoảng cách nằm ngang nhỏ hơn hoặc bằng A hoặc B (xem Bảng 1);
- không có đỉnh nào giữa chúng, cao hơn hai đỉnh này.
Phần profin nằm giữa hai đỉnh này gọi là “đoạn”.
A.2. Sự kết hợp mẫu profin trong mỗi đoạn
Trong mỗi đoạn, tiến hành kiểm tra liên tiếp ba điều kiện I, III và IV của 4.4 cho mỗi cặp mẫu profin. Chỉ có thể kết hợp hai mẫu profin riêng nếu đáp ứng được ba điều kiện này.
Đối với điều kiện IV, giá trị tối thiểu (Hj+1, Hj+2) được so sánh với 60 % giá trị chuẩn thẳng đứng T của đoạn (T là giá trị nhỏ nhất của hai chiều cao h1, h2 của đoạn) và không phải là chiều cao của mẫu profin có thể được kết hợp.
Khi tất cả các mẫu profin riêng trong đoạn đã được kiểm tra liên tiếp, cần thực hiện lại nguyên công kết hợp từ chỗ bắt đầu của đoạn tới khi không thể có được sự kết hợp trong đoạn này.
Kiểm tra các đoạn tiếp sau theo cùng một cách tương tự.
A.3. Sự kết hợp trên toàn profin
Tất cả các mẫu profin thu được từ bước trên được kết hợp từng cặp một bên cạnh nhau trên toàn bộ profin. Đối với mỗi cặp mẫu profin, cần kiểm tra liên tiếp các điều kiện I, II, III và IV. Chỉ có thể kết hợp được hai mẫu profin nếu đáp ứng được bốn điều kiện này. Đối với điều kiện IV, đặc trưng thẳng đứng T là giá trị nhỏ nhất của hai chiều cao của mẫu profin có thể kết hợp được.
A.4. Tóm tắt phương pháp tính toán cho sự kết hợp của các mẫu profin
Hình A.1 - Sự kết hợp các mẫu profin
Quan hệ giữa các thông số và chức năng của các bề mặt
Với mục đích tham khảo Bảng B.1 đưa ra các mẫu profin có thể được quy định theo chức năng của bề mặt.
Bảng B.1
|
Bề mặt |
Các chức năng áp dụng cho bề mặt |
Các thông số |
|||||||||||
|
Profin độ nhám |
Profin độ sóng |
Profin ban đầu |
|||||||||||
|
Tên |
Ký hiệu*) |
R |
Rx |
AR |
W |
Wx |
Wte |
AW |
Pt |
Pdc |
|||
|
Hai bộ phận tiếp xúc |
Có dịch chuyển tương đối |
Trượt (có bôi trơn) |
FG |
|
|
|
≤ 0,8R |
|
|
|
|
|
|
|
Ma sát khô |
FS |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
Lăn |
FR |
|
|
|
≤ 0,3R |
|
|
|
|
|
|||
|
Chống sự đập búa |
RM |
|
|
|
○ |
|
|
|
|
|
|||
|
Ma sát ướt |
FF |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
Làm kín động lực học |
Có đệm kín |
ED |
|
|
|
≤ 0,6R |
|
|
|
|
|
||
|
Không đệm kín |
|
|
|
≤ 0,6R |
|
|
|
|
|
||||
|
|
Làm kín tĩnh |
Có đệm kín |
ES |
|
|
|
≤ R |
|
|
|
|
|
|
|
Không đệm kín |
|
|
|
≤ R |
|
|
|
|
|
||||
|
Điều chỉnh không dịch chuyển, có ứng suất |
AC |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
Bám (nối ghép) |
AD |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
Bề mặt độc lập |
Có ứng suất |
Dụng cụ (bề mặt cắt) |
OC |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Độ bền mỏi |
EA |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
Không ứng suất |
Chịu ăn mòn |
RC |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
Phủ sơn |
RE |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
Mạ điện phân |
DE |
|
≤ R |
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
Đo |
ME |
|
|
|
≤ R |
|
|
|
|
|
|||
|
Bên ngoài |
AS |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
Các thông số rất quan trọng: quy định ít nhất là một trong các thông số này. Các thông số thứ yếu: được quy định nếu cần theo đúng các chức năng của bộ phận. Chỉ dẫn, ví dụ ≤ 0,8 R có nghĩa là, nếu ký hiệu FG được cách ghi trên bản vẽ và W không được quy định khác, thì dung sai trên của W bằng dung sai của R nhân với 0,8. |
|||||||||||||
|
*) Các ký hiệu (FG, …) là các ký hiệu chữ đầu của tên gọi tiếng Pháp. |
|||||||||||||
Quan hệ với mô hình ma trận GPS
Để biết được đầy đủ nội dung chi tiết của mô hình ma trận GPS, xem ISO/TR 14638.
C.1. Thông tin và cách sử dụng tiêu chuẩn này
Tiêu chuẩn này xác định các thông số độ nhám và độ sóng, chúng bổ sung cho các thông số của phương pháp profin được xác định trong TCVN 5120:2007. Có thể sử dụng các thông số độ nhám và độ sóng khi các đỉnh của bề mặt là quan trọng đối với chức năng của bề mặt.
CHÚ THÍCH 5 Thường không thể dùng quy ước đối với các thông số của phương pháp profin cho các thông số của mẫu profin và ngược lại.
C.2. Vị trí trong mô hình ma trận GPS
Tiêu chuẩn này là một tiêu chuẩn chung về GPS có ảnh hưởng tới các mắt xích 2, 3 và 4 của chuỗi các tiêu chuẩn về profin độ nhám và profin độ sóng trong ma trận chung GPS được minh họa bằng biểu trên Hình C.1.
|
Tiêu chuẩn GPS cơ bản |
|
Các tiêu chuẩn GPS toàn cầu |
||||||
|
|
|
|||||||
|
|
Ma trận GPS chung |
|||||||
|
|
Số mắt xích |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
|
|
|
Kích thước |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Khoảng cách |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Bán kính |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Góc |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Dạng độc lập của chuẩn |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Dạng phụ thuộc trên chuẩn |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Dạng bề mặt độc lập của chuẩn |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Dạng bề mặt phụ thuộc trên chuẩn |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Hướng |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Vị trí |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Độ đảo theo vòng tròn |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Độ đảo tổng |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Profin chuẩn |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Profin độ nhám |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Profin độ sóng |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Profin ban đầu |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Khuyết tật bề mặt |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Cạnh |
|
|
|
|
|
|
|
Hình C.1
C.3. Các tiêu chuẩn quốc tế có liên quan
Các tiêu chuẩn quốc tế có liên quan là các tiêu chuẩn trong chuỗi các tiêu chuẩn được cách ghi trên Hình C.1.
[1] ISO 13565-1:1996, Geometrical Product Specifications (GPS) - Surface texture: Profile method - Surfaces having stratified functional properties - Part 1: Filtering and general measurement conditions [Đặc tính hình học của sản phẩm (GPS) - Nhám bề mặt: Phương pháp profin - Bề mặt có đặc tính phân lớp - Phần 1: Các điều kiện lọc và đo chung].
[2] ISO 13565-2:1996, Geometrical Product Specifications (GPS) - Surface texture: Profile method - Surfaces having stratified functional properties - Part 2: Height characterization using the linear material ratio curve [Đặc tính hình học của sản phẩm (GPS) - Nhám bề mặt: Phương pháp profin - Bề mặt có đặc tính phân lớp - Phần 2: Mô tả đặc điểm chiều cao bằng đường cong tuyến tính của tỷ số vật liệu].
[3] ISO/TR 14638:1995, Geometrical Product Specification (GPS) - Masterplan [Đặc tính hình học của sản phẩm (GPS) - Sơ đồ chính].
[4] TCVN 6165:1996 (VIM 1993), Đo lường học - Thuật ngữ chung và cơ bản.