ШЕРОХОВАТОСТЬ
(история нормирования точности)

   Известно, что в процессе обработки деталей, особенно со снятием материала режущим инструментом, невозможно получить идеально ровную поверхность. В результате вибраций, неровностей режущего инструмента, неоднородности материала заготовки, непостоянства скорости съема материала и подачи и т.д. на обрабатываемой поверхности остаются неровности.
Основоположником науки о качестве поверхности является русский инженер, профессор Михайловской артиллерийской академии В.Л.Чебышев, брат знаменитого математика. Еще в 1873 году он обратил внимание специалистов на то, что режущий инструмент серьезно влияет на чистоту обрабатываемых поверхностей, и предложил первую в мире формулу для вычисления высоты микронеровностей. Проф. Чебышевым В.Л. были проведены  научные исследования микрогеометрии обработанной поверхности. Затем при его содействии  в 1893 г. на Тульском оружейном заводе были применены лекала, с помощью которых контролировали не только размеры детали, но и шероховатость ее обработанных поверхностей.

    Большая роль в исследовании  проблемы шероховатости поверхности принадлежит немецкому исследователю профессору Густаву Шмальцу, который в 1927 году представил первый систематизированный труд по качеству поверхностей. В дальнейшем им был дан обстоятельный обзор новейших по тем временам методов изучения и контроля качества поверхностей в технике, сделан подробный анализ существовавших параметров оценки шероховатости поверхности, обоснованы требования, предъявляемые к нормативам качества поверхности и разработан проект стандарта на шероховатость с ее количественной оценки. Кстати, именно Г.Шмальц предложил знак  √¯ для обозначения чистоты поверхности на чертежах. Шмальц предложил разделить чистоту поверхности, обработанной всеми видами инструментов на четыре класса, каждый из которых имел подгруппы общим числом 14, что и вошло в первый стандарт чистоты поверхности в 1936 году. В основу квалификации была положена высота микронеровностей, измеряемая в микрометрах. Известны работы в области исследования шероховатости и  профессора Х.Бауэра (публикации в 1934 году на основе формулы В.Л. Чебышева).  Заслуживает внимания труд  Георга  Шлезингера, основой которого явился отчет о выполненной под его руководством исследовательской работы в Институте производственных инженеров в Англии. В нем рассмотрены вопросы оценки качества поверхности, методы и средства контроля шероховатости, вопросы ее стандартизации. Хорошо известна монография В.А.Брауна, в которой в довольно сжатой форме изложено состояние вопроса по шероховатости обработанной поверхности, ее измерению, стандартизации и контролю.

В 1945 году был издан первый государственный стандарт, нормирующий точность микронеровностей поверхностей. В нём осталось четыре группы чистоты, которые как и ранее обозначались треугольниками (от 1 до 4, от "грубой" поверхности до "весьма чистой"). Дополнительно появилось деление на 14 классов чистоты. А деление классов ещё и на разряды, хоть и упорядочило требование к качеству поверхности, сделало обозначение несколько громоздким и путанным (хотя шкала разрядов чистоты применялась при необходимости особой дифференциации чистоты).
В соответствии с ГОСТ 2789 - 45 оценку микрогеометрии обработанной поверхности  производили по средней квадратичной высоте неровностей Нск (среднеквадратичное отклонение неровностей поверхности есть корень квадратный из среднего квадрата расстояний точек профиля неровностей до его средней линии). И в наше время параметр Нск  используется как основной параметр шероховатости в некоторых странах мира (США, Швейцария...)
   

На чертеже это выглядело примерно так. Количество треугольников указывало на вид поверхности. Цифра  - на класс чистоты. Буква - на разряд.Необработанные поверхности ("чистые", но ровные, т.е зачищенные от неровностей заусенцев и т.п.) на чертеже обозначались знаком . Поверхности, обработанные со значением Нск  больше 100 микрометров,  обозначались знаком  . Поверхности, которые совсем не подвергались обработке (т.н. "чёрные) не имели никаких обозначений.

На Международной Ассамблее по стандартизации ещё в 1946 году большие успехи советских ученых в изучении шероховатости поверхностей деталей машин и приборов были должным образом оценены: Ассамблея просила СССР принять на себя разработку международных стандартов по качеству поверхности с учреждением международного секретариата. Это предложение было принято, и до самого своего распада Советский Союз возглавлял технический комитет "Качество поверхности" Международной организации по стандартизации (ISO).

В 1952 году вступил в действие обновленный стандарт чистоты поверхностей ГОСТ 2789-51 (взамен ГОСТ 2789-45), в котором были указаны вполне четкие значения в микрометрах (микронах), характеризующие шероховатость. Шероховатость поверхностей грубее 1-го класса обозначается знаком √¯ над которым указывается высота неровностей в микрометрах, например 500.
Количественная оценка качества поверхности в соответствии с ГОСТ 2789 - 51 производилась на основе микрогеометрии обработанной поверхности и величины ее неровностей, выраженной в микрометрах (микронах).

  (  В 1956 г. вышла в свет фундаментальная и хорошо известная в научных кругах монография «Качество поверхности и эксплуатационные свойства деталей машин». Автор – Маталин Андрей Александрович. На тот момент ректор Инженерно-экономического института г. Ленинграда (ныне Санкт-Петербургский государственный инженерно-экономический университет). Материалы, изложенные в книге, легли в основу докторской диссертации, которая успешно была защищена в 1956 году)

В 1960 году вышел обновленный стандарт ГОСТ 2789-59, в котором обозначение классов чистоты поверхности сократилось до одного треугольника с указанием рядом цифры- класса чистоты и, при необходимости, разряда (классы чистоты поверхности с 6-го по 14-й  дополнительно разделялись на разряды а, б, в)   

Затем появился ГОСТ 2789 - 73. Термин чистота был заменён на шероховатость поверхности. Согласно принятому стандарту более четко и определенно были сформулированы сами критерии оценки величины шероховатости, а также несколько расширены пределы неровностей, на которые стандарт распространяется. Постановлением Государственного комитета стандартов Совета Министров СССР от 23 апреля 1973 г. № 995 срок введения  ГОСТ 2789-73 был установлен с 01.01.75. Стандарт полностью соответствал  международной рекомендации по стандартизации ISO Р 468.

С того времени отечественный стандарт на шероховатость старался не отставать от своего мирового собрата ISO 1302. И когда в 2001 году в ISO перенесли обозначение "под полку" уже через два года это изменение под №3 было внесено и в ГОСТ 2789-73. То, что ГОСТ 2789-73  шагал в ногу со временем, легко убедится глядя на таблицу эволюции мирового обозначения шероховатости на с. 42 ISO 1302:2002 Geometrical Product Specifications (GPS) — Indication of surface texture in technical product documentation (Обозначение шероховатости поверхности в документации на технические изделия).

Кстати, вышеупомянутый ISO 1302:2002 "толще" нашего почти в 5 раз. Они там видно что-то знают больше про микронеровности (или в скором будущем нас ждут очередные перемены).