第五章(表面粗糙度與檢測)

1、5 表面粗糙度及檢測表面粗糙度及檢測表面粗糙度的評定、選用及標注表面粗糙度的評定、選用及標注主要內(nèi)容主要內(nèi)容 基本內(nèi)容基本內(nèi)容：掌握表面粗糙度的基本概念，表面粗糙：掌握表面粗糙度的基本概念，表面粗糙度的評定、選用、標注及測量。度的評定、選用、標注及測量。 重點內(nèi)容重點內(nèi)容：表面粗糙度的評定、選用及標注。：表面粗糙度的評定、選用及標注。 難點內(nèi)容難點內(nèi)容：表面粗糙度的評定、選用。：表面粗糙度的評定、選用。 操作技能操作技能：表面粗糙度的測量。：表面粗糙度的測量。基本概念基本概念零件表面的形貌可分為三種情況：零件表面的形貌可分為三種情況： 形狀誤差形狀誤差：峰谷的波長和波高之比大于：峰谷的波長和波

2、高之比大于1000 （波距（波距大于大于10 mm)的不平程度屬于形狀誤差。的不平程度屬于形狀誤差。 表面波紋度表面波紋度：峰谷的波長和波高之比等于：峰谷的波長和波高之比等于501000 (波距為波距為110 mm)的不平程度稱為波紋度。目前表面波的不平程度稱為波紋度。目前表面波紋度還沒有制定國家標準。國際標準化組織第紋度還沒有制定國家標準。國際標準化組織第57技術技術委員會正在制定表面波紋度有關國際標準。委員會正在制定表面波紋度有關國際標準。 表面粗糙度表面粗糙度：零件表面所具有的微小峰谷的不平程：零件表面所具有的微小峰谷的不平程度，其波長和波高之比一般小于度，其波長和波高之比一般小于 50

3、（波距小于（波距小于1mm)。表面粗糙度對零件性能的影響表面粗糙度對零件性能的影響 配合性質(zhì)穩(wěn)定性配合性質(zhì)穩(wěn)定性：配合表面經(jīng)跑合后，改變了：配合表面經(jīng)跑合后，改變了配合性質(zhì)。配合性質(zhì)。 摩擦磨損摩擦磨損：摩擦系數(shù)增大，有效接觸面積小，：摩擦系數(shù)增大，有效接觸面積小，單位面積壓力大，越容易磨損。單位面積壓力大，越容易磨損。 工作精度和抗振性工作精度和抗振性：實際接觸面積小，接觸：實際接觸面積小，接觸剛度低。剛度低。 對零件的對零件的外觀外觀、測量精度測量精度、表面光學性能表面光學性能、導電導電導熱性能導熱性能和和膠合強度膠合強度等也有著不同程度的影響。等也有著不同程度的影響。 密封性密封性：只在

4、局部點上接觸，中間縫隙影響密：只在局部點上接觸，中間縫隙影響密封性。封性。 抗腐蝕性抗腐蝕性：不平表面的腐蝕物更多，越容易：不平表面的腐蝕物更多，越容易腐蝕。腐蝕。 疲勞強度疲勞強度：對應力集中越敏感，疲勞強度降低。：對應力集中越敏感，疲勞強度降低。5.1 表面粗糙度的國家標準表面粗糙度的國家標準5.1.1 表面粗糙度的評定參數(shù)及其數(shù)值表面粗糙度的評定參數(shù)及其數(shù)值5.1.1.1 主要術語及其定義主要術語及其定義(GB/T 3505-2000)一、取樣長度一、取樣長度 l 判別和測量表面粗糙度所規(guī)定的一段基準線長度。判別和測量表面粗糙度所規(guī)定的一段基準線長度。一般在一個取樣長度內(nèi)應包含一般在一個

5、取樣長度內(nèi)應包含個以上的波峰和波谷。個以上的波峰和波谷。常用的取樣長度值常用的取樣長度值 l 值見表值見表 5-1 所示。所示。二、評定長度二、評定長度 ln一般情況下：一般情況下： ln = 5 l三、輪廓中線三、輪廓中線 m （最小二乘中線）最小二乘中線） 在取樣長度內(nèi)，使輪廓上各點的輪廓偏距在取樣長度內(nèi)，使輪廓上各點的輪廓偏距 yi 的平的平方和最小，即：方和最小，即： min2iy5.1.1.2 評定參數(shù)及數(shù)值評定參數(shù)及數(shù)值(GB/T 3505-2000)一、幅度參數(shù)一、幅度參數(shù) 輪廓算數(shù)平均偏差輪廓算數(shù)平均偏差 Ra：在取樣長度內(nèi)，被測實際：在取樣長度內(nèi)，被測實際輪廓上各點至輪廓中線

6、距離絕對值的平均值，即：輪廓上各點至輪廓中線距離絕對值的平均值，即：dxxylRla 0)(1 niiaynR11或近似為或近似為v Ra 越大，表面越粗糙。越大，表面越粗糙。 Ra 能客觀、全面反映表面能客觀、全面反映表面微觀幾何形狀特性。微觀幾何形狀特性。 微觀不平度十點高度微觀不平度十點高度y（新標準中已無此項新標準中已無此項） ：在取樣長度內(nèi)個最大的輪廓峰高在取樣長度內(nèi)個最大的輪廓峰高 ypi 平均值與平均值與5個最個最大輪廓谷深大輪廓谷深 yvi 平均值之和。平均值之和。55151 iviipizyyR 輪廓最大高度輪廓最大高度z （舊標準舊標準(GB/T 1031-1995)中用中

7、用y 表示表示） ：在取樣長度內(nèi)，輪廓的峰頂線和谷底線在取樣長度內(nèi)，輪廓的峰頂線和谷底線之間的距離。峰頂線和谷底線平行于中線且分別通過之間的距離。峰頂線和谷底線平行于中線且分別通過輪廓最高點和最低點。輪廓最高點和最低點。vz 越大，表面越粗糙。越大，表面越粗糙。z 能不如能不如a 對表面粗糙對表面粗糙度反映得客觀、全面。度反映得客觀、全面。二、間距參數(shù)二、間距參數(shù) 輪廓單峰平均間距輪廓單峰平均間距 S （新標準中已無此項新標準中已無此項） ：兩：兩相鄰輪廓單峰的最高點在中線上的投影長度相鄰輪廓單峰的最高點在中線上的投影長度 Si 稱為輪稱為輪廓單峰間距，則廓單峰間距，則 S 為：為： niiS

8、nS11間距參數(shù)反應輪廓疏、密況狀，即間距參數(shù)反應輪廓疏、密況狀，即 l 內(nèi)峰、谷的數(shù)量。內(nèi)峰、谷的數(shù)量。 輪廓單元的平均寬度輪廓單元的平均寬度RSm（舊標準是微觀不平度的舊標準是微觀不平度的平均間距平均間距 Sm） ：含有輪廓峰和相鄰輪廓谷的一段中：含有輪廓峰和相鄰輪廓谷的一段中線長度線長度 Smi 稱為微觀不平度間距，則稱為微觀不平度間距，則 Sm 為：為： niimmSnS11 niismxnRS11三、綜合參數(shù)三、綜合參數(shù) 輪廓支撐長度率輪廓支撐長度率 Rmr （舊標準是舊標準是 tp ） ：與輪廓峰：與輪廓峰頂線相距為頂線相距為 c 的一條直線與輪廓峰相截所得到的各的一條直線與輪廓峰

9、相截所得到的各段截線段截線 bi 之和，稱為輪廓支撐長度之和，稱為輪廓支撐長度 np ，與取樣長度，與取樣長度 l 之比，就是輪廓支撐長度率之比，就是輪廓支撐長度率 tp ，且有：，且有：001001001100)( niippmrbllntR5.1.1 表面粗糙度代號及其標注表面粗糙度代號及其標注 a1、a2 處為粗糙度高度處為粗糙度高度參數(shù)的允許值（參數(shù)的允許值（m）；）； b 處標注加工方法、鍍涂處標注加工方法、鍍涂或其它表面處理；或其它表面處理； c 處標出取樣長度（處標出取樣長度（mm）；）； d 標出加工紋理方向符號；標出加工紋理方向符號； e 處標出加工余量（處標出加工余量（mm

10、）；）； f 處標出間距參數(shù)值（處標出間距參數(shù)值（mm）或輪廓支承長度率?；蜉喞С虚L度率。GB/T 131-1993紋理方向紋理方向 表面是通過去除材料方法獲得；表面是通過去除材料方法獲得； 表面是通過不去除材料方法獲得；表面是通過不去除材料方法獲得； 去除材料，去除材料， Ra （可省略）最大允許（可省略）最大允許值為值為 6.3 m ；6.3 任何方法任何方法， Ra 最大允許值為最大允許值為 6.3 m ；z 200不去除材料，不去除材料，z 最大允許值為最大允許值為 200 m。6.3 標注時將其標注時將其標注在可見輪標注在可見輪廓線、尺寸界廓線、尺寸界線、引出線或線、引出線或它們的

11、延長線它們的延長線上，符號的尖上，符號的尖端必須從材料端必須從材料外指向被注表外指向被注表面。面。實例分析實例分析將表面粗糙度符號標注在圖上，要求（1）用任何方法加工圓柱面d3，R a最大允許值為3.2m。（2）用去除材料的方法獲得孔d1，要求R a最大允許值為3.2m。（3）用去除材料的方法獲得表面a，要求Ry最大允許值為3.2m。 （4）其余用去除材料的方法獲得表面，要求R a允許值均為25m 。5.2 零件表面粗糙度參數(shù)值的選擇零件表面粗糙度參數(shù)值的選擇 總的原則總的原則： 在滿足零件功能的前提下，選取最經(jīng)濟的參數(shù)值。在滿足零件功能的前提下，選取最經(jīng)濟的參數(shù)值。 在滿足零件表面功能要求的

12、前提下，盡量選取較大的在滿足零件表面功能要求的前提下，盡量選取較大的參數(shù)值；參數(shù)值； 同一零件上，工作表面比非工作表面粗糙度值?。煌涣慵?，工作表面比非工作表面粗糙度值?。?摩擦表面比非摩擦表面要?。荒Σ帘砻姹确悄Σ帘砻嬉?； 受循環(huán)載荷的表面，易引起應力集中的部分要??；受循環(huán)載荷的表面，易引起應力集中的部分要??； 配合要求高、聯(lián)接要求可靠、受重載的表面粗糙度配合要求高、聯(lián)接要求可靠、受重載的表面粗糙度值都應??；值都應?。?同一精度，小尺寸比大尺寸、軸比孔的表面粗糙度同一精度，小尺寸比大尺寸、軸比孔的表面粗糙度值要小。值要小。 一般尺寸公差、表面形狀公差小時，表面粗糙度一般尺寸公差、表面形狀

13、公差小時，表面粗糙度參數(shù)值也小，但也不存在確定的函數(shù)關系。如機床參數(shù)值也小，但也不存在確定的函數(shù)關系。如機床的手輪或手柄。的手輪或手柄。 一般情況下，它們之間有一定的對應關系，設形狀一般情況下，它們之間有一定的對應關系，設形狀公差為公差為T，尺寸公差為尺寸公差為IT，它們之間的關系可參照以它們之間的關系可參照以下對應關系：下對應關系：若若 T0.6 IT，則則 Ra0.05 IT； Rz 0.2 IT T0.4 IT，則則 Ra0.025 IT； Rz 0.1 IT T0.25 IT，則則 Ra0.012 IT； Rz 0.05 IT T0.25 IT，則則 Ra0.015 T； Rz 0.6 T5.3 表面粗糙度的測量表面粗糙度的測量5.3.1 比較法比較法 將被測表面和表面粗糙度樣板直接進行比較，多將被測表面和表面粗糙度樣板直接進行比較，多用于車間，評定表面粗糙度值較大的工件。用于車間，評定表面粗糙度值較大的工件。5.3.2 光切法光切法 利用光切原理，用雙管顯微鏡測量利用光切原理，用雙管顯微鏡測量。 常用于測常用于測量量 Rz 為為0.560 m。5.3.3 干涉法干涉法 利用光波干涉原理，用干