粗糙度講解講義詳細

1、粗糙度內(nèi)部培訓教材2/1/2011本文主要但要粗糙度的基本定義、術(shù)語，以及標注方法，可以通過自己閱讀方式來學習本文內(nèi)容目錄TOC o 1-5 h z10粗糙度歷史20基本參數(shù)(GB/T3505-2009等效于ISO4287:1997)術(shù)語23.1般術(shù)語：23.1.1輪廓濾波器23.1.2取樣長度lr33.1.3評定長度In34輪廓中線33.2幾何參數(shù)的術(shù)語4P參數(shù)在原始輪廓上計算所得的參數(shù)4R參數(shù)在粗糙度輪廓上計算所得的參數(shù)4W參數(shù)在波紋度輪廓上計算所得的參數(shù)43.2.4輪廓峰高profilepeakheightZp輪廓峰最高點距中線的距離43.2.5輪廓谷深profilevalleydept

2、liZv輪廓谷最低點距中線的距離43.2.6輪廓單元高度profileelementheightZt一個輪廓單元的輪廓峰高和輪廓谷深之和43.2.7輪廓單元寬度profileelementv/idthXs一個輪廓單元與中線相交線段的長度40表面輪廓參數(shù)定義441幅度參數(shù)44.1.lRp(WpPp)一個取樣長度內(nèi)，最大輪廓峰高44.1.2Rv(WpPp)一個取樣長度內(nèi)，最人輪廓谷深54.1.3Rz(WzPz)輪廓最人高度。一個取樣長度內(nèi)，最大輪廓峰高和最人輪廓谷深之和54.1.4RI(WtPt)輪廓總高度在評定長度內(nèi)，最大輪廓峰高和最人輪廓谷深之和54.1.5Ra(WaPa)輪廓的算術(shù)平均偏差在

3、一個取樣長度內(nèi)縱坐標值Z(x)絕對值的算術(shù)平均值52間距參數(shù)53JI丿IJ54.3.1Rmax輪廓最大高度(注：Rz為Rzi的平均值Mahr)54.3.2Rk核心粗糙度深度(參考標準：GB/T18778.1GB/T18778.2)54.3.3輪廓的支承長度率：Rmr(c)在給定水平位置C上輪廓的實體材料長度Ml(c)與評定長度的比率。.6參考：特定功能參數(shù)集65.0參數(shù)在圖紙上的標注GB/T131-2006/ISO1302-200275.1基本圖形符號75.2完整圖形符號8*3卜5:，j5.4最少標注示例860參數(shù)的測量91取樣長度962測量判定97.0粗糙度輪廓的濾波過程(參考標準GB/T1

4、8777ISO11562,GB/T18778.1,GB/T6062)101.0粗糙度歷史表面粗糙度標準的提出和發(fā)展與工業(yè)生產(chǎn)技術(shù)的發(fā)展密切相關(guān)，它經(jīng)歷了由定性評定到定屋評定兩個階段。表面粗糙度對機器零件表面性能的影響從1918年開始首先受到注意，在飛機和飛機發(fā)動機設計中，由于要求用最少材料達到最大的強度，人們開始對加工表面的刀痕和刮痕對疲勞強度的影響加以研究。但由于測量困難，當時沒有定量數(shù)值上的評定要求，只是根據(jù)目測感覺來確定。在20世紀2030年代，世界上很多工業(yè)國家廣泛采用三角符號（）的組合來表示不同精度的加工表面。為研究表面粗糙度對零件性能的影響和度屋表面微觀不平度的需要，從20年代末到

5、30年代，德國、美國和英國等國的一些專家設計制作了輪廓記錄儀、輪廓儀，同時也產(chǎn)生出了光切式顯微鏡和干涉顯微鏡等用光學方法來測量表面微觀不平度的儀器，給從數(shù)值上定量評定表面粗糙度創(chuàng)造了條件。從30年代起，已對表面粗糙度定量評定參數(shù)進行了研究，如美國的Abbott就提出了用距表面輪廓峰頂?shù)纳疃群椭С虚L度率曲線來表征表面粗糙度。1936年出版了Schmaltz論述表面粗糙度的專著，對表面粗糙度的評定參數(shù)和數(shù)值的標準化提出了建議。但粗糙度評定參數(shù)及其數(shù)值的使用，真正成為一個被廣泛接受的標準還是從40年代各國相應的國家標準發(fā)布以后開始的。首先是美國在1940年發(fā)布了ASAB46.1國家標準，之后又經(jīng)過幾

6、次修訂，成為現(xiàn)行標準ANSI/ASMEB46.1-2002表面結(jié)構(gòu)表面粗糙度、表面波紋度和加工紋理，該標準采用中線制，并將Ra作為主參數(shù)；接著前蘇聯(lián)在1945年發(fā)布了rOCT2789-1945表面光潔度、表面微觀幾何形狀、分級和表示法國家標準，而后經(jīng)過了3次修訂成為PDCT2789-1973表面粗糙度參數(shù)和特征,該標準也釆用中線制，并規(guī)定了包扌舌輪廓均方根偏差（即現(xiàn)在的Rq）在內(nèi)的6個評定參數(shù)及其相應的參數(shù)值。另外，其它工業(yè)發(fā)達國家的標準犬多是在50年代制定的，如德國在1952年2月發(fā)布了DIN4760和DIN4762有關(guān)表面粗糙度的評定參數(shù)和術(shù)語等方面的標準等。以上各國的國家標準中都采用了中

7、線制作為表面粗糙度參數(shù)的計算制，具體參數(shù)T差萬別，但其定義的主要參數(shù)依然是Ra（或Rq），這也是國際間交流使用最廣泛的一個參數(shù)。0粗糙度影響仁影響零件的耐磨性。表面越粗糙，磨擦系數(shù)就越人，表面過于平滑，小于潤滑油被擠出和分子間的吸附作用等原因，會使磨擦阻力增大和加劇磨損。2、影響配合穩(wěn)定性。表面粗糙度會使相對運動磨損，過盈配合降低聯(lián)接強度，過渡配合變松。3、影響疲勞強度。在交變應力作用下，粗糙度人，對應力集中很敏感，降低疲勞強度4、影響腐蝕性。微觀凹谷會附著腐蝕性物質(zhì)，造成表面銹蝕。3.0基本參數(shù)（GB/T3505-2009等效于IS04287:1997）術(shù)語無論用何種加工方法加工，在零件表面

8、總會留卞微細的凸凹不平的刀痕，出現(xiàn)交錯起伏的峰谷現(xiàn)彖，粗加工后的表面用肉眼就能看到，精加工后的表面用放人鏡或顯微鏡仍能觀察到。這就是零件加工后的表面粗糙度。過去稱為表面光潔度。3.1一般術(shù)語：31.1輪廓濾波器人s濾波器：確定存在于表面上的粗糙度與比它更短的波的成分之間相交界限的濾波器人c濾波器：確定粗糙度與波紋度成分之間相交界限的濾波器人f濾波器：確定存在于表面上的波紋度與比它更長的波的成分之間相交界限的濾波器粗糙度與形狀誤差和波紋度區(qū)分，目前尚無這三個的標準。通常波距小于1mm的屬于表面粗糙度；波距在110mm的屬于表面波紋度；波距人于10mm的屬于形狀誤差。粗糙度輪廓是對原始輪廓采用，l

9、c濾波器抑制長波成分后形成的輪廓 31.2取樣長度lr用于判別評定輪廓的不規(guī)則特征的X軸向上的長度。取樣長度與輪廓濾波器的的標志波長相等。31.3評定長度In用于判別評定輪廓的X軸方向上長度。包含一個或和幾個取樣長度。314輪廓中線具有幾何輪廓形狀并劃分輪廓的基準線（有粗糙度輪廓中線、波紋度輪廓中線）。3.2幾何參數(shù)的術(shù)語3.11P參數(shù)在原始輪廓上計算所得的參數(shù)3.2.2R參數(shù)在粗糙度輪廓上計算所得的參數(shù)3.13W參數(shù)在波紋度輪廓上計算所得的參數(shù)3.2.4輪廓峰高profilepeakheightZp輪廓峰最高點距中線的距離3.2.5輪廓谷深profilevalleydepthZv輪廓谷最低點

10、距中線的距離3.2.6輪廓單元高度profileelementheightZt一個輪廓單元的輪廓峰高和輪廓谷深之和3.17輪廓單元寬度profileelementwidUiXs一個輪廓單元與中線相交線段的長度4.0表面輪廓參數(shù)定義4.1幅度參數(shù)4l.IRp(WpPp)一個取樣長度內(nèi)，最大輪廓峰高 41.2Rv(WpPp)一個取樣長度內(nèi)，最人輪廓谷深4.1.3RZ(WzPz)輪廓最大高度。一個取樣長度內(nèi)，最人輪廓峰高和最大輪廓谷深之和41.4Rt(WtPt)輪廓總高度在評定長度內(nèi)，最人輪廓峰高和最人輪廓谷深之和41.5Ra(WaPa)輪廓的算術(shù)平均偏差在一個取樣長度內(nèi)縱坐標值Z(x)絕對值的算術(shù)

11、平均值1rlrRa=-f|Z|dx|Ra能客觀、全面的反映表面微觀幾何形狀特性。lr04.2間距參數(shù)4.11Rsm輪廓單元的平均寬度一個取樣長度內(nèi)輪廓單元寬度Xs的平均值4.3其它常用參數(shù)43.1Rmax輪廓最人高度(注：Rz為Rzi的平均值Mahr)43.2Rk核心粗糙度深度(參考標準：GB/T18778.1GB/T18778.2)核心粗糙度深度氏是粗糙度核心輪廓的深度。簡化的波峰高度血是粗糙度核心輪廓生成的波峰的平均高度。簡化的波谷深度心是粗糙度核心輪廓生成的波谷的平均深度。Ma和乩2分別代表粗糙度核心輪廓的最小和最大材料率。43.3輪廓的支承長度率：Rmr(c)在給定水平位置C上輪廓的實

12、體材料長度Ml(c)與評定長度的比率。Rm(C)的人小反映了輪廓表面峰谷的形狀。其值愈大，表面實體材料愈長，接觸剛性和耐磨性愈好。C可用微米與Rz的百分比表示。參考：特定功能參數(shù)集在工程應用中，機加工的許多零件表面需要具有特定的功能特性，如支承性能、密封性和潤滑油滯留性能等。基于這些功能需求，零件表面就必須被設計、加工成特定的形貌以滿足預期的應用。所以我們有必要定義特定的功能參數(shù)來有效地表征零件表面的特殊屬性，零件表面從接觸應用角度(如摩擦磨損，潤滑，密封緊密性，接觸應力，接觸剛度、承載面積和熱導率等)和非接觸應用角度(如光學鏡頭，表面維護和表面油漆處理)來看，其在功能方面的特殊屬性要求是極其

13、廣泛的。在實際工程應用中應針對表面特殊性能要求設定功能參數(shù)集。比較典型的是表征具有高預應力表面的基于輪廓支承度率曲線的心功能參數(shù)集。在20世紀80年代初，Trautwein提出了一個關(guān)于Abbott-Firestone曲線的兩段線性模型，他用這個模型去表示缸膛表面的特征。從這個模型中還引伸出一個被稱為液體滯留容積的參數(shù)。最近，又有學者把Abbott-Firestone曲線分成三個區(qū)域，并在此基礎上提出了&參數(shù)集，該參數(shù)集也正式地被寫進德國DIN4776標準。這個參數(shù)集主要是用于表征具有高預應力的表面，如術(shù)磨表面、拋光表面、磨削表面等，這些相關(guān)的參數(shù)將輪廓支承度率的增長描述成粗糙度輪廓深度的函數(shù)

14、，結(jié)合氣缸套的平臺網(wǎng)紋本身的特點及氣缸套的工作狀況，確立了基于輪廓支承度率曲線 的參數(shù)指標，這套評定指標能夠?qū)飧滋變?nèi)表面粗糙度輪廓的磨合特性、潤滑特性、網(wǎng)紋分布等進行對應的定量分析，實現(xiàn)完整、準確地描述及評價氣缸套平臺網(wǎng)紋。 輪廓支承長度率曲線tp(c),又稱Abbott-Firestone曲線，是描述輪廓形狀的主要指標。tp(c)能直觀地反映零件表面的耐磨性，對提高承載能力也具有重要的意義。在動配合中，值tp值人的表面，使配合面之間的接觸面積增人，減少了磨擦損耗，延長零件的壽命。從tp(c)曲線的特征可以看出，它對氣缸套內(nèi)孔表面耐磨性能、潤滑性能，使用壽命等都有非常重要的意義。為此設定了一

15、組基于輪廓支承長度率曲線的參數(shù)集，對應氣缸套的實際工作狀況，對tp(c)曲線進行量化的描述，如圖所示，粗糙度輪廓及對應的tp(c)曲線被分為三個部分，分別為輪廓峰、核心輪廓和輪廓谷。簡約峰高RPK是指粗糙度核心輪廓上方的輪廓峰的平均高度。表面輪廓頂部的這一部分，當發(fā)動機開始運行時，將很快被磨損掉，其減低的高度將影響氣缸套進入正常工作狀態(tài)的磨合時間，及實際材料磨損量。核心粗糙度深度RK在分離出輪廓峰和輪廓谷之后剩余的核心輪廓的深度為RK。這一部分是氣缸套長期工作表面，它影響著氣缸套的運轉(zhuǎn)性能和使用壽命，是粗糙度輪廓的核心部分。簡約谷深RVK是指從粗糙度核心輪廓延伸到材料內(nèi)的輪廓谷的平均深度。這些

16、深入表面的深溝槽在活塞相對缸套運動時，形成附著性能很好的油膜，在提高孔的耐磨性、縮短發(fā)動機磨合時間的同時，能大幅度降低油耗。輪廓支承長度率血1以百分數(shù)表示的輪廓支承長度率血1是為一條將輪廓峰分離出粗糙度核心輪廓的截線而確定的。Mrl值是氣缸套進入長期工作表面的上限，其數(shù)值的大小直接反映了氣缸的加工水平和使用性能。輪廓支承長度率血2以百分數(shù)表示的輪廓支承長度率血2是為一條將輪廓谷分離出粗糙度核心輪廓的截線而確定的。Mr2值是進入長期工作表面的下限，其數(shù)值的人小不但決定了磨損量，還決定了工作表面以下深溝槽的貯油、潤滑能力。存油量V0粗糙度核心輪廓向下延伸到材料內(nèi)的輪廓谷的橫截面積實際上就是深溝網(wǎng)紋

17、的存油量V0,它是tp(c)曲線與右邊縱軸及Mr2對應的截線構(gòu)成的陰影部分面積，它對缸套的潤滑性能無疑有重要意義。它近似為三角形面積：V0(100-Mr2)XRVK/2o圖中參數(shù)的確定需要使用一條回歸線，回歸線的40%以上的部分是tp(c)曲線上的點構(gòu)成，回歸線在縱坐標方向上的差值平方最小，回歸線與縱軸兩交點之間的垂直距離即為核心粗糙度深度RK,兩交點對應的截線位置即為Mrl、Mr2對應的截線位置。對于Rk參數(shù)集的功能特征參數(shù)，其定義方法在于把Abbott-Firestone曲線分成不同的部分以對應不同的功能區(qū)域。雖然這些方法可以成功地用來表征特定的一些工程表面，但是由于它主要是基于制造工藝經(jīng)

18、驗，缺乏理論依據(jù)，這種方法在表征大多數(shù)其它的工程表面時會失去原有的意義。0參數(shù)在圖紙上的標注GB/T131-2006/IS01302-20025.1基本圖形符號基本圖形符號由兩條不等長的與標注表面成60夾角的直線構(gòu)成，沒有補充說明不能單獨使用。5.2完整圖形符號5.3補充要求的注寫位置a）位置a注寫表面結(jié)構(gòu)的單一要求示例0002508/Rz6.3b）位置b注寫兩個或多個表面結(jié)構(gòu)要求c）位置c注寫加工方法d）位置d注寫表面紋理和方向e）位置e注寫加工余量5.4最少標注示例U“X”0.08-0.8/Rz8max3.26.0參數(shù)的測量6.1取樣長度表1測Jt非周期性輪廊（如磨削輪品的值及曲線和相關(guān)參

19、斂的租糙度取樣抵度Ra/pm粗糙度取樣長度lr/mm粗糙度評定長度2n/mm0.006)Ka0.020.080.40.02V妣WO.10.251.250.lKa2.842C-Ra102.512.584.0表2測非周期性輪廊（如磨削耗廊）的兔MJRp/c、皿值的租槌度取樣怔度maxb/粗桶度職樣長度粗槌度評定長度pmfr/mmInJmm(0.025)VJiz.JtTmajrCO,10.080.4OwnxaxO.50.25IL25o.$Vi?石maxWIQ0.841OVJ?n.fnsi2.S12.550VRZRni.maxZOO840AR&在測量Rn、Rp、Rp、Ru和甩時使用。b屜僅在JMt&x和RClfadx便用.3測周期性輪腐的用參數(shù)及周期性和非周期性輪廊的值的粗髓度取樣枚度Rsm/nixn粗糙度取樣長度粗糙度評定故度Zr/mmln/mm0.080.40.04VRswiV0130.25I.25013RjctC0.40.8464VRmU32.512-5!3VRnnW48406.2測屋判定1）當沒有指定測量方向時，工件的安放應使其測量截面方向與粗糙度高度參數(shù)（Ra,Rz）的最人值相一致，該方向垂直于被測表面的加工紋理。對無方向性的表面，測量截面的方向可以