第5章-表面超粗糙度

互換性與技術(shù)測量

InterchangeabilityandTechnicalMeasurement互換性與技術(shù)測量第5章表面粗糙度5.1表面粗糙度的基本概念及術(shù)語5.2表面粗糙度的參數(shù)及數(shù)值的選用5.3

表面粗糙度的檢測互換性與技術(shù)測量第5章表面粗糙度教學(xué)提示：表面粗糙度參數(shù)值的大小，對機(jī)械零件的使用性能和壽命有著直接的影響。因此，表面粗糙度是評定產(chǎn)品質(zhì)量的重要指標(biāo)。在保證零件尺寸、形狀和位置精度的同時，也要對表面粗糙度提出相應(yīng)的要求。教學(xué)要求：通過表面粗糙度的學(xué)習(xí)，能了解表面粗糙度的實質(zhì)及對零件使用性能的影響；掌握表面粗糙度的評定參數(shù)的含義及應(yīng)用場合；初步掌握表面粗糙度的正確選用，并能正確標(biāo)注在圖樣上；了解表面粗糙度的檢測方法的原理?；Q性與技術(shù)測量第5章表面粗糙度國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T3505－2000《產(chǎn)品幾何技術(shù)規(guī)范表面結(jié)構(gòu)輪廓法表面結(jié)構(gòu)的術(shù)語、定義及參數(shù)》GB/T1031－1995《表面粗糙度參數(shù)及其數(shù)值》GB/T131－2006《產(chǎn)品幾何技術(shù)規(guī)范(GPS)技術(shù)產(chǎn)品文件中表面結(jié)構(gòu)的表示法》互換性與技術(shù)測量第5章表面粗糙度5.1

基本概念及術(shù)語5.1.1基本概念

表面粗糙度是指加工表面所具有的較小間距和微小峰谷所組成的微觀幾何形狀特征。(一)表面形狀誤差：以工件整個表面形狀與理想形狀的變動量來評定——宏觀的幾何形狀誤差產(chǎn)生的原因：工件的安裝定位誤差，機(jī)床—刀具—工件相對不準(zhǔn)確及切前力變化造成。(二)表面波度：零件表面上具有周期性變化的誤差——中間幾何形狀誤差。產(chǎn)生的原因：切削力的波動、振動等原因造成的具有明顯周期性的波形，這種誤差不是所有加工表面都會有的。(三)表面粗糙度：零件加工表面上微小的峰谷，這些峰谷的高低程度及間距狀況稱為表面粗糙度——微觀的幾何形狀誤差產(chǎn)生原因：加工痕跡、切屑分離時的塑性變形、工藝系統(tǒng)中的高頻振動、刀具和被加工表面的摩擦?；Q性與技術(shù)測量第5章表面粗糙度

區(qū)別：并沒有嚴(yán)格的界限，通常以波距或波距與波高之比的值來區(qū)別。波距（L）波距與波高之比（L/H）表面形狀誤差＞10mm＞1000表面波度1～10mm50～1000表面粗糙度＜1mm＜50互換性與技術(shù)測量第5章表面粗糙度表面粗糙度對零件工作性能的影響

使用壽命磨損配合精度間隙配合性能變化過盈降低連接強(qiáng)度摩擦阻力機(jī)械效率粗接觸面積應(yīng)力集中接觸剛度疲勞強(qiáng)度表面面積腐蝕互換性與技術(shù)測量第5章表面粗糙度5.1.2表面粗糙度的基本術(shù)語1.實際輪廓：平面與實際表面相交所得的輪廓線。按相截方向的不同，可分為橫向?qū)嶋H輪廓和縱向?qū)嶋H輪廓。評定時，除非特別指明，通常均指橫向?qū)嶋H輪廓，即與加工紋理方向垂直在截面上的輪廓。橫向輪廓縱向輪廓互換性與技術(shù)測量第5章表面粗糙度2.取樣長度（lr）：為限制或減弱表面波動對表面粗糙度測量結(jié)果的影響，在判別和測量表面粗糙度時所規(guī)定的一段基準(zhǔn)線的長度。3.評定長度（ln）：為了充分合理地反映表面的特性，在評定或測量表面輪廓時所必須的一段長度。

Ln中包含一個或幾個Lr，而Lr中至少要有五個峰、五個谷。

LrLrLrLrLr互換性與技術(shù)測量第5章表面粗糙度4.輪廓的最小二乘中線:即在取樣長度內(nèi)，使輪廓上各點至一條假想線的縱坐標(biāo)值Z(x)的平方和為最小。互換性與技術(shù)測量第5章表面粗糙度5.輪廓的算術(shù)平均中線：在取樣長度內(nèi)，由一條假想線將實際輪廓分成上下兩部分，且使上部分面積之和等于下部分面積之和?；Q性與技術(shù)測量第5章表面粗糙度2幾何參數(shù)的術(shù)語1.輪廓峰和輪廓谷輪廓峰是指連接(輪廓和X軸)兩相鄰交點向外(從材料到周圍介質(zhì))的輪廓部分。輪廓谷是指連接兩相鄰交點向內(nèi)(從周圍介質(zhì)到材料)的輪廓部分。2.輪廓單元：指輪廓峰和輪廓谷的組合。3.輪廓峰高Zp和輪廓谷深Zv輪廓峰高Zp則是輪廓最高點距X軸線的距離。輪廓谷深Zv則是X軸線與輪廓谷最低點之間的距離。4.輪廓單元的高度Zt：指一個輪廓單元的峰高和谷深之和。5.輪廓單元的寬度Xs：指X軸線與輪廓單元相交線段的長度。6.在水平位置c上輪廓的實體材料長度Ml(c)在一個給定水平位置c上用一條平行于X軸的線與輪廓單元相截所獲得的各段截線長度之和?；Q性與技術(shù)測量第5章表面粗糙度3評定參數(shù)：1.高度參數(shù)⑴輪廓的算術(shù)平均偏差Ra：在一個取樣長度內(nèi)縱坐標(biāo)值Z(x)絕對值的算術(shù)平均值

?；Q性與技術(shù)測量第5章表面粗糙度⑵輪廓的最大高度Rz

在一個取樣長度內(nèi)，最大輪廓峰高Rp和最大輪廓谷深Rv之和的高度。

用公式表示為

Rz=Rp+Rv互換性與技術(shù)測量第5章表面粗糙度2.間距參數(shù)輪廓單元的平均寬度RSm：指在一個取樣長度內(nèi)輪廓單元寬度Xs的平均值。用公式表示為互換性與技術(shù)測量第5章表面粗糙度3.曲線和相關(guān)參數(shù)⑴輪廓的支承長度率Rmr(c)指在給定水平位置上輪廓的實體材料長度與評定長度的比率。用公式表示為⑵輪廓的支承長度率曲線是表示輪廓支承率隨水平位置而變的關(guān)系曲線。互換性與技術(shù)測量第5章表面粗糙度5.2表面粗糙度的參數(shù)及數(shù)值的選用5.2.1表面粗糙度的參數(shù)選用在表面粗糙度的評定參數(shù)中，Ra、Rz兩個高度參數(shù)為基本參數(shù)，RSm、Rmr(c)為附加參數(shù)。(1)如果沒有特殊要求，一般僅選用高度參數(shù)。推薦優(yōu)先選用Ra值，但以下情況不宜選用Ra。①當(dāng)表面過于粗糙(Ra＞6.3μm)或太光滑(Ra＜0.025μm)時，可選用Rz。②當(dāng)零件材料較軟時，不能選用Ra。③如果測量面積很小，可以選用Rz值。(2)當(dāng)表面有特殊功能要求時，為了保證功能要求，提高產(chǎn)品質(zhì)量，這時可以同時選用幾個參數(shù)綜合控制表面質(zhì)量。①當(dāng)表面要求耐磨時，可以選用Ra、Rz和Rmr(c)。②當(dāng)表面要求承受交變應(yīng)力時，可以選用Rz和Rmr(c)。③當(dāng)表面著重要求外觀質(zhì)量和可漆性，可選用Ra和RSm?；Q性與技術(shù)測量第5章表面粗糙度5.2.2表面粗糙度參數(shù)值的選用⑴同一零件上，工作表面的粗糙度參數(shù)值小于非工作表面的粗糙度參數(shù)值。⑵摩擦表面比非摩擦表面的粗糙度參數(shù)值要??；滾動摩擦表面比滑動摩擦表面的粗糙度參數(shù)值要??；運動速度高、單位壓力大的摩擦表面，應(yīng)比運動速度低、單位壓力小的摩擦表面的粗糙度參數(shù)值要小。⑶受循環(huán)載荷的表面及易引起應(yīng)力集中的部分(如圓角、溝槽)，表面粗糙度參數(shù)值要小。⑷配合性質(zhì)要求高的結(jié)合表面，配合間隙小的配合表面以及要求連接可靠、受重載的過盈配合表面等，都應(yīng)取較小的粗糙度參數(shù)值。⑸配合性質(zhì)相同，零件尺寸愈小則表面粗糙度參數(shù)值應(yīng)愈?。煌痪鹊燃?，小尺寸比大尺寸、軸比孔的表面粗糙度參數(shù)值要小。⑹在機(jī)械加工中，零件同一表面的尺寸公差、表面形狀公差要求較高時（精度高），表面粗糙度的要求也高。互換性與技術(shù)測量第5章表面粗糙度5.2.3表面超粗糙度的標(biāo)注1.表面結(jié)構(gòu)的圖形符號：互換性與技術(shù)測量第5章表面粗糙度2.表面結(jié)構(gòu)完整圖形符號

的組成

(1)位置a，注寫表面結(jié)構(gòu)的單一要求。標(biāo)注表面結(jié)構(gòu)參數(shù)代號、極限值和傳輸帶或取樣長度。為了避免誤解，在參數(shù)代號和極限值間應(yīng)插入空格。傳輸帶或取樣長度后應(yīng)有一斜線“/”，之后是表面結(jié)構(gòu)參數(shù)代號，最后是數(shù)值。(2)位置a和b，注寫兩個或多個表面結(jié)構(gòu)要求。在位置a注寫第一個表面結(jié)構(gòu)要求，方法同(1)。在位置b注寫第二個表面結(jié)構(gòu)要求。如果要注寫第三個或更多個表面結(jié)構(gòu)要求，圖形符號應(yīng)在垂直方向擴(kuò)大，以空出足夠的空間。擴(kuò)大圖形符號時，a和b的位置隨之上移。(3)位置c，注寫加工方法。注寫加工方法、表面處理、涂層或其他加工工藝要求等。如車、磨、鍍等加工方法。(4)位置d，注寫表面紋理和方向。注寫所要求的表面紋理和紋理的方向，如“＝”、“X”、“M”等。(5)位置e，注寫加工余量。互換性與技術(shù)測量第5章表面粗糙度

表面結(jié)構(gòu)要求在圖樣中的注法1．表面結(jié)構(gòu)符號、代號的標(biāo)注位置與方向總的原則是使表面結(jié)構(gòu)的注寫和讀取方向與尺寸的注寫和讀取方向一致。⑴標(biāo)注在輪廓線上或指引線上其符號應(yīng)從材料外指向并接觸表面。必要時，表面結(jié)構(gòu)符號也可用帶箭頭或黑點的指引線引出標(biāo)注。互換性與技術(shù)測量第5章表面粗糙度⑵標(biāo)注在特征尺寸的尺寸線上⑶標(biāo)注在形位公差的框格上互換性與技術(shù)測量第5章表面粗糙度⑷標(biāo)注在延長線上⑸標(biāo)注在圓柱和棱柱表面上互換性與技術(shù)測量第5章表面粗糙度2．表面結(jié)構(gòu)要求的簡化注法1）有相同表面結(jié)構(gòu)要求的簡化注法其表面結(jié)構(gòu)要求可統(tǒng)一標(biāo)注在圖樣的標(biāo)題欄附近?；Q性與技術(shù)測量第5章表面粗糙度2）多個表面有共同要求的注法(1)用帶字母的完整符號的簡化注法?？捎脦ё帜傅耐暾?，以等式的形式，在圖形或標(biāo)題欄附近，對有相同表面結(jié)構(gòu)要求的表面進(jìn)行簡化標(biāo)注。(2)只用表面結(jié)構(gòu)符號的簡化注法?？捎没痉柡蛿U(kuò)展符號，以等式的形式給出對多個表面共同的表面結(jié)構(gòu)要求?；Q性與技術(shù)測量第5章表面粗糙度5.3表面粗糙度的檢測表面粗糙度的評定，有定性及定量兩種方法1．比較法將被測表面與已知高度參數(shù)的表面粗糙度樣板相比較，從而估計出被測表面粗糙度。比較法只能檢測算術(shù)平均偏差Ra。2．光切法光切法是應(yīng)用光切原理來測量表面粗糙度的一種測量方法。光切法主要用于測量輪廓的最大高度Rz值?；Q性與技術(shù)測量第5章表面粗糙度3．針描法是一種接觸式測量表面粗糙度的方法適宜于測量Ra值在0.025～6.3μm的表面，也可用于測量Rz值。互換性與技術(shù)測量第5章表面粗糙度4．干涉法干涉法是利用光波干涉原理來測量表面粗糙度的一種測量方法。干涉法通常用于