第5章表面粗糙度

第5章表面粗糙度5.1概述5.2表面粗糙度的評定5.3表面粗糙度的選用5.4表面粗糙度的標(biāo)注5.5表面粗糙度的檢測5.1概述

5.1.1表面粗糙度的概念

表面粗糙度是一種微觀幾何形狀誤差，也稱為微觀不平度。零件表面的形貌通常按照表面輪廓誤差曲線相鄰兩波峰或兩波谷之間的距離(波距)的大小劃分為三類誤差，波距小于1mm的屬于表面粗糙度(微觀幾何形狀誤差)，波距在l～10mm的屬于表面波度(中間幾何形狀誤差)，波距大于10mm的屬于形狀誤差(宏觀幾何形狀誤差)。零件表面的幾何形狀誤差5.1概述波紋度會引起零件運(yùn)轉(zhuǎn)時的振動和噪聲，特別對旋轉(zhuǎn)零件（如軸承）的影響是相當(dāng)大的。目前表面波紋度還沒有制定國家標(biāo)準(zhǔn)。國際標(biāo)準(zhǔn)化組織第57技術(shù)委員會正在制定表面波紋度有關(guān)國際標(biāo)準(zhǔn)。5.1概述5.1.2表面粗糙度對零件使用性能的影響表面粗糙度對機(jī)械零件的使用性能和壽命都有很大的影響，主要表現(xiàn)在，（1）對摩擦和磨損的影響表面越粗糙，摩擦系數(shù)就越大，零件表面的磨損也越嚴(yán)重。（2）對配合性能的影響表面越粗糙，間隙配合的表面越易因磨損而使間隙增大，過盈配合的表面越易因擠壓而使聯(lián)接強(qiáng)度降低。5.1概述（3）對疲勞強(qiáng)度的影響表面越粗糙，應(yīng)力集中越嚴(yán)重，降低零件的疲勞強(qiáng)度。（4）對接觸剛度的影響表面越粗糙，受力后局部變形越大，接觸剛度也越低，會影響零件的工作精度和抗振性。

5.1概述（5）對抗腐蝕性的影響表面越粗糙，越易使腐蝕性物質(zhì)存積在表面的微觀凹谷處，并滲入到金屬內(nèi)部，致使腐蝕加劇。（6）對結(jié)合面密封性的影響表面越粗糙，結(jié)合面的密封性越差。5.1概述5.2表面粗糙度的評定5.2.1基本術(shù)語和定義（1）取樣長度l

取樣長度是指測量或評定表面粗糙度時所規(guī)定的一段基準(zhǔn)線長度，它至少包含5個以上的輪廓峰和谷。它應(yīng)能反映表面粗糙度特征，又能限制和削弱表面波度對表面粗糙度測量的影響。（2）評定長度ln

由于零件表面粗糙度不均勻，為了合理地反映表面粗糙度的特征，在測量和評定時所規(guī)定的一段最小長度稱為評定長度。

5.2表面粗糙度的評定（3）輪廓中線輪廓中線是評定表面粗糙度參數(shù)值大小的一條參考線，也稱為基準(zhǔn)線。輪廓中線有兩種確定方法。1)輪廓的最小二乘中線(m)

在取樣長度內(nèi)，使被測輪廓上各點(diǎn)至一條假想線的距離的平方和為最小，即這條假想線就是最小二乘中線。5.2表面粗糙度的評定最小二乘中線5.2表面粗糙度的評定2)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(shí)際輪廓分成上下兩個部分，且使上部分面積之和等于下部分面積之和，即

這條假想的線就是輪廓的算術(shù)平均中線。5.2表面粗糙度的評定5.2.2表面粗糙度的評定參數(shù)5.2表面粗糙度的評定國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了6個評定參數(shù)，其中有關(guān)高度特性的參數(shù)3個，間距特性的參數(shù)有2個，形狀特性參數(shù)有1個。其中高度參數(shù)是主要的。（1）輪廓算術(shù)平均偏差Ｒa

在取樣長度內(nèi)，被測實(shí)際輪廓上各點(diǎn)至輪廓中線距離絕對值的平均值，即輪廓算術(shù)平均偏差Ra的確定5.2表面粗糙度的評定（2）微觀不平度十點(diǎn)高度Ｒz

在取樣長度內(nèi)５個最大的輪廓峰高平均值與5個最大輪廓谷深平均值之和。（3）輪廓最大高度Ｒy

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輪廓最高點(diǎn)和最低點(diǎn)。5.2表面粗糙度的評定微觀不平度十點(diǎn)高度Rz和輪廓最大高度Ry的確定5.2表面粗糙度的評定如無特殊要求，一般僅選用高度參數(shù)。在常用值范圍內(nèi)（0.025~6.3μm），優(yōu)先選用Ra

。因?yàn)镽a能充分反映零件表面輪廓的特征，且用電動輪廓儀測量時測量效率高。5.3表面粗糙度的選用5.3.1評定參數(shù)的選擇當(dāng)表面過于粗糙（Ra＞6.3μm）或過于光滑（Ra＜0.025μm）時，可選用Rz。此時便于用于測量Rz的光學(xué)儀器進(jìn)行測量。當(dāng)測量面積很小時，如頂尖、刀具的刃部、儀表的小元件的表面，可選用Ry值。對有特殊要求（如密封性、光亮度、耐磨性）的重要表面，可附加選用間距特征參數(shù)和形狀特征參數(shù)。5.3表面粗糙度的選用表面粗糙度參數(shù)值選用的基本原則是，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。一般根據(jù)類比法初步確定表面粗糙度后，再對比工作條件作適當(dāng)調(diào)整。調(diào)整時應(yīng)遵循下述一些原則：（1）在同一零件上，工作表面的粗糙度參數(shù)值應(yīng)小于非工作表面的粗糙度參數(shù)值。5.3表面粗糙度的選用5.3.2評定參數(shù)值的選用（2）摩擦表面比非摩擦表面的粗糙度參數(shù)值要小，滾動摩擦表面比滑動摩擦表面的粗糙度參數(shù)值要小。（3）運(yùn)動速度高、單位面積壓力大的表面，受交變應(yīng)力作用的重要零件上的圓角、溝槽的表面粗糙度參數(shù)值都應(yīng)小些。（4）配合零件的表面粗糙度應(yīng)與尺寸及形狀公差相協(xié)調(diào)，一般尺寸與形狀公差要求越嚴(yán)，粗糙度值也就越小。5.3表面粗糙度的選用（5）配合精度要求高的配合表面(如小間隙配合的配合表面)，受重荷載作用的過盈配合表面的粗糙度參數(shù)值也應(yīng)小些。（6）同一公差等級的零件，小尺寸比大尺寸、軸比孔的粗糙度參數(shù)值要小。（7）凡有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)已對表面粗糙度要求作出規(guī)定的，如與滾動軸承配合的軸頸和外殼孔的表面等，則應(yīng)按相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)確定表面粗糙度參數(shù)值。5.3表面粗糙度的選用一般情況下，尺寸公差和形狀公差小時，表面粗糙度參數(shù)值也小。它們之間有一定的對應(yīng)關(guān)系（設(shè)形狀公差為T，尺寸公差為IT）：T≈0.6IT時，Ra≤0.05IT；Rz≤0.2ITT≈0.4IT時，Ra≤0.025IT；Rz≤0.1ITT≈0.25IT時，Ra≤0.012IT；Rz≤0.05ITT＜0.25IT時，Ra≤0.15T；Rz≤0.6T5.3表面粗糙度的選用5.3表面粗糙度的選用5.3表面粗糙度的選用5.4表面粗糙度的標(biāo)注5.4.1表面粗糙度的符號a1、a2——高度參數(shù)的上下限值，默認(rèn)為Ra；b——加工方法、鍍涂或其他表面處理；c——取樣長度(單位：mm)，符合規(guī)定時可省略不注；d——加工紋理方向符號；e——加工余量(單位：mm)；f——附加參數(shù)。5.4表面粗糙度的標(biāo)注5.4.2表面粗糙度的代號5.4表面粗糙度的標(biāo)注加工紋理方向符號5.4表面粗糙度的標(biāo)注5.4表面粗糙度的標(biāo)注表面粗糙度符號和代號一般注在圖樣的可見輪廓線、尺寸界限、引出線或它們的延長線上，符號的尖端必須從材料外指向被測表面。代號中數(shù)字及符號的注寫方向，必須與尺寸數(shù)字方向一致。5.4.3表面粗糙度的標(biāo)注表面粗糙度的常用檢測方法有比較法、輪廓法、光切法、干涉法和印模法等。（1）比較法將被測表面與粗糙度樣塊進(jìn)行比較來評定表面粗糙度。這是生產(chǎn)車間常用的方法。（2）輪廓法利用電動輪廓儀的觸針直接在被測表面上輕輕劃過，而得到測量結(jié)果。測量值的范圍一般為8～0.02μm

。5.5表面粗糙度的檢測（3）光切法光切顯微鏡又稱雙管顯微鏡，常用于測量