公差第4章 表面粗糙度及檢測

第4章表面粗糙度及檢測學(xué)習(xí)目的和要求1．掌握表面粗糙度的基本概念，了解其對機(jī)械零件使用功能的影響2．熟悉表面粗糙度評定參數(shù)的含義及應(yīng)用場合。3．掌握表面粗糙度的標(biāo)注方法和意義。4．初步掌握表面粗糙度的選用方法。5．了解表面粗糙度常用的檢測方法。4．1 概述4．1．1表面粗糙度的概念在切削加工過程中，由于刀具和被加工表面間的相對運(yùn)動(dòng)軌跡（即刀痕）、刀具和被加工表面間的摩擦、切削過程中切屑分離時(shí)表層金屬材料的塑性變形以及工藝系統(tǒng)的高頻振動(dòng)等原因，零件表面會(huì)出現(xiàn)許多間距較小的、凹凸不平的微小的峰、谷。這種零件被加工表面上的微觀幾何形狀誤差稱為表面粗糙度為了適應(yīng)生產(chǎn)的發(fā)展，有利于國際技術(shù)交流及對外貿(mào)易，我國參照ISO標(biāo)準(zhǔn)，陸續(xù)發(fā)布了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—199《5表面粗糙度參數(shù)及其數(shù)值》、GB/T131—1993《機(jī)械制圖表面粗糙度符號、代號及其注法》等國家標(biāo)準(zhǔn)，取代原表面粗糙度國家標(biāo)準(zhǔn)GB3505—83、GB1031—83、GB131—83。表面粗糙度不同于主要由機(jī)床、夾具、刀具幾何精度以及定位夾緊方面的誤差等因素引起的表面宏觀幾何形狀誤差，也不同于主要由機(jī)床、刀具、工件的振動(dòng)、發(fā)熱、回轉(zhuǎn)不平衡等因素造成的介于宏觀和微觀幾何形 圖4-1加工誤差示意圖狀誤差之間的表面波度。 a）表面實(shí)際輪廓b）表面粗糙度目前還沒有劃分這三種形狀誤差 c）表面波度 d）形狀誤差的統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，通常按波距或波距與波幅的比值來劃分，如圖4-1所示。波距入小于1mm的屬于表面粗糙度；波距入在1?10mm的屬于表面波度；波距入大于10mm的屬于形狀誤差。波距入與波幅h的比值小于40時(shí)屬于表面粗糙度；比值在40?1000時(shí)屬于表面波度；比值大于1000時(shí)屬于形狀誤差。4．1．2表面粗糙度對零件使用性能的影響表面粗糙度對零件使用性能的影響主要有以下幾個(gè)方面：1．對摩擦、磨損和接觸變形的影響表面的凹凸不平使兩表面接觸時(shí)實(shí)際接觸面積減小如圖4-2所示，接觸部分壓力增加。滑動(dòng)時(shí)，兩面的凸峰相互搓削，產(chǎn)生了摩擦阻力，造成了表面磨損。表面越粗糙，接觸面積越小，壓力越大，接觸變形越大，摩擦阻力增大，磨損也越快。2．對配合性質(zhì)的影響對于間隙配合，會(huì)因表面微觀不平的峰尖在工作過程中很快磨掉而使間隙增大；對于過盈配合，表面輪廓的峰頂在裝配時(shí)被擠平，使有效過盈減小，降低連

接強(qiáng)度；對于過渡配合，表面粗糙度使配合變松。3．對疲勞強(qiáng)度的影響承受疲勞載荷的零件，其破壞多半是因?yàn)閼?yīng)力集中產(chǎn)生了疲勞裂紋表面微觀不平的凹痕越深，其底部曲率半徑越小則應(yīng)力集中越嚴(yán)重，零件疲勞損壞的可能性越大疲勞強(qiáng)度就越低。4．對耐腐蝕性的影響腐蝕介質(zhì)在表面凹谷聚集，不易清除，產(chǎn)生金屬腐蝕。表面越粗糙，凹谷越深，谷底越尖，零件抗腐蝕能力越差。此外，表面粗糙度對零件結(jié)合面的密封性能 圖4-2實(shí)際接觸面、表面反射能力和外觀質(zhì)量等都有影響。為保證產(chǎn)品質(zhì)量，提高零件的使用壽命，降低生產(chǎn)成本，在設(shè)計(jì)零件時(shí)必須依據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)對其表面粗糙度提出合理的要求，即給出評定參數(shù)的允許值，并在生產(chǎn)中對給定參數(shù)進(jìn)行檢測。4．2 表面粗糙度的評定4．2．1基本術(shù)語和定義1．表面輪廓表面輪廓是指平面與實(shí)際表面相交所得的輪廓。按照相截方向的不同，它又可分為橫向表面輪廓和縱向表面輪廓。在評定或測量表面粗糙度時(shí)，除非特別指明，通常均指橫向表面輪廓，即與加工紋理方向垂直的截面上的輪廓，如圖4-3所示。2?取樣長度lr取樣長度是指用于判別被評定輪廓的不規(guī)則特征的一段長度，如圖4-4所示。規(guī)定取樣長度的目的在于限制和減弱表面波度對表面粗糙度測量結(jié)果的影響。取樣長度應(yīng)與表面粗糙度的要求相適應(yīng)，見表4-1。取樣長度過短，不能反映表面粗糙度的實(shí)際情況；取樣長度過長，表面粗糙度的測量值又會(huì)把表面波度的成分包括進(jìn)去。在取樣長度范圍內(nèi)，一般應(yīng)包5個(gè)以上的輪廓峰和輪廓谷。3.評定長度ln評定長度是指用于判別被評定輪廓表面粗糙度所必須的一段長度，如圖4-4所示。圖4-3實(shí)際輪廓1—橫向輪廓2—平面3—實(shí)際表面4一加工紋理方向圖4-4取樣長度和評定長度由于零件各部分的表面粗糙度不一定均勻，為了充分合理地反映表面的特性，通常取幾個(gè)取樣長度（測量后的算術(shù)平均值作為測量結(jié)果）來評定表面粗糙度，一般ln圖4-3實(shí)際輪廓1—橫向輪廓2—平面3—實(shí)際表面4一加工紋理方向圖4-4取樣長度和評定長度表4-1取樣長度與評定長度的選用值(摘自GB/T1031—1995)R”/pmR”、Ry/pml/mml(l=5l)/mm三0.008?0.02? 0.025?0.100.080.4三0.02?0.10.10?0.500.251.25三0.1?2.00.50?10.00.84.0三2.0?10.010.0?50.02.512.5三10.0?80.050.0?3208.040.04．基準(zhǔn)線(也稱中線)用以測量或評定表面粗糙度數(shù)值大小的一條參考線，基準(zhǔn)線通常有以下兩種1)輪廓最小二乘中線 在取樣長度范圍內(nèi)，實(shí)際被測輪廓線上的各點(diǎn)至一條假想線的距離的平方和為最小，即工Y2i=Min，這條假想線就是最小二乘中線，如圖4-5a)中的of］和o2o2所示。(2)輪廓算術(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、下兩部分，而且使上部分面積之和等于下部分面積之和，即迓F二工F'。這條假想線就是輪廓iiI=1 i=1算術(shù)平均中線，如圖4算術(shù)平均中線，如圖4-5b)中的O1O1和O2O2所示。圖4-5 輪廓中線a)最小二乘中線 b)算術(shù)平均中線在輪廓圖形上確定最小二乘中線的位置比較困難，在實(shí)際工作中可用算術(shù)平均中線代替最小二乘中線。通常輪廓算術(shù)平均中線可用目測估計(jì)來確定。4．2．2表面粗糙度的評定參數(shù)為了滿足表面不同功能的要求，表面粗糙度國家標(biāo)準(zhǔn)(GB/T1031一1995)從表面微觀幾何形狀的高度、間距和形狀三個(gè)方面的特征，相應(yīng)地規(guī)定了表面輪廓的高度特征參數(shù)、間距特征參數(shù)和形狀特征參數(shù)。1．高度特征參數(shù)——主參數(shù)(1)輪廓算術(shù)平均偏差Ra在取樣長度內(nèi)，被測表面輪廓上各點(diǎn)至基準(zhǔn)線距離yi的絕對值的平均值，如圖4-6所示。用下式表示為Ra=1J0(x)dx (4-1)10取樣數(shù)。4-2)或近似為 Ra=￡\yi\取樣數(shù)。4-2)ni=1式中y(x——表面輪廓上點(diǎn)到基準(zhǔn)線的距離；yi—表面輪廓上第i個(gè)點(diǎn)到基準(zhǔn)線的距離;l——取樣長度；

輪廓算術(shù)平均偏差Ra輪廓算術(shù)平均偏差Ra,意為平均偏距的絕對值；Ra越大，表面越粗糙。Ra較全面地反映表面粗糙度的高度特征，概念清楚，檢測方便，為當(dāng)前世界各國普遍采用。圖4-6 輪廓算術(shù)平均偏差(2)微觀不平度十點(diǎn)高度Rz在取樣長度內(nèi)，被測實(shí)際輪廓上5個(gè)最大輪廓峰高的平均值與5個(gè)最大輪廓谷深的平均值之和，如圖4-7所示。用下式表示為Rz=5(工》+工打Rz=5(工》+工打i=14-3)i=1式中y. 第i個(gè)最大輪廓峰高；piy.——第i個(gè)最大輪廓谷深，谷深取成正值。vi微觀不平度十點(diǎn)高度Rz,意為平均高度；Rz越大，表面越粗糙。Rz也是當(dāng)前世界上用得較多的一個(gè)參數(shù)。它的優(yōu)點(diǎn)是易在光學(xué)儀器上測量，缺點(diǎn)是只考慮了峰頂和峰谷等有限的幾個(gè)點(diǎn)，傳遞的信息有一定的局限性。(3)輪廓最大高度Ry 在取樣長度內(nèi)，輪廓的峰頂線與輪廓谷底線之間的距離。用下式表示為Ry=|ypmax|+|yvmax| (4-4)丿丿圖4-7 高度特征參數(shù)1一輪廓峰頂線2一輪廓谷底線輪廓峰頂線和輪廓谷底線，分別指在取樣長度l內(nèi)，平行于基準(zhǔn)線并通過輪廓最高點(diǎn)和最低點(diǎn)的線，如圖4-7所示。輪廓最大高度Ry,意為最大高度。Ry雖只能說明在取樣長度內(nèi)輪廓上最突出的情況，但測量極為方便，對某些不允許出現(xiàn)較深加工痕跡的表面更具實(shí)用意義。在評定表面粗糙度時(shí)，可在上述三個(gè)參數(shù)中選取。標(biāo)準(zhǔn)推薦優(yōu)先選用Ra。在GB/T3505—2000中，只規(guī)定了Ra和Ry,取消了Rz。但是，Ry是用Rz來表示的。2．間距特征、形狀特征參數(shù)——附加參數(shù)(1)輪廓微觀不平度的平均間距S 在取樣長度內(nèi)，輪廓微觀不平度間距S.的平均m mi值。所謂輪廓微觀不平度間距S.，是指含有一個(gè)輪廓峰和相鄰輪廓谷一段中線的長度，如mi圖4-8所示。用下式表示為Sm=1nSminSm=1nSmini1(4-5)式中n――輪廓微觀不平度間距個(gè)數(shù);Si――第i個(gè)微觀不平度間距。mi圖4-8輪廓間距參數(shù)(2)輪廓的單峰平均間距S在取樣長度內(nèi)，輪廓的單峰間距S］的算術(shù)平均值。所謂輪廓單峰間距S『是指兩相鄰輪廓單峰最高點(diǎn)在中線上的投影長度，如圖4-8所示。用下式表示為S=1nSi (4-6)ni1式中 n――輪廓單峰的個(gè)數(shù)；Si――第i個(gè)輪廓單峰間距。Sm和S能直觀地反映加工痕跡的細(xì)密程度。(3)輪廓的支承長度率tp在取樣長度內(nèi)，一平行于基準(zhǔn)線的線與輪廓相截所得到的各段截線長度bi(圖4-8)之和與取樣長度l之比。用下式表示為1nt=〒b (4-7)plii1t對應(yīng)于不同的水平截距而給出的。tp能反映接觸面積的大小。tp越大，表面的承載能力及耐磨性越好。在三個(gè)附加評定參數(shù)中，Smi和S是屬于間距特征參數(shù)，tp屬于形狀特征參數(shù)。4．2．3表面粗糙度國家標(biāo)準(zhǔn)表面粗糙度的評定參數(shù)值已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)根據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的參數(shù)值系列選取。國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T1031—1995對參數(shù)系列值的規(guī)定有基本系列和補(bǔ)充系列，要求優(yōu)先選用基本系列，見表4-2、表4-3、表4-4和表4-5。表4-2輪廓算術(shù)平均偏差Ra的數(shù)值 (單位：um)基本系列0.012、0.025、0.05、0.1、0.2、0.4、0.8、1.6、3.2、6.3、12.5、25、50、100補(bǔ)充系列0.008、0.010、0.016、0.020、0.032、0。.040、0.063、0.080、0.125、0.160、0.25、0.32、0.50、0.63、1.00、1.25、2.0、2.5、4.0、5.0、8.0、10.0、16.0、20、32、40、63、80表4-3微觀不平度十點(diǎn)高度Rz和輪廓最大高度Ry的數(shù)值 (單位：um)基本系列0.025、0.05、0.1、0.2、0.4、0.8、1.6、3.2、6.3、12.5、25、50、100、200、400、800、1600

補(bǔ)充系列0.032、0.040、0.063、0.080、0.125、0.160、0.025、0.032、0.032、0.050、0.63、1.00、1.25、2.0、2.5、4.0、5.0、8.0、10.0、16.0、20、32.40、63、80、125、160、250、320、500、630、1000、1250表4-4 輪廓微觀不平度的平均間距Sm、輪廓的單峰平均間距S的數(shù)值（單位：mm）基本系列0.006、0.0125、0.025、0.050、0.1、0.2、0.4、0.8、1.6、3.2、6.3、12.5表4-5 輪廓支承長度率tp的數(shù)值tp（%）F10 15 20 30 40 50 60 70 80 904．3 表面粗糙度的符號及標(biāo)注的意義圖樣上給定的表面特征（符）號是對完成后表面的要求。GB/T131—1993對表面粗糙度代（符）號及其標(biāo)注作出了規(guī)定。4．3．1 表面粗糙度符號表面粗糙度符號及其意義見表4-6。表4-6表面粗糙度的符號y 1勢半掙號，農(nóng)示疲面町用任何方準(zhǔn)就得（包樹（駄轟面㈱1、崗誹第itOh當(dāng)不加汪殂麗庫描敷值或有芫說時(shí)時(shí)，牧適用于商此代號標(biāo)建荃聿苻砂佃一斑対"表示喪廊品用去關(guān)材料的方搓就期鋼畑：車，甜、需、站、列切.拋圮厲訕、咒割，咆吹花加工警7 1基卒押號抑一小園.握朮吉面晶州蘇盍除材料的萬搓快再.，菊劃：弟、敢，麗用，坯軋.禪軋、翦車陽金尊或訴墾用于慄持壓供應(yīng)狀況的丟曲（也恭保持上他工申的壯此）\/~于』—在上述三林號的任邊上均町加-m.用于標(biāo)注有關(guān)婁數(shù)和心明莊上達(dá)2個(gè)特葉F均可加一小同，衷扃所書程面具糞用同的農(nóng)強(qiáng)相楚廈4．3．2表面粗糙度代號由表面度符號及其他表面特征要求的標(biāo)注，組成了表面粗糙度的代號。表面特征各項(xiàng)規(guī)圖4-9表面粗糙度參數(shù)的標(biāo)注定在基本符號中注寫的位置如圖4圖4-9表面粗糙度參數(shù)的標(biāo)注圖中各符號表示：a 表面粗糙度高度參數(shù)允許值（um）。b 加工方法，渡涂或其他表面處理；c 取樣長度（mm）；d——加工文理方向符號（見表4-7）；e 加工余量（mm）；f—表征間距或形狀特征的參數(shù)。高度參數(shù)選用Ra時(shí)，可以省略其代號而只標(biāo)注允許值。參數(shù)為Rz或Ry時(shí)，允許值前必須注出相應(yīng)的參數(shù)符號。如果取樣長度按標(biāo)準(zhǔn)（表4-1）選用時(shí)，則可省略標(biāo)注。對其他附加要求，如加工方法、加工紋理方向、加工余量等附加參數(shù)，可圖根據(jù)需要確定是否標(biāo)注。

表4-7加工紋理方向符號4．3．3表面粗糙度代（符）表4-7加工紋理方向符號表面粗糙度代號示例如表4-8所示。表4-8表面粗糙度高度特性參數(shù)標(biāo)注示例用?徘的由.比的JS皮尢許他沖3-2pm用1-KM科力於粧陽的趣鹿.出的帕大允許tfi為3-弘仙用五公除創(chuàng)料方蒂獲待的點(diǎn)向.化用戴丈址訐忻右1.2Piii用上險(xiǎn)材料片It獲潛的我詞，ft“的址丸丸怕n為&2怦m民小朮許曲治1,麗皿JlJiiH方也馱訝博應(yīng)血.臉的皿丸允i*值溝亂注跡用術(shù)左降材輯拆41試那的占直?出的業(yè)大無許Wm用術(shù)左降材輯拆41試那的占直?出的業(yè)大無許Wm川丈-麻甘料方茁竝咼腫靑mi.&的?出的fiXft許航為吃"訃叭表面粗糙度代（符）號標(biāo)注示例如圖4-10、4-11、4-12所示。4．4表面粗糙度的選用零件表面粗糙度選擇是否恰當(dāng)，不僅影響產(chǎn)品的使用性能，而且也直接關(guān)系到零件的加工工藝和制造成本。選擇表面粗糙度的總原則是：首先滿足使用性能要求，其次兼顧經(jīng)濟(jì)性，即在滿足使用要求的前提下，盡量選用較大的表面粗糙度參數(shù)值。1．表面粗糙度參數(shù)的選擇在選擇表面粗糙度評定參數(shù)時(shí)，應(yīng)能夠充分合理地反映表面微觀幾何形狀的真實(shí)情況。

空2圖4-11表面粗糙度標(biāo)注示例空2圖4-11表面粗糙度標(biāo)注示例圖4-10表面粗糙度代號注法圖4-12中心孔、鍵槽（工作面）、圓角、倒角的表面粗糙度可簡化標(biāo)注示例對大多數(shù)表面來說，給出高度特征評定參數(shù)即可反映被測表面粗糙度的特征。所以GB／T1031—1995規(guī)定，表面粗糙度參數(shù)應(yīng)從高度特征參數(shù)Ra、Rz和Ry中選取。附加參數(shù)只在高度特征參數(shù)不能滿足表面功能要求時(shí)，才附加選用。評定參數(shù)Ra能夠較客觀地反映表面微觀幾何形狀特征，且所用儀器的測量方法比較簡單，能連續(xù)測量，測量效率高。因此，在常用的參數(shù)值范圍（Ra為0.025?6.3um,Rz為0.1?25um）范圍內(nèi)，一般僅選用高度參數(shù)，且國標(biāo)推薦優(yōu)先選用Ra。當(dāng)零件材料較軟時(shí)，不能選用Ra,因?yàn)镽a一般采用觸針測量，材料較軟時(shí)易劃傷零件表面，且測量不準(zhǔn)確。評定參數(shù)Rz,僅考慮了峰頂和峰谷的幾個(gè)點(diǎn)，故在反映微觀幾何形狀特征方面不如Ra全面。同時(shí)，Rz值測量結(jié)果因測量點(diǎn)的不同而有差異。但Rz值易于在光學(xué)儀器上測得，且計(jì)算方便，因而是用得較多的參數(shù)。當(dāng)零件表面過于粗糙（ Ra>6.3um）或太光滑（Ra<0.025um）時(shí)，可選用Rz。評定參數(shù)Ry所反映的微觀幾何形狀特征更不全面。但由于Ry值測量極為簡便，同時(shí)也彌補(bǔ)了Ra和Ry不能測量極小面積的不足。Ry參數(shù)可以單獨(dú)使用，也可以與Ra或Rz聯(lián)合使用，以控制微觀不平度谷深，從而控制表面微觀裂紋。特別是在對表面有疲勞強(qiáng)度要求時(shí)，宜采用Ry參數(shù)或Ry與Ra、Ry與Rz聯(lián)合選用。此外，當(dāng)被測表面很?。ú蛔阋粋€(gè)取樣長度）時(shí)，不宜采用Ra或Rz來評定時(shí)，也常用參數(shù)Ry。表面粗糙度評定參數(shù)值應(yīng)根據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)優(yōu)先選用基本系列。2．表面粗糙度參數(shù)值的確定由于表面粗糙度和零件的性能關(guān)系非常復(fù)雜，在實(shí)際工作中，很難全面而精確地按零件表面性能要求來準(zhǔn)確地確定表面粗糙度參數(shù)值，因此，具體選用時(shí)多用類比法來確定表面粗糙度的參數(shù)值。按類比法選擇表面粗糙度參數(shù)值時(shí)，可先根據(jù)經(jīng)驗(yàn)資料初步選定表面粗糙度參數(shù)值，然后再對比工作條件作適當(dāng)調(diào)整。調(diào)整時(shí)主要考慮以下幾點(diǎn)：（1）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。（2）摩擦表面的粗糙度值應(yīng)比非摩擦表面的粗糙度值小。對有相對運(yùn)動(dòng)的工件表面，運(yùn)動(dòng)速度愈高，其表面粗糙度值也應(yīng)愈小。（3）受循環(huán)載荷的表面和易引起應(yīng)力集中的部位（如圓角、溝槽等）粗糙度參數(shù)要小。（4）配合性質(zhì)要求越穩(wěn)定，表面粗糙度值應(yīng)越小。配合性質(zhì)相同時(shí)，尺寸愈小的結(jié)合面，表面粗糙度值也應(yīng)越小。同一精度等級，小尺寸比大尺寸、軸比孔的表面粗糙度值要小。（5）尺寸公差、形狀公差和表面粗糙度是在設(shè)計(jì)圖樣上同時(shí)給出的基本要求，三者互相存在密切聯(lián)系，故取值時(shí)應(yīng)相互協(xié)調(diào)，一般應(yīng)符合：尺寸公差＞形狀公差＞表面粗糙度，表4-9列出了表面粗糙度與尺寸公差、形狀公差的對應(yīng)關(guān)系，供參考。（6）要求防腐蝕、密封性能好或外表美觀等表面的粗糙度值應(yīng)較小。（7）考慮加工方法確定表面粗糙度表面粗糙度與加工方法有密切的關(guān)系，在確定零件的表面粗糙度時(shí)，應(yīng)考慮可能的加工方法，表4-9、4-10列出了表面粗糙度的表面特征、表4-9表面粗糙度的表面特征、經(jīng)濟(jì)加工方法應(yīng)用舉例（單位：um）表面微觀特征RaRz加工方法應(yīng)用舉例粗糙表面可見刀痕>20—40>80—160粗車、粗刨、粗銑、鉆、毛銼、鋸斷半成品粗加工過的表面，非配合的加工表面，如軸端面、倒角、鉆孔、齒輪和帶輪側(cè)面、鍵槽底面、墊圈接觸面等微見刀痕>10—20>40—80半光表面微見加工痕跡>5—10>20—40車、刨、銑、鏜、鉆、粗鉸軸上不安裝軸承、齒輪處的非配合表面，緊固件的自由裝配表面，軸和孔的退刀槽等微見加工痕跡>2.5—5>10—20車、刨、銑、鏜、磨、拉、粗刮、滾壓半精加工表面，箱體、支架、蓋面、套筒等和其他零件結(jié)合而無配合要求的表面，需要發(fā)藍(lán)的表面等看不清加工痕跡>1.25?2.5>6.3—10車、刨、銑、鏜、磨、拉、舌U、壓、銑齒接近于精加工表面，箱體上安裝軸承的鏜孔表面，齒輪的工作面光表面可辨加工痕跡方向>0.6?1.25>3.2—6.3車、鏜、磨、拉、舌U、精鉸、磨齒、滾壓圓柱銷、圓錐銷、與滾動(dòng)軸承配合的表面，臥式車床導(dǎo)軌面，內(nèi)、外花鍵定心表面等微辨加工痕跡方向>0.3?0.63>1.6—3.2精鉸、精鏜、磨、舌U、滾壓要求配合性質(zhì)穩(wěn)定的配合表面，工作時(shí)受交變應(yīng)力的重要零件，較高精度車床的導(dǎo)軌面不可辨加工痕跡方向>0.1—0.32>0.8—1.6精磨、研磨、超精加工精密機(jī)床主軸錐孔、頂尖圓錐面、發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸、凸輪軸工作表面、高精度齒輪齒面極光表面暗光澤面>0.0—0.16>0.4—0.8精磨、研磨、普通拋光精密機(jī)床主軸軸徑表面，一般量規(guī)工作表面，汽缸套內(nèi)表面，活塞銷表面等亮光澤面>0.0—0.08>0.2—0.4超精磨、精拋光、鏡面磨削精密機(jī)床主軸軸徑表面，滾動(dòng)軸承的滾珠，高壓液壓泵中柱塞和柱塞套配合表面鏡狀光澤面>0.01—0.04>0.05—0.2鏡面W0.01W0.05鏡面磨削、超精研高精度量儀、量塊的工作表面，光學(xué)儀器中的金屬鏡面

表4-10表面粗糙度Ra的推薦選用值 （單位：um）應(yīng)用場合基本尺寸/mm經(jīng)常裝拆零件的配合表面公差等級W50>50—120>120?500軸孔軸孔軸孔IT5W0.2W0.4W0.4W0.8W0.4W0.8IT6W0.4W0.8W0.8W1.6W0.8W1.6IT7W0.8W1.6W1.6IT8W0.8W1.6W1.6W3.2W1.6W3.2過盈配合壓入裝配IT5W0.2W0.4W0.4W0.8W0.4W0.8IT6?IT7W0.4W0.8W0.8W1.6W1.6IT8W0.8W1.6W1.6W3.2W3.2熱裝一W1.6W3.2W1.6W3.2W1.6W3.2滑動(dòng)軸承的配合表面公差等級軸孔IT6IT9W0.8W1.6IT10IT12W1.6W3.2液體濕摩擦條件W0.4W0.8圓錐結(jié)合的工作面密封結(jié)合對中結(jié)合其他W0.4W1.6W6.3密封材料處的孔、軸表面密圭寸形式速度（m?s-1<33?5>5橡膠圈密封0.8?1.6（拋光）0.4?0.8（拋光）0.2?0.4（拋光）毛氈密封0.8?1.6（拋光）迷宮式3.2?6.3涂油槽式3.2?6.3精密定心零件的配合表面IT5?IT8徑向跳動(dòng)2.546101625軸W0.05W0.1W0.1W0.2W0.4W0.8孔W0.1W0.2W0.2W0.4W0.8W1.6V帶和平帶輪工作表面帶輪直徑/mm<120120?315>3151.63.26.3箱體分界面（減速箱）類型有墊片無墊片需要密封3.2?6.30.8?1.6不需要密封6.3?12.5經(jīng)濟(jì)加工方法及應(yīng)用舉例，軸和孔表面粗糙度參數(shù)推薦值，供選取用時(shí)參考。例題4-1判斷下列每對配合（或工件）使用性能相同時(shí)，哪一個(gè)表面粗糙度要求高？為什么？（1）e50H7/f6和e50H7/h6 （2）030h7和①90h7（3）e40H7/e6和e40H7/r6 （4）060g6和e60G6解：（1）e50H7/h6要求高些，因?yàn)樗橇汩g隙配合，對表面粗糙度比小間隙配合e50H7/f6更敏感。e30h7要求高些，因?yàn)閑90h7尺寸較大，加工更困難，故應(yīng)放松要求。040H7/r6要求高些，因?yàn)槭沁^盈配合，為連接可靠、安全，應(yīng)減少粗糙度，以避免裝配時(shí)將微觀不平的峰、谷擠平而減少實(shí)際過盈量。e60g6要求高些，因?yàn)榫鹊燃壪嗤瑫r(shí)，孔比軸難加工。4．5 表面粗糙度舊國家標(biāo)準(zhǔn)簡介零件表面質(zhì)量在舊國家標(biāo)準(zhǔn)中用表面光潔度表示，例▽5、^7。數(shù)值愈大，表面愈光潔，表面粗糙度與表面光潔度的數(shù)值對照見表4-11。4．6 表面粗糙度的測量測量表面粗糙度參數(shù)值時(shí)，若圖樣上無特別注明測量方向，則應(yīng)在尺寸最大的方向上測量。通常就是在垂直于加工紋理方向的截面上測量。對無一定加工紋理方向的表面(如研磨、電火花等加工表面)，應(yīng)在幾個(gè)不同的方向上測量，取最大值為測量結(jié)果。此外，應(yīng)注意測量時(shí)不要把表面缺陷(如氣孔、劃痕等)包含進(jìn)去。表4-11表面粗糙度新舊國標(biāo)對照 (um)GB1031—68的等級代號RaRzGB1031—68的等級代號RaRz▽1>40?80320▽8>0.32?0.633.2▽2>20?40160▽9>0.16?0.321.6▽3>10?2080▽10>0.08?0.160.8▽4〉5?1040▽11>0.04?0.080.4▽5>2.5?520▽12>0.02?0.080.2▽6>1.25?2.510▽13>0.01?0.020.1▽7>0.63?1.256.3▽14>0.010.05表面粗糙度常用的檢測方法有：比較法、光切法、干涉法、針觸法、印模法。1．比較法比較法是指將被測表面與已知高度特征參數(shù)值的粗糙度樣板相比較，從而判斷表面粗糙度的一種檢測方法。比較時(shí)，可用肉眼觀察、手動(dòng)觸摸，也可借助顯微鏡、放大鏡。所用粗糙度樣板的材料、形狀及加工方法應(yīng)盡可能與被測表面一致。比較法簡單易行，適于在車間使用。缺點(diǎn)是評定結(jié)果的可靠性很大程度上取決于檢測人員的經(jīng)驗(yàn)。比較法僅適用于評定表面粗糙度要求不高的工件。2．光切法光切法是指利用光切原理來測量表面粗糙度的一種方法。常用的測量儀器是光切顯微鏡，又稱雙管顯微鏡，如圖4-13所示。光切法的基本原理如圖4-14所示。光切顯微鏡由兩個(gè)鏡管組成，右為投射照明管，左為觀察管。兩個(gè)鏡管軸線成90°。照明管中光源l發(fā)出的光線經(jīng)過聚光鏡2、光闌3及物鏡4后，形成一束平行光帶。這束平行光帶以45°的傾角投射到被測表面。光帶在粗糙不平的波峰S］和波谷S2處產(chǎn)生反射。S］和S2經(jīng)觀察管的物鏡4后分別成像于分劃板5的和S2'。若被測表面微觀不平度高度為h,輪廓峰、谷S1與S2在45°截面上的距離為hi,S1'與S2'之間的距離hj是hi經(jīng)物鏡后的放大像。若測得hj,便可求出表面微觀不平度高度hoh'h=hlcos45°二gcos45 (4-8)式中K——物鏡的放大倍數(shù)。

圖4-13圖4-13雙管顯微鏡1一光源2一立柱3一鎖緊螺釘4一微調(diào)手輪5一粗調(diào)手輪6一底座7一工作臺8一物鏡組9一測微鼓輪10一目鏡11一照相機(jī)插座圖4-14光切顯微鏡測量原理l一光源2一聚光鏡3一光闌4一物鏡5一分劃板6一目鏡測量時(shí)使目鏡測微器中分劃板上十字線的橫線與波峰對準(zhǔn)，記錄下第一個(gè)讀數(shù)，然后移動(dòng)十字線，使十字線的橫線對準(zhǔn)峰谷，記錄下第二個(gè)讀數(shù)。由于分劃板十字線與分劃板移動(dòng)(4-9)(4-10)方向成45°角，故兩次讀數(shù)的差值即為圖中的H(4-9)(4-10)h1'=Hcos45°H2K將式(5-9)代人式(5-8)H2Kh=cos245K1i=2K則h=iH式中i—使用不同放大倍數(shù)的物鏡時(shí)鼓輪的分度值，它由儀器的說明書給定。光切顯微鏡主要用于測定Rz和Ry,測量范圍一般為0.8?100um,光切顯微鏡也可用于測量較規(guī)則表面(如車、銑、刨等)的S與Sm,不適于測量粗糙度要求較高的的表面及不規(guī)則表面(如磨、研磨等)的Sm值。對大零件內(nèi)表面,可用印模法復(fù)制被測表面成模型,然后再用光切法測量出表面粗糙度。干涉法干涉法是指利用光學(xué)干涉原理來測量表面粗糙度的一種方法。常用儀器是干涉顯微鏡。

圖4-15是國產(chǎn)6JA型干涉顯微鏡外形圖，其光學(xué)系統(tǒng)見圖4-16。光源l發(fā)出的光線經(jīng)聚光鏡2和反光鏡3轉(zhuǎn)向，通過光闌4、5、聚光鏡6投射到分光鏡7上，通過分光鏡7的半透半反膜后分成兩束。一束光透過分光鏡7,經(jīng)補(bǔ)償鏡8、物鏡9射至被測表面P2,再由P,反射經(jīng)原光路返回，再經(jīng)分光鏡7反射向目鏡14。另一束光經(jīng)分光鏡7反射，經(jīng)濾光片17、物鏡10射至參考鏡氣，再由Pl反射回來，透過分光鏡射向目鏡14。兩束光在目鏡14的焦平面上相遇疊加。由于被測表面粗糙不平，所以這兩路光束相遇后形成與其相應(yīng)的起伏不平的干涉條紋，如圖4-17所示。圖4-156JA圖4-156JA型干涉顯微鏡外形圖1一目鏡2一測微鼓輪3一照相機(jī)6一手柄4、5、8、13（背面）一手輪7一光源9、10、11一滾花輪12一工作臺圖4-16 6JA型干涉顯微鏡光學(xué)系統(tǒng)圖1一光源2、6、13一聚光鏡3、ll、15一反射鏡4、 5一光闌7一分光鏡8一補(bǔ)償鏡14一目鏡

9、10、16一物鏡12一折射鏡17一濾光片利用測微目鏡，測量干涉條紋的彎曲量（即其峰谷讀數(shù)差）及兩相鄰條紋之間的距離（它相當(dāng)于半波長），即可算出相應(yīng)的峰、谷高度差h。(4-11)(4-11)h=—b2式中a——干涉條紋的彎曲量；b——相鄰干涉條紋的間距九——光波波長。圖4-17 干涉條紋干涉法主要用于測量表面粗糙度的Rz和Ry值，其測量范圍通常為0.05?0.8um,干涉法不適于測量非規(guī)則表面（如磨、