第四章表面粗糙度及檢測ppt課件

1、第四章 表面粗糙度及檢測,4.1 表面粗糙度的國家標(biāo)準(zhǔn) 4.1.1 表面粗糙度評定參數(shù)及其數(shù)值 4.1.2 表面粗糙度代號及標(biāo)注,4.2 表面粗糙度的選用 1評定參數(shù)的選用 2評定參數(shù)值的選用 4.3 表面粗糙度的測量,第四章 表面粗糙度及檢測,在機(jī)械加工過程中，由于切削過程中切屑分離時(shí)的塑性變形、工藝系統(tǒng)中的高頻振動以及刀具與被加工表面的摩擦和擠壓等原因，被加工零件的表面會產(chǎn)生由較小的間距和峰谷組成的微量高低不平的痕跡。這種痕跡就是零件表面的微觀幾何形狀誤差，即表面粗糙度。表面粗糙度越小，則表面越光滑，因此，表面粗糙度也可以從相反概念的角度稱為表面光潔度。,表面粗糙度國家標(biāo)準(zhǔn)由GB/T350

2、5-2000表面粗糙度術(shù)語、表面及其參數(shù)，GBT1031-1995表面粗糙度參數(shù)及其數(shù)值，GBT131-1993機(jī)械制圖表面粗糙度符號、代號及其注法三個(gè)標(biāo)準(zhǔn)構(gòu)成。,41 表面粗糙度的國家標(biāo)準(zhǔn),4.1.1 表面粗糙度評定參數(shù)及其數(shù)值 國標(biāo)規(guī)定了表面粗糙度評定參數(shù)及其數(shù)值和一般規(guī)定，并按國標(biāo)(GB/T 3505-2000) 表面粗糙度-術(shù)語、表面及其參數(shù)給出了有關(guān)的術(shù)語與定義。,4.1.2 表面粗糙度代號及標(biāo)注 國標(biāo) (GB131-1993) 規(guī)定了零件表面粗糙度代(符)號及其在圖樣上的注法，在圖樣上給定的表面特征代(符)號，是表面完工后的要求和按功能需要給出表面特征的各項(xiàng)要求。,4.1.1 表面

3、粗糙度評定參數(shù)及其數(shù)值,1主要術(shù)語及定義 (1)取樣長度l ， (2)評定長度ln ，(3) 輪廓中線m,2評定參數(shù)及數(shù)值 由高度參數(shù)、間距參數(shù)和綜合參數(shù)所組成。 高度參數(shù)三個(gè)： (1)輪廓算術(shù)平均偏差Ra (2)微觀不平度十點(diǎn)高度Rz (3)輪廓最大高度Ry 間距參數(shù)兩個(gè) (4)輪廓單峰平均間距S (5)輪廓微觀不平度的平均間距Sm 綜合參數(shù) (6)輪廓支承長度率tp,4.1.1 表面粗糙度評定參數(shù)及其數(shù)值,國標(biāo)規(guī)定了表面粗糙度評定參數(shù)及其數(shù)值和一般規(guī)定，并按國標(biāo)(GB /T3505-2000) 表面粗糙度-術(shù)語、表面及其參數(shù)給出了有關(guān)的術(shù)語與定義。,1主要術(shù)語及定義 (1)取樣長度l 取樣

4、長度是用于判別和測量表面粗糙度時(shí)所規(guī)定的一段基準(zhǔn)線長度，它在輪廓總的走向上量取。規(guī)定和選擇這段長度是為了限制和削弱表面波度對表面粗糙度測量結(jié)果的影響。常用的取樣長度見表4-1。,1主要術(shù)語及定義(續(xù)),(2)評定長度ln 是指評定輪廓所必需的一段長度，它可包括一個(gè)或幾個(gè)取樣長度。即使零件上的同一個(gè)表面，該表面的各部分表面粗糙度存在不均勻性，所以需要在表面上取幾個(gè)長度來評定表面粗糙度。一般取ln = 5l ，見表4-1。,(3) 輪廓中線m,是評定表面粗糙度數(shù)值的基準(zhǔn)線。是用以評定表面粗糙度參數(shù)值大小的一條參考線，其位置在評定的輪廓中部，故又稱為中線。它用最小二乘法確定，即是在取樣長度內(nèi)，使輪廓

5、上各點(diǎn)至一條參考線距離的平方和為最小，這條參考基準(zhǔn)線就是輪廓的最小二乘中線，如圖4-1所示。,2評定參數(shù)及數(shù)值,國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定表面粗糙度的參數(shù)由高度參數(shù)、間距參數(shù)和綜合參數(shù)所組成。 高度參數(shù)共有三個(gè)： (1)輪廓算術(shù)平均偏差Ra 在取樣長度l內(nèi)，輪廓的縱坐標(biāo)值的絕對值的算術(shù)平均值，如圖4-2所示。,(2)微觀不平度十點(diǎn)高度Rz,在取樣長度內(nèi)五個(gè)最大的輪廓峰高的平均值與五個(gè)最大的輪廓谷深的平均值之和，如圖4-3所示。用公式表示為,式中 ypi - 第i個(gè)最大的輪廓峰高； yvi 第i個(gè)最大的輪廓谷深。,(2)微觀不平度十點(diǎn)高度Rz(續(xù)),在取樣長度內(nèi)，也可從平行于輪廓中線m的任意一根線算起，到被測

6、輪廓的五個(gè)最高點(diǎn)(峰)和五個(gè)最低點(diǎn)(谷)之間的平均距離(見圖4-3)。,(2)微觀不平度十點(diǎn)高度Rz(續(xù)),(3)輪廓最大高度Ry,在取樣長度內(nèi)，輪廓峰頂線和輪廓谷底線之間的距離(圖4-4)。,間距參數(shù)共有兩個(gè)。 間距參數(shù)反應(yīng)輪廓的疏、密狀況，即在取樣長度范圍內(nèi)，峰谷的數(shù)量。,(4)輪廓單峰平均間距S 兩相鄰輪廓單峰的最高點(diǎn)在中線上的投影長度Si (圖4-4)，稱為輪廓單峰間距，在取樣長度內(nèi)，輪廓單峰間距的平均值，就是輪廓單峰平均間距。,(5)輪廓微觀不平度的平均間距Sm,含有一個(gè)輪廓峰和相鄰輪廓谷的一段中線長度Smi (圖4-4)，稱輪廓微觀不平度間距。在取樣長度內(nèi)輪廓微觀不平度間距的平均值

7、，就是輪廓微觀不平度的平均間距，即,綜合參數(shù) 綜合參數(shù)與表面粗糙度的形狀有關(guān)，它影響表面的耐磨程度。,tp值應(yīng)對應(yīng)于不同的水平截距C而給出，水平截距C可用微米或C與Ry的比值的百分?jǐn)?shù)表示。,(6)輪廓支承長度率tp 平行于中線且與輪廓峰頂線相距為C的一條直線與輪廓峰相截所得到的各段截線bi (圖4-4)之和，稱為輪廓支承長度np 。np與取樣長度l之比，就是輪廓的支承長度率。,4.1.2 表面粗糙度代號及標(biāo)注,國標(biāo) (GB131-93) 規(guī)定了零件表面粗糙度代(符)號及其在圖樣上的注法，在圖樣上給定的表面特征代(符)號，是表面完工后的要求和按功能需要給出表面特征的各項(xiàng)要求。 表面粗糙度的代(符

8、)號見表4-7和圖4-7。若需要標(biāo)注取樣長度和其他附加要求時(shí)，可按圖4-7所示的位置標(biāo)注。圖4-8是表面粗糙度標(biāo)注的圖例。,4-7,4-8,1. 表面粗糙度的標(biāo)注,在圖樣上表示粗糙度的符號有以下3種： (1)對于用去除材料的方法獲得的表面，如車、銑、鉆、刨、磨、拋光、電火花加工等，采用的符號如圖5.6(a)所示。 (2)對于用不去除材料的方法獲得的表面，如鑄造、鍛造、沖壓、粉末冶金等，采用的符號圖5.6(b)所示。 (3)對于不拘加工方法獲得的表面，采用的符號如圖5.6(c)所示。 當(dāng)采用Ra作為評定參數(shù)時(shí)，只要在上述符號的上方寫出Ra的數(shù)值(單位m)即可。如采用Rz和(或)Ry作為評定參數(shù)，

9、則需要在評定參數(shù)值前注明所用的參數(shù)。,2. 常用的標(biāo)注形式,高度參數(shù)是基本評定參數(shù)，國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的表面粗糙度高度參數(shù)值的標(biāo)注及其意義見表4-9。Ra只標(biāo)數(shù)值，Ra本身符號不標(biāo)。Ry，Rz除標(biāo)數(shù)值外，還需在數(shù)值前標(biāo)出相應(yīng)的符號，在一個(gè)符號上可同時(shí)標(biāo)出兩個(gè)參數(shù)值。,表中“上限值”(或“下限值”)和“最大值”(或“最小值”)的含義是有區(qū)別的。當(dāng)允許在表面粗糙度參數(shù)的所有實(shí)測值中超過規(guī)定值的個(gè)數(shù)少于總數(shù)的16時(shí)，應(yīng)在圖樣上標(biāo)注表面粗糙度參數(shù)的上限值或下限值。當(dāng)要求在表面粗糙度參數(shù)的所有實(shí)測值中不得超過規(guī)定值時(shí)，應(yīng)在圖樣上標(biāo)注表面粗糙度參數(shù)的最大值或最小值。,3. 標(biāo)注示例,表面粗糙度在圖樣上的標(biāo)注方法

10、如圖所示。表面粗糙度代(符)號一般標(biāo)注于輪廓線處，但也可標(biāo)注于尺寸界線或其延長線上，符號的尖端應(yīng)從材料外指向被注表面。圖(a)表示表面粗糙度代號在不同位置的表面上的標(biāo)注方法；,圖(b)是表面粗糙度要求在圖樣上的標(biāo)注示例。當(dāng)零件的大部分表面具有相同的表面粗糙度要求時(shí)，對其中使用最多的一種符號、代號可以統(tǒng)一注在圖樣的右上角，并加注“其余”兩字。,4.2 表面粗糙度的選用,表面粗糙度的選用主要包括評定參數(shù)的選用和參數(shù)值的選用。,1評定參數(shù)的選用 在零件選用表面粗糙度參數(shù)時(shí)，絕大多數(shù)情況下，只要選用高度特征參數(shù)即可。只有當(dāng)高度特征參數(shù)不能滿足零件的使用要求時(shí)，才附加給出間距特征參數(shù)或形狀特征參數(shù)。例如

11、，對零件表面的耐磨性能要求較高時(shí)，可選用高度特征參數(shù)，附加選用輪廓支承長度率。,1評定參數(shù)的選用,在高度特征參數(shù)中，輪廓算術(shù)平均偏差Ra能較全面客觀地反映表面微觀幾何形狀的特性，可優(yōu)先選用。,微觀不平度十點(diǎn)高度Rz，只能反映輪廓的峰高和谷深，不能反映其尖銳或平鈍的幾何特性，且因?yàn)闇y點(diǎn)數(shù)偏少，反映表面微觀幾何形狀的特性不如Ra。 輪廓最大高度Ry測點(diǎn)數(shù)更少，一般不單獨(dú)使用，常常與Ra或Rz聯(lián)用，控制微觀不平度谷深，從而控制微觀裂紋的深度，常標(biāo)注于受交變應(yīng)力作用的工作表面。,1評定參數(shù)的選用(續(xù)),(2) 在Ra值(6.3-100m)或Rz值(25400m)和Ra值(0.008-0.020m)或R

12、z值(0.032-0.08m)的范圍內(nèi)，用光切顯微鏡和干涉顯微鏡測Rz較為方便，所以多采用Rz 。,(3) 當(dāng)表面不允許出現(xiàn)較深加工痕跡，防止應(yīng)力過于集中，從而保證零件的疲勞強(qiáng)度和密封性時(shí)，應(yīng)選Ry 。通常Ry與及Ra一起用。,(1) 在圖樣上一般只注出一個(gè)或二個(gè)高度參數(shù)，GBT1031-95推薦：在Ra值(0.0256.3m)或Rz值(0.1-25m)的范圍內(nèi)，優(yōu)先選用Ra 。上述范圍內(nèi)用電動輪廓儀能很方便地測出Ra的實(shí)際值。,1評定參數(shù)的選用(續(xù)),附加參數(shù)S，Sm和tp，一般不作為獨(dú)立參數(shù)選用，只有對有特殊要求的少數(shù)零件的重要表面(如使噴涂均勻、涂層有極好的附著性和光澤的表面)需要控制S

13、，Sm數(shù)值；對于要求有較高支承剛度和耐磨性的表面，應(yīng)規(guī)定tp值。,2評定參數(shù)值的選用,設(shè)計(jì)零件時(shí)，應(yīng)該按國家標(biāo)準(zhǔn)GB 1031-83(表面粗糙度參數(shù)及其數(shù)值)規(guī)定的參數(shù)值系列選取。高度特征參數(shù)值分為第1系列和第2系列，選用時(shí)應(yīng)該采用第1系列。(各評定參數(shù)第1系列的數(shù)值見p98表42到45)。表面粗糙度參數(shù)值選用是否恰當(dāng)，不僅與零件的使用性能有關(guān)，還影響加工的經(jīng)濟(jì)性，因此必須加以重視。,表面粗糙度參數(shù)值的選擇原則是：在滿足功能要求的前提下，盡量選擇較大的表面粗糙度參數(shù)(除tp外)值，以減小加工困難，降低生產(chǎn)成本。,表面粗糙度參數(shù)值的選用通常采用類比法。具體選用時(shí)應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：,(1)同一零件上

14、工作表面比非工作表面的粗糙度參數(shù)值小。重要表面的Ra或Rz數(shù)值比非重要表面要小。例如運(yùn)動速度高、單位面積壓力大、受交變應(yīng)力作用的重要零件圓角溝槽處，應(yīng)有較小的表面粗糙度。配合性質(zhì)要求高的配合表面，例如小間隙配合的運(yùn)動表面、受重載荷作用的過盈配合表面，應(yīng)有較小的表面粗糙度。,(2)摩擦表面比非摩擦表面、滾動摩擦表面比滑動摩擦表面的粗糙度參數(shù)值小。 (3)承受交變載荷的表面及易引起應(yīng)力集中的部分(如圓角、溝槽等)，粗糙度參數(shù)值應(yīng)越小。,必須說明：表面粗糙度的參數(shù)值和尺寸公差、形狀公差之間并不存在確定的函數(shù)關(guān)系，如機(jī)器、儀器上的手輪、手柄、外殼等部位，其尺寸和形狀精度要求并不高，但表面粗糙度要求卻較

15、高。,(4)對配合性質(zhì)穩(wěn)定性要求越高的部件，其配合面的粗糙度參數(shù)值應(yīng)越小，對小間隙配合表面、受重載作用的過盈配合表面，其粗糙度參數(shù)值要小。,(5)表面粗糙度與尺寸及形狀公差應(yīng)協(xié)調(diào)。通常，尺寸及形狀公差小，表面粗糙度參數(shù)值也要小，同一尺寸公差的軸比孔的粗糙度參數(shù)值要小。在進(jìn)行幾何精度設(shè)計(jì)時(shí)，通常按表4-10(與教材p116同)來確定尺寸公差、形狀公差和表面粗糙度的關(guān)系，可參考。,表面粗糙度參數(shù)值的選用通常采用類比法。具體選用時(shí)應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：,t,t,表面粗糙度參數(shù)值的選用通常采用類比法。具體選用時(shí)應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：,(6)密封性、防腐性要求高的表面或外形美觀的表面其表面粗糙度參數(shù)值都應(yīng)小些。,(

16、7)凡有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)已對表面粗糙度要求作出規(guī)定者(如軸承、量規(guī)、齒輪等)，應(yīng)按標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定選取表面粗糙度參數(shù)值。例如，與滾動軸承配合的軸頸和外殼孔的表面粗糙度，應(yīng)根據(jù)滾動軸承的要求確定參數(shù)值。 表5.4給出了不同表面粗糙度的表面特性、經(jīng)濟(jì)加工方法及應(yīng)用舉例，可供選用表面粗糙度值時(shí)參考。,4.3 表面粗糙度的測量,常用的表面粗糙度的檢測方法有：比較法、光切法、干涉法和針描法。,一、比較法 比較法是將被測零件表面與標(biāo)有一定評定參數(shù)值的表面粗糙度樣板直接進(jìn)行比較，從而估計(jì)出被測表面粗糙度的一種測量方法。選擇樣板時(shí)，樣板的材料、表面形狀、加工方法、加工紋理方向等應(yīng)盡可能與被測表面一致。 比較法使用簡便，適宜于車

17、間檢驗(yàn)，常用于對表面粗糙度要求較低的表面進(jìn)行評定。,4.3 表面粗糙度的測量(續(xù)),二、光切法 光切法是應(yīng)用光切原理測量表面粗糙度的一種測量方法。常用儀器是光切顯微鏡(又稱雙管顯微鏡)。該儀器適宜于測量用車、銑、刨等加工方法所加工的金屬零件的平面或外圓表面。光切法主要用于測量Rz值，測量范圍為Rz 0.560m，也可用于Ry的測量。,三、干涉法 干涉法是利用光波干涉原理測量表面粗糙度的一種測量方法，一般用于測量表面粗糙度要求高的表面。常用儀器是干涉顯微鏡，主要用于測量Rz值，測量范圍為Rz 0.025mRz 0.8m。,4.3 表面粗糙度的測量(續(xù)),四、印模法 印模法是利用一些無流動性和彈性的塑性材料，貼合在被測表面上，將被測表面的輪廓復(fù)制成模，然后測量印模，從而來評定被測表面的