表面粗糙度講義

1、第三章 表面粗糙度,3.1表面粗糙度與微觀表面質(zhì)量,由于切削過程中的： 刀痕 切屑分離時的塑性變形 刀具和被加工表面間的摩擦 工藝系統(tǒng)中的高頻振動等,1、產(chǎn)生的原因及定義,加工表面上留下的凸凹不平的痕跡，這些痕跡是由許多微小的凸峰和凹谷組成的，其微小峰谷的高低以及細密程度構(gòu)成的微觀幾何形狀特性稱為表面粗糙度,2、表面粗糙度、表面波紋度、形狀誤差的劃分,1)波距小于1mm，屬于微觀幾何形狀誤差表面粗糙度。 (2)波距10mm以上的且不呈明顯周期性變化的宏觀的幾何形狀誤差。 (3)波距介于110mm的并呈周期性變化的表面波紋度,3、表面粗糙度對零件性能的影響,影響零件的耐磨性,影響零件配合性質(zhì),影

2、響零件的疲勞強度,影響零件的接觸剛度,影響零件的抗腐蝕性,零件的外觀、測量精度、表面光學性能、導電導熱性能和膠合強度等,4、國家標準的演變,1983年稱表面粗糙度,表面光潔度,GB6060.1-85 表面粗糙度比較樣塊 鑄造表面； GB6060.2-85 表面粗糙度比較樣塊 磨、車、鏜、銑、插及刨加工表面； GB 6060.3-86 表面粗糙度比較樣塊 電火花加工表面； GB 6060.4-87 表面粗糙度比較樣塊 拋光加工表面； BG6060.5-88 表面粗糙度比較樣塊 (噴)丸、噴砂加工表面； GB6061-85 輪廓法測量表面粗糙度的儀器-術(shù)語； GB6062-85 輪廓法觸針式表面粗

3、糙度測量儀輪廓記錄儀及中級制輪廓計； GB1061089 觸針式儀器測量表面粗糙度的規(guī)則和方法； GB/T124722003 木制件表面粗糙度參數(shù)及其數(shù)值,3.2 表面粗糙度GB介紹,一、主要術(shù)語及定義,1.取樣長度l,定義： 評定表面粗糙度所規(guī)定的一段基準線長度，它在輪廓總的走向上量取,作用： 為了限制和減弱表面波紋度對表面粗糙測量結(jié)果的影響,取法： 一般在一個取樣長度內(nèi)應包含個以上的波峰和波谷,2、評定長度ln,定義： 在評定或測量表面輪廓時所必需的一段長度,作用： 反映加工表面的不均勻性,取法： 最小的評定長度等于取樣長度；由5個連續(xù)取樣長度構(gòu)成的評定長度為標準的評定長度,一、主要術(shù)語及

4、定義（2,包絡線制(E制):適于非切削加工表面,中線制(M制):GB及ISO推薦采用,3、評定基準,輪廓中線m： 以輪廓中線為評定表面粗糙度數(shù)值的基準線。 中線位置的確定方法有兩種,1）輪廓最小二乘中線m：在取樣長度內(nèi)，使輪廓線上各點的輪廓偏距的平方和為最小的線。即,2）輪廓算術(shù)平均中線m ： 在取樣長度內(nèi)，將實際輪廓劃分上下兩部分，且使上下面積相等的直線 。即：F1+F3+F2n-1= F2+F4+F2n,一、術(shù)語及定義（3,一、主要術(shù)語及定義（4,4、表面加工紋理,二、評定參數(shù)及定義,GB規(guī)定： 三個與輪廓幅度有關的參數(shù)(基本評定參數(shù))： 輪廓算術(shù)平均偏差Ra 微觀不平度十點高度Rz 輪廓

5、最大高度Ry,二個與輪廓間距有關的參數(shù)： 輪廓微觀不平度平均間距Sm 輪廓單峰平均間距S 一個與微觀形狀有關參數(shù): 輪廓支承長度率tp,1、微觀不平度十點高度z,1）定義 在取樣長度內(nèi)，個最大的輪廓峰高ypi平均值與5個最大輪廓谷深yvi平均值之和。即,或,1、微觀不平度十點高度z,特點 優(yōu)點：簡單、直觀,缺點：不反映形狀,2、輪廓算術(shù)平均偏差Ra,定義： 在取樣長度內(nèi)，被測實際輪廓上各點至輪廓中線距離絕對值的算術(shù)平均值，即,或,3、輪廓最大高度y,定義：在取樣長度內(nèi)，輪廓的峰頂線和谷底線之間的距離。 Ry =ypmax+yvmax,4、輪廓微觀不平度平均間距Sm,定義： 在取樣長度內(nèi)，輪廓微

6、觀不平度的間距的Smi平均值。 所謂Smi是指一個輪廓峰和相鄰的 輪廓谷在中線上的一段長度,5、輪廓單峰平均間距S,定義： 在取樣長度內(nèi)，輪廓單峰Si間距的平均值。 所謂Si是指兩相鄰單峰的最高點之間沿中線方向上的距離,6、輪廓支承長度率tP,定義： 在取樣長度內(nèi)，一平行于中線且與峰頂線相距為C的線與輪廓峰相截所得到的各段截線之和與取樣長度之比,計算式如下,p:輪廓支承長度,tp輪廓的形狀特性參數(shù),Ra,Sm等是相同的,但對零件功能的影響,總結(jié),高度方向的評定參數(shù)： 輪廓算術(shù)平均偏差Ra 微觀不平度十點高度Rz 輪廓最大高度Ry 間距參數(shù)： 輪廓微觀不平度平均間距Sm 輪廓單峰平均間距S 形狀

7、特性參數(shù)： 輪廓支承長度率tp,三、評定參數(shù)的數(shù)值規(guī)定及圖樣標注,1、評定參數(shù)的數(shù)值規(guī)定,GB規(guī)定的表面粗糙度評定參數(shù)允許值為見表3-1表3-4,表3-1,表3-2,1、評定參數(shù)的數(shù)值規(guī)定（續(xù),表3-4,選用tp時，必須同時給出輪廓水平截距C的數(shù)值。C值多用Ry百分數(shù)表示,表3-5 取樣長度、評定長度與評定參數(shù)的對應關系,若取樣長度l按表3-5選定時，在圖樣上省略不標，否則應在圖樣上標注出取樣長度,2、表面粗糙度代號及標注,1)、表面粗糙度的符號,2）、Ra的標注,當選用Ra時，可省略代號Ra，只注出Ra值,2、表面粗糙度代號及標注（2,表面粗糙度Ra的標注示例,2、表面粗糙度代號及標注（3,

8、3）Ry、Rz的標注,當選用Ry、Rz時，需在允許值前加注Ry、Rz,2、表面粗糙度代號及標注（4,4）表面粗糙度的其它規(guī)定,根據(jù)零件表面的功能需要和表面粗糙度高度參數(shù)值的測量要求等，還可以對表面粗糙度的標注作出其它一些規(guī)定，包括l、S、Sm、tp、指定加工方法、加工紋理方向的控制和加工余量等,1、 2表示粗糙度高度參數(shù)代號及數(shù)值m,b表示加工要求，鍍涂或其它表面處理,c表示取樣長度（mm）或表面波紋度,d表示加工紋理方向符號,e表示加工余量(mm,f表示粗糙度間距參數(shù)值(mm)或輪廓支承長度率,2、表面粗糙度代號及標注（5,GB 131新修訂版,單一表面結(jié)構(gòu)要求的位置：表面結(jié)構(gòu)參數(shù)符號，數(shù)字

9、極限值和傳輸帶/取樣長度,加工方法,加工余量,加工紋理和方向,例1,例2,例3,圖形法標注時,2、表面粗糙度代號及標注（6,GB 131-1983與GB/T 131-1993標注的比較,GB 131-83： Ra 3.2m為最大允許值,GB 131-93：Ra 3.2m為上限值,GB 131-93：Ra 3.2m為最大允許值,GB 131-93規(guī)定： 當允許在表面粗糙度參數(shù)的所有實測值中，超過規(guī)定值的個數(shù)少于總數(shù)的16%時，應在圖中標注表面粗糙度參數(shù)的上限值或下限值； 當要求在表面粗糙度參數(shù)所有實測值不允許超過規(guī)定值時，應在圖樣上標注表面粗糙度參數(shù)的最大值或最小值,2、表面粗糙度代號及標注（7

10、,表面粗糙度標注方法示例,在同一圖樣上，每一表面一般只標注一次符號、代號。 表面粗糙度符號、代號一般注在可見輪廓線、尺寸界線、引出線或它們的延長線上。 符號的尖端必須從材料外指向表面 當零件的大部分表面具有相同的表面粗糙度要求時，統(tǒng)一注在圖樣的右上角，并加“其余”二字,3.3表面粗糙度的選擇與應用,一、評定參數(shù)的選擇 二、參數(shù)允許值的確定 三、正確的圖樣標注,一、 評定參數(shù)的選擇,首先應考慮零件使用功能要求的側(cè)重及各評定參數(shù)的特征，其次應考慮儀器設備條件等因素,推薦優(yōu)先選用Ra值，通常采用電動輪廓儀用針描法進行測量，其測量范圍是0.025-6.3m,Rz也是一個常用的基本評定參數(shù)，因為該參數(shù)直

11、觀易測，一般光學儀器：雙管顯微鏡、干涉顯微鏡等即可測量,對于某些不允許出現(xiàn)較大的加工痕跡的零件表面，以及對疲勞強度要求較高的表面，可以在選擇大Ra或Rz的時，加選Ry 。 對于儀表、軸承行業(yè)中的小零件，難以取得規(guī)定的取樣長度，選用Ry,當某些關鍵零件的主要表面有更多的功能要求時,就需要選用Sm 、 S來控制微觀不平度橫向間距的細密度。在數(shù)值相同的情況下，對表面耐磨性有一定的要求時，需加選tp來進一步控制和保證加工表面的質(zhì)量,二、參數(shù)允許值的確定,表面粗糙度參數(shù)值的選擇原則是：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（tp值反之）。 具體選用時，采用類比法確定表面粗糙度參數(shù)值，再對比

12、具體的工作條件做適當?shù)恼{(diào)整，調(diào)整過程中應注意以下幾點： 同一零件上，工作表面比非工作表面粗糙度值??； 摩擦表面粗糙度要求高于非摩擦表面，滾動摩擦表面高于滑動摩擦表面，運動速度高、單位面積承受壓力大的表面粗糙度要求高些； 承受交變載荷的表面及容易引起應力集中的部分，粗糙度要求高些； 對配合性質(zhì)有穩(wěn)定可靠性要求的表面，粗糙度要求應高些； 配合性質(zhì)相同時，小尺寸比大尺寸、軸比孔的表面粗糙度要求要高些； 對特殊用途的零件，表面粗糙度參數(shù)值的選擇應按照特殊要求考慮,二、參數(shù)值的確定方法（,應考慮尺寸公差、形狀公差、表面粗糙度三者之間的關系 一般尺寸公差、形狀公差小時，表面粗糙度參數(shù)值也小，但三者之間并不

13、存在確定的函數(shù)關系。如機床的手輪或手柄。 在正常的工藝條件下，三者之間有一定的對應關系，設形狀公差為T，尺寸公差為IT，它們之間的關系可參照以下對應關系,若T0.6 IT，則Ra0.05 IT； Rz 0.2 IT 若T0. IT，則Ra0.0IT； Rz 0.1 IT 若T0.4 IT，則Ra0.025 IT； Rz 0.1 IT 若T0.25 IT，則Ra0.012 IT； Rz 0.05 IT 若T0.25 IT，則Ra0.15 T； Rz 0.6 T,二、參數(shù)值的確定方法（3,例：某齒輪減速器的軸與滾動軸承配合的軸頸，其基本尺寸的公差帶代號為65k6 ，試確定其表面粗糙度參數(shù)Ra的允許

14、值,解：根據(jù)上述關系式，軸頸表面屬于重要表面， T0. IT，則,Ra0.0IT,根據(jù)表1-6：IT6=19m,Ra0.0IT=0.0419=0.76m,查表3-1知：Ra取0.8m,如果根據(jù)零件功能要求，不允許采用0.8m，則可用補充系列值0.63m,3.4 表面粗糙度的測量,常用的表面粗糙度的測量方法有： 比較法 光切法 干涉法 針描法,比較法-用表面粗糙度樣板測量,比較法： 將被測表面對照粗糙度樣板，用肉眼或借助于放大鏡，比較顯微鏡直接進行比較，也可以用手觸摸，劃動感覺來判斷被測表面的粗糙度。 多用于車間，一般只用于評定表面粗糙度值較大的工件,光切法-用雙管顯微鏡測量,雙管顯微鏡是應用光

15、切原理測量表面粗糙度的。 雙管顯微鏡常用于測量Ra或Rz值，由于受到分辨率的限制，一般測量范圍為Rz 180m. 雙管顯微鏡不但適用于測量車、銑、刨及其他類似加工方法的金屬表面，還可以用于測量木板、紙張、塑料、電鍍層等表面的微觀不平度,干涉法-用干涉顯微鏡測量,利用光波干涉原理結(jié)合顯微系統(tǒng)來測量表面粗糙度的一種方法。 常用來測量Rz的值，測量范圍一般為Rz 0.0250.8m。 干涉顯微鏡不僅適用于測量高反射率的金屬加工表面，也能測量低反射率的玻璃表面，但是主要是用于要求表面粗糙度參數(shù)值小的表面,針描法-用電動輪廓儀測量,針描法也稱觸針法，是利用金剛石觸針在被測表面上輕輕劃過，從而測出表面粗糙度Ra值的一種方法。 電動輪廓儀就是利用針描