表面粗糙度基礎知識

1、表面粗糙度基礎知識表面粗糙度是機械加工中評定零件表面質(zhì)量的一個重要指標，它在一定程度上反映了零件的加工質(zhì)量。它對零件的配合性質(zhì)、耐磨性、抗腐蝕性、密封性、接觸剛度及抗疲勞能力都有影響。Roughness, an important index of surface quality of component, reflects the machining quality of component and affects the fitting property, wearability, anti-corrosion, tightness, rigidity and anti-fatigue c

2、apability of component. 零件的表面過于粗糙，會造成接觸剛度降低、耐磨性差、疲勞強度和耐蝕性下降，配合性質(zhì)改變：相對運動件的表面粗糙度過細，不易儲存潤滑油，加重磨損，同時過細的表面還將大大提高制造成本。為了反映零件使用性能要求，對零件表面可以采用一個或幾個表面粗糙度評定參數(shù)。如下圖所示：圖1：21-13 軸1 表面粗糙度的定義和評定參數(shù)Definition and parameter of roughness 表面粗糙度是指加工表面上具有的較小的間距和峰谷所組成的微觀幾何特性。一般由所采用的加工方法和其他因素形成。Caused by machining and other

3、 factors.表面粗糙度的評定參數(shù)：輪廓算數(shù)平均偏差Ra,微觀不平度十點高度Rz,輪廓最大高度Ry。表1：術(shù)語及定義Table 1: terms and definitionTerm DefinitionDiagramRemarks輪廓算數(shù)平均偏差Ra在取樣長度內(nèi)輪廓絕對值的算術(shù)平均值Ra=微觀不平度十點高度Rz在取樣長度內(nèi)5個最大的輪廓峰值與5個最小的輪廓谷深的平均值之和Rz=+輪廓最大高度Ry在取樣長度輪廓峰頂線和輪廓谷底線之間的距離2 表面粗糙度的基本符號及含義2.1基本符號 basic sign表示表面可用任何方法獲得，當不加注粗糙度數(shù)值或有關(guān)說明（如表面處理、局部熱處理）時，僅適

4、用簡化代號標注。This sign means that the roughness can be finished by any manufacturing method, while without value or specification (eg. surface treatment, local heat treatment), only basic sign can be used.2.2 其他符號 other signs在基本符號的基礎上添加線條可使表面粗糙度符號的表達含義更加完備，如下表所示：Basic signs with lines added means roughne

5、ss with specification, as following:表1：表面粗糙度符號及含義table 1: Signs and meanings S/NSignMeaning Remarks 1表示表面用去除材料的方法獲得，如車、銑、鉆、剪切、拋光、電火花、氣割、腐蝕等。Remove the material on the surface of component by turning, milling, drilling, shearing, polishing, EDM, gas cutting, corrosion, etc.2表示表面用不去除材料的方法獲得，如鑄造、鍛造、沖壓變

6、形、熱軋、冷軋、粉末冶金等方法，或表示保持原供應狀態(tài)的表面Without material removal of component, such as castings, forging, punching, hot-rolling, cold-rolling, powder metallurgy, or the supplied condition to be maintained.3用于標注相關(guān)的參數(shù)和說明Mark relative parameters and specifications4表示所有表面具有相同的表面粗糙度要求All surfaces with same roughnes

7、s requirements2.3 標注參數(shù)說明 specification of parameter表面粗糙度的參數(shù)標注如 marking parameter as following: 其中：a1,a2:表面粗糙度高度參數(shù)代號及數(shù)值 b:加工要求,如鍍覆、涂覆、表面處理及其他說明 c:取樣長度或波紋度 d:加工紋理方向 e:加工余量 f:粗糙度間距參數(shù)值或輪廓支承長度率Where: a1, a2 represent b represents machining requirements ,such as plating, coating, surface treatment and oth

8、er specification. c represents sampling length and waviness d represents machining grain direction e represents machining allowance f3 表面粗糙度與尺寸公差等級的關(guān)系 ROUGHNESS & TOLERANCE GRADE零件的表面粗糙度與尺寸公差等級隨著尺寸的大小變化而相應變化，尺寸越大，零件的公差值越大，相應的表面粗糙度越低。如下表所示:The roughness and tolerance grade of component change wit

9、h its dimension, the bigger the dimension, the bigger the tolerance, the poorer the roughness, as following:表2：表面粗糙度與尺寸公差等級Table 2: roughness and tolerance grade尺寸公差等級（IT）基本尺寸 basic dimension610101818303050508080120120180180250表面粗糙度數(shù)值Ra不大于/m roughness not more than /m60.20.40.870.81.680.81.691.63.21

10、01.63.26.3111.63.26.3123.26.34 表面粗糙度與加工方法的關(guān)系ROUGHNESS &MACHINING 在機械加工中，通過不同的加工方法可以達到不同的加工精度和表面粗糙度，現(xiàn)將常用的機械加工方法與所達到的表面粗糙度列表如下：For machining, different machining methods get different machining accuracy and roughness; following is a table of machining method and reached roughness:表3：各種加工方法所能達到的表面粗

11、糙度Table 3: machining method and the roughness加工方法machining methodroughness Ra/m備注remarks自動氣割、帶鋸、圓盤鋸隔斷5012.5切斷車turning5012.5銑milling2512.5砂輪abrasive disc3.21.6車削外圓OD turning粗車rough turning12.53.2半精車semi-finish turning金屬metal6.33.2非金屬nonmetal3.21.6精車finish turning 金屬metal3.210.8非金屬nonmetal1.60.4精密車或金剛

12、石車金屬metal0.80.2非金屬nonmetal0.40.1車削端面End turning粗車rough turning12.56.3半精車semi-finish turning金屬metal6.33.2非金屬nonmetal6.31.6精車finish turning金屬metal6.31.6非金屬nonmetal6.31.6切槽Grooving一次行程12.5二次行程6.33.2高速車削High-speed turning0.80.2鉆Drilling15mm6.33.215mm256.3擴孔Counter bore粗finish12.56.3精finish6.31.6锪倒角（孔）3.

13、21.6锪平面6.33.2鏜孔Hole boring 粗鏜 rough boring12.56.3半精鏜semi-finish boring金屬metal6.33.2非金屬nonmetal6.31.6精鏜finish boring金屬metal3.20.8非金屬nonmetal1.60.4精密鏜或金剛石鏜金屬metal0.80.2高速鏜 High-speed boring0.50.2鉸孔Reaming半精鉸（一次鉸）Semi-finish reaming鋼 steel 6.33.2黃銅brass6.31.6精鉸Finish reaming鑄鐵cast iron3.20.8鋼、輕合金steel,

14、1.60.8黃銅、青銅brass, bronze0.80.4圓柱銑刀銑削Cylinder milling cutter粗rough12.53.2精finish3.20.8端面銑刀銑削End milling cutter粗rough 12.53.2精finish3.20.4高速銑削High-speed milling粗rough1.60.8精finish0.40.2刨削shaping粗rough12.56.3精finish3.21.6槽的表面groove surface6.33.2插slotting粗rough2512.5精finish6.31.6拉削broaching精finish1.60.4

15、外圓磨External grinding半精semi-finish6.30.8精finish0.80.2精密precision0.20.1精密、超精密precision,super-precision0.050.025鏡面磨削0.050平面磨Surface grinding精finish0.80.4精密precision0.20.05珩磨honing粗（一次加工）rough0.80.2精、精密finish, precision0.20.025拋光polishing精finish0.80.1精密precision0.10.025砂帶拋光abrasive band polishing0.20.1砂

16、布拋光abrasive cloth polishing1.60.1電拋光electric polishing1.60.012New螺紋加工Thread machining板牙、絲錐 die, tap3.20.8車刀或梳齒刀、銑 turning tool or broach, milling6.30.8磨grinding0.80.2滾軋搓絲thread rolling1.60.8滾絲1.60.2齒輪加工Gear machining切削cutting粗滾3.21.6精滾1.60.8精插finish slotting1.60.8精刨finish shaping3.20.8拉broaching3.21

17、.6剃0.80.2磨grinding0.80.1研磨lapping0.40.2滾軋熱軋hot rolling0.80.4冷軋cold rolling0.20.1刮scraping粗rough3.20.8精finish0.40.05滾壓加工rolling0.40.05銼刀修銼file 12.50.8砂輪清理abrasive disc506.35 影響表面粗糙度的因素及糾正措施5.1 影響表面粗糙度的因素factors that affect the surface roughness 影響表面粗糙度的因素主要有以下幾個方面： residual area理論殘留面積高度是由刀具相對于工件表面的運動

18、軌跡所形成，它是影響表面粗糙度的主要因素。其高度可以根據(jù)刀具的主偏角（kr）副偏角（kr）、刀尖圓弧半徑（re）和進給量（f）計算。實際的表面粗糙度最大值往往高于理論殘留面積高度。5.1.2 鱗刺 scaly burr在低速及中等速度下，用高速鋼、硬質(zhì)合金及陶瓷刀片切削塑性材料（低中碳鋼、鉻鋼不銹鋼、鋁合金及純銅）時，在已加工表面會出現(xiàn)鱗片狀毛刺，使表面粗糙度數(shù)值增大。鱗刺的形成與切削速度等因素有關(guān)，也與被加工材料的性能及金相組織有。In low and medium speed, cutting plastic material (low-medium carbon steel, chrom

19、ium stainless steel, aluminum alloy and fine copper) with HSS, hard alloy and ceramic insert, there will be scaly burr on the machined surface; the roughness value will be larger. The scaly burr connects with the cutting speed and property and metallographic structure of the material. 當切削鋼、鋼合金、鋁合金等塑

20、性材料時，常會在靠近刀刃及刀尖的前刀面上產(chǎn)生積屑瘤。積屑瘤的硬度很高，在相對穩(wěn)定時會代替刀刃進行切削，積屑瘤會伸出刀刃及刀尖之外，在加工表面造成一定的過切量，積屑瘤的形狀不規(guī)則，會在加工表面刻出一些深淺不一、寬窄不一的縱向溝紋；積屑瘤的頂部常常反復生成與分裂，一部分則留在已加工表面上形成鱗片狀毛刺，同時還會引起振動，使加工表面質(zhì)量更加惡化。 由于切削過程中的變形，在擠裂或單元切屑的過程中，在加工表面留下波浪形的擠裂痕跡；蹦碎切屑的形成過程中，造成加工表面的凸凹不平；在刀刃兩端的已加工表面和帶加工表面處，工件材料被擠壓而產(chǎn)生隆起，這些均會使加工表面粗糙度進一步增大。5.1.5 刀具主、副刀刃的磨

21、損刀具在副、后刀面上因為磨損而產(chǎn)生的溝槽，會在已加工表面上形成鋸齒狀德突起部分，使加工表面的粗糙度數(shù)值增大。5.1.6 刀刃與工件的位置變動 機床主軸回轉(zhuǎn)進度不高，鉻導軌面的形狀誤差及潤滑狀況不好，材料性能不均勻，切屑的不連續(xù)性，使刀具與工件間已調(diào)整好的相對位置，發(fā)生附加的微量變化，引起切削厚度、切削寬度或切削力的變化，甚至會誘發(fā)自激振動，從而使表面粗糙度數(shù)值增大。5.2改善措施5.2.1 刀具當工藝系統(tǒng)剛度足夠的情況下，采用較大的刀尖圓弧半徑，較小的副偏角，使用長度比進給量稍大一些的副偏角為0的修光刃，采用較大的前角加工塑性較大的材料；提高刀具的刃磨質(zhì)量，較小刀具前后刀面的粗糙度值，使其不大

22、于R=1.25，選用與工件親和力喜愛的刀具材料，如陶瓷或碳化鈦基硬質(zhì)合金切削碳素工具鋼，用金剛石或陶瓷刀加工有色金屬等；對刀具進行氧氮化處理（如加工20CrMo與45鋼齒輪的高速插齒刀）；限制副刀刃上的磨損量；選用細顆粒的硬質(zhì)合金刀具等；5.2.2 工件work piece應有適宜的金相組織，如低碳鋼、低碳合金鋼應有鐵素體假低碳馬氏體、索氏體或片狀珠光體，高碳鋼、高合金鋼應有粒狀珠光體；The work piece should be with matched metallographic structure, for example, low carbon steel, low carbon

23、 alloy steel should be with ferrite and martensite, sorbite or pearlite, high carbon steel and high alloy steel should be with pearlite.加工中碳鋼或中碳合金鋼時，若采用較高的切削速度，應有粒狀珠光體，若用較低的切削速度，應為片狀珠光體；For machining of medium carbon steel or medium carbon alloy steel, there should be pearlite in high cutting speed,

24、 while in low cutting speed, pearlite.合金元素中碳化物的分布要細而均勻；易切鋼中應含有硫、鉛等元素等；The distribution of carbide in alloy element should be fine and even; the free-cutting steel should contain sulfur, lead element.對工件進行調(diào)制處理，提高硬度，降低塑性，減少鑄鐵中的石墨尺寸等；Thermal refining the work piece to improve the hardness and reduce th

25、e plasticity , and cut down the dimension of graphite in casting steel.5.2.3 切削條件cutting condition以較高的切削速度加工塑性材料，采用切削液，提高機床的運動精度，增強工藝系統(tǒng)的剛性，采用新方法加工等；Machining the plastic material at high cutting speed, adopt the cutting oil, improve the accuracy of machine, strengthen the rigidity of technical system, adopt