第五章 表面粗糙度及其檢測課件(正式)

1、基本內容：掌握表面粗糙度的基本概念，表面粗糙度的評定、選用、標注及測量。 重點內容：表面粗糙度的評定、選用及標注。難點內容：表面粗糙度的評定、選用。操作技能：表面粗糙度的測量。第五章 表面結構中的粗糙度由于切削過程中的：由于切削過程中的：刀痕刀痕切屑分離時的塑性變形切屑分離時的塑性變形刀具和被加工表面間的刀具和被加工表面間的摩擦摩擦工藝系統(tǒng)中的高頻振動工藝系統(tǒng)中的高頻振動等。等。產生的原因產生的原因加工表面上留下的凸凹不平的痕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跡，這些痕跡是由許多微小的凸峰和凹谷組成的，其峰和凹谷組成的，其微小峰谷的微小峰谷的高低以及細密程度構成的微觀幾高

2、低以及細密程度構成的微觀幾何形狀特性稱為表面粗糙度。何形狀特性稱為表面粗糙度?；?本 概 念(1)表面粗糙度：零件表面所具有的微小峰谷的不平程度，其波長和波高之比一般小于 50。屬于微觀幾何形狀誤差。零件表面的形貌可分為三種情況：(2)表面波紋度：零件表面中峰谷的波長和波高之比等于501000的不平程度稱為波紋度。會引起零件運轉時的振動、噪聲，特別是對旋轉零件（如軸承）的影響是相當大的。(3)形狀誤差 ：零件表面中峰谷的波長和波高之比大于1000的不平程度屬于形狀誤差。表面粗糙度、表面波紋度、形狀誤差的劃分表面粗糙度、表面波紋度、形狀誤差的劃分(1)波距小于波距小于1mm，屬于微觀幾何形狀誤差

3、，屬于微觀幾何形狀誤差表面粗糙度。表面粗糙度。(2)波距波距10mm以上的且不呈明顯周期性變化的以上的且不呈明顯周期性變化的宏觀的幾何宏觀的幾何形狀誤差。形狀誤差。(3)波距介于波距介于110mm的并呈周期性變化的的并呈周期性變化的表面波紋度表面波紋度表面粗糙度對零件性能的影響影響零件的耐磨性。影響配合性質的穩(wěn)定性。影響零件的疲勞強度。影響零件的抗腐蝕性。影響零件的密封性。對零件的外觀、測量精度、表面光學性能、導電導熱性能和膠合強度等也有著不同程度的影響。表面粗糙度對零件性能的影響表面粗糙度對零件性能的影響表面粗糙度的基本術語表面輪廓原始輪廓粗糙度輪廓表面粗糙度的評定輪廓濾波器：短、中、長坐標

4、系表面粗糙度的基本術語 取樣長度應與表面粗糙度的大小相適應。規(guī)定取樣長度是為了限制和減弱表面波紋度對表面粗糙測量結果的影響，一般在一個取樣長度內應包含個以上的波峰和波谷。表面粗糙度的評定取樣長度lr：評定表面粗糙度所規(guī)定的一段基準線長度。評定長度 ln：為了全面、充分地反映被測表面的特性，在評定或測量表面輪廓時所必需的一段長度。 評定長度一般按5個取樣長度來確定。 評定長度可包括一個或多個取樣長度。不均勻的表面，宜選用較長的評定長度。表面粗糙度的基本術語 評定表面粗糙度的中線評定表面粗糙度的中線：定量評定表面粗糙度輪廓的一段基準線。它具有幾何輪廓形狀并劃分評定輪廓。 有以下兩種：取樣長度和評定

5、長度返回返回輪廓的最小二乘中線：在取樣長度內，使輪廓上各點至該線的距離平方和為最小。即： a2+b2+c2+.+n2=min輪廓算術平均中線：在取樣長度內，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+F2+Fn= F1+F2+Fnn輪廓峰、輪廓谷n輪廓峰高、輪廓谷深n輪廓單元的寬度、輪廓單元的高度（1）輪廓算術平均偏差a （幅度參數）在取樣長度內，被測實際輪廓上各點至輪廓中線距離絕對值的平均值，即 表面粗糙度的評定參數(4大類16項)dxxZlRla0)(1niiaxZnR1)(1（ 2）輪廓的最大高度輪廓的最大高度z （幅度參數）指在一個取樣長度內，被評定輪廓的最大輪廓峰高

6、Rp與最大輪廓谷深Rv之和的高度（Rz）： Rz=Rp+RvRz=Rp+Rv（ 3）輪廓單元的平均線高度輪廓單元的平均線高度c c（4）輪廓單元的平均寬度輪廓單元的平均寬度RSm（間距參數）指在一個取樣長度內所有輪廓單元的寬度Xsi的平均值（RSm）： miimXsmRS11n曲線和相關參數表面粗糙度的符號表面粗糙度的符號 在圖樣上表示表面粗糙度的符號有三種： a為基本符號，表示表面可以用任何方法獲得；b表示表面是用去除材料的方法獲得的；c表示表面是用不去除材料的方法獲得的。 表面粗糙度符號及其表示方法表面粗糙度符號及其表示方法abc表面粗糙度符號及其表示方法表面粗糙度符號及其表示方法Ra的標

7、注的標注當選用當選用Ra時，可省略代號時，可省略代號Ra，只注出，只注出Ra值。值。表面粗糙度的代號a、b 處為表面結構要求； c處標注加工方法、鍍涂或其它表面處理； c處標出取樣長度（mm）； d標出加工紋理方向符號； e處標出加工余量（mm）； 評定參數的選擇評定參數的選擇：如無特殊要求，一般僅選用幅度參數。推薦優(yōu)先選用Ra值，因為Ra能充分反映零件表面輪廓的特征。以下情況下例外： 當表面過于粗糙（Ra6.3m）或過于光滑（ Ra 0.025 m ）時，可選用Rz。因為此范圍便于選擇用于測量Rz的儀器測量。 當零件材料較軟時。因為Ra一般采用觸針測量。 當測量面積很小時。如頂尖、刀具的刃部

8、、儀表的小元件的表面。表面粗糙度的選用表面粗糙度的選用 評定參數值的選用評定參數值的選用n首先應考慮零件使用功能要求的側重及各評定參數的首先應考慮零件使用功能要求的側重及各評定參數的特征，其次應考慮儀器設備條件等因素。特征，其次應考慮儀器設備條件等因素。表面粗糙度（參數值）的選擇總的選擇原則總的選擇原則： 在滿足零件表面功能要求的前提下，盡量選取較大的參數值。一般原則：同一零件上，工作表面比非工作表面粗糙度值??； 摩擦表面比非摩擦表面要??；受循環(huán)載荷的表面要??；配合要求高、聯(lián)接要求可靠、受重載的表面粗糙度值都應??；同一精度，小尺寸比大尺寸、軸比孔的表面粗糙度值要小。(p94)參數值的選用方法

9、可用類比法來確定。一般尺寸公差、表面形狀公差小時，表面粗糙度參數值也小，但也不存在確定的函數關系。 一般情況下，它們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 0.3 IT T0.4 IT， 則Ra0.025 IT； Rz 0.15 IT T0.25 IT，則Ra0.012 IT； Rz 0.07 IT比較法比較法：將被測表面和表面粗糙度樣板直接進行比較，多用于車間，評定表面粗糙度值較大的工件。 光切法光切法：利用光切原理，用雙管顯微鏡測量。 常用于測量Rz為2.060m的平面和外圓柱面。 干涉法干

10、涉法：利用光波干涉原理，用干涉顯微鏡測量?？蓽y量Rz0.0631.0m的平面、外圓柱面和球面。 印模法印模法：利用石臘、低熔點合金或其它印模材料，壓印在被測零件表面，放在顯微鏡下間接地測量被測表面的粗糙度。適用于笨重零件及內表面。表面粗糙度的測量 比較法比較法-用表面粗糙度樣板測量用表面粗糙度樣板測量n比較法：比較法： 將被測表面對照粗糙度樣板，用肉眼或借助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以用手觸摸，劃動感覺來判斷被測表面的粗糙度。糙度。n多用于車間，一般只用于評定表面粗糙度

11、值多用于車間，一般只用于評定表面粗糙度值較大的工件。較大的工件。光切法光切法-用雙管顯微鏡測量用雙管顯微鏡測量n雙管顯微鏡是應用光切原理測量表面粗糙度的。雙管顯微鏡是應用光切原理測量表面粗糙度的。n雙管顯微鏡常用于測量雙管顯微鏡常用于測量Ra或或Rz值，由于受到分值，由于受到分辨率的限制，一般測量范圍為辨率的限制，一般測量范圍為Rz 180m.n雙管顯微鏡不但適用于測量車、銑、刨及其他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。板、紙張、塑料、電鍍層等表面的微觀不平度。干涉法干

12、涉法-用干涉顯微鏡測量用干涉顯微鏡測量n利用光波干涉原理結合顯微系統(tǒng)來測量表面粗糙度利用光波干涉原理結合顯微系統(tǒng)來測量表面粗糙度的一種方法。的一種方法。n常用來測量常用來測量Rz的值，測量范圍一般為的值，測量范圍一般為Rz 0.0250.8m。n干涉顯微鏡不僅適用于測量高反射率的金屬加工表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值小的表面。于要求表面粗糙度參數值小的表面。針描法針描法-用電動輪廓儀測量用電動輪廓儀測量n針描法也稱觸針法，是利用金剛石觸針在被測表面針描法也稱觸針法，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上輕輕劃過，從而測出表面粗糙度Ra值的一種方值的一種方法。法。n電動輪廓儀就是利用針描測量原理設計的。電動輪電動輪廓