表面粗糙度的評(píng)定參數(shù)ppt課件

1、第四章 外表粗糙度的丈量 一外表形貌誤差的概念與構(gòu)成一外表形貌誤差的概念與構(gòu)成1外表形貌誤差分類：外表形貌誤差分類： 實(shí)踐加工外表通常包含如下三種外表形貌誤實(shí)踐加工外表通常包含如下三種外表形貌誤差：差：外表粗糙度：波距外表粗糙度：波距小于小于1mm，大體呈周期性，大體呈周期性變化，變化， 屬于微觀幾何外形誤差；屬于微觀幾何外形誤差；表表 面面 波度：波距波度：波距p在在110mm，呈周期性變，呈周期性變化，化， 屬于中間幾何外形誤差；屬于中間幾何外形誤差；外形外形 誤誤 差：波距大于差：波距大于10mm，無(wú)明顯周期性變，無(wú)明顯周期性變化，化， 屬于宏觀幾何狀誤差屬于宏觀幾何狀誤差 。2外表粗糙

2、度：是一種微觀幾何外形誤差又外表粗糙度：是一種微觀幾何外形誤差又稱微觀不平度。稱微觀不平度。3外表粗糙度的產(chǎn)生緣由：在加工過(guò)程中，外表粗糙度的產(chǎn)生緣由：在加工過(guò)程中，刀具和零件外表刀具和零件外表 間產(chǎn)生磨擦、高頻振動(dòng)及切削時(shí)在任務(wù)外表間產(chǎn)生磨擦、高頻振動(dòng)及切削時(shí)在任務(wù)外表上留下的微觀上留下的微觀 痕跡。痕跡。二外表粗糙度的影響二外表粗糙度的影響外表粗糙度對(duì)機(jī)器零件的運(yùn)用性能有著重要的影響，外表粗糙度對(duì)機(jī)器零件的運(yùn)用性能有著重要的影響，主要表如今：主要表如今： 1對(duì)摩擦和磨損的影響對(duì)摩擦和磨損的影響 2對(duì)配合性的影響對(duì)配合性的影響 3對(duì)接觸剛度的影響對(duì)接觸剛度的影響 4對(duì)疲勞強(qiáng)度的影響對(duì)疲勞強(qiáng)度

3、的影響 5對(duì)抗腐蝕性的影響對(duì)抗腐蝕性的影響 6對(duì)結(jié)合密封性的影響對(duì)結(jié)合密封性的影響 此外外表粗糙度還影響檢驗(yàn)零件時(shí)的丈量不確定度、此外外表粗糙度還影響檢驗(yàn)零件時(shí)的丈量不確定度、零件外形的美觀等等。零件外形的美觀等等。 三外表形貌丈量的特點(diǎn)與范圍三外表形貌丈量的特點(diǎn)與范圍特點(diǎn)：通常為量程小、丈量分辨率高特點(diǎn)：通常為量程小、丈量分辨率高nm、外表粗糙度丈量的范圍外表粗糙度丈量的范圍 如今外表分析技術(shù)已遠(yuǎn)走出機(jī)器零件，如如今外表分析技術(shù)已遠(yuǎn)走出機(jī)器零件，如:微電子工業(yè)：硅片、磁盤外表、光盤、光學(xué)元微電子工業(yè)：硅片、磁盤外表、光盤、光學(xué)元件、窗片件、窗片 資料科學(xué)：外表形貌分析、資料微裂紋資料科學(xué)：外

4、表形貌分析、資料微裂紋 生物工程：細(xì)胞生物、芯片、遺傳學(xué)生物工程：細(xì)胞生物、芯片、遺傳學(xué) 科學(xué)研討：納米技術(shù)、物理、化學(xué)、生物等根科學(xué)研討：納米技術(shù)、物理、化學(xué)、生物等根底科學(xué)等底科學(xué)等 4 41 1 外表粗糙度的評(píng)定參數(shù)外表粗糙度的評(píng)定參數(shù) n主要內(nèi)容：主要內(nèi)容： 1 1、主要術(shù)語(yǔ)及定義、主要術(shù)語(yǔ)及定義 取樣長(zhǎng)度取樣長(zhǎng)度L L 評(píng)定長(zhǎng)度評(píng)定長(zhǎng)度L L 輪廓中線輪廓中線m m 2 2、6 6個(gè)評(píng)定參數(shù)個(gè)評(píng)定參數(shù) 3 3個(gè)根本、個(gè)根本、3 3個(gè)附加個(gè)附加 3 3、普通規(guī)定、普通規(guī)定重點(diǎn)：重點(diǎn)： 3 3個(gè)根本評(píng)定參數(shù)個(gè)根本評(píng)定參數(shù)一主要術(shù)語(yǔ)及定義一主要術(shù)語(yǔ)及定義1實(shí)踐輪廓：平面與實(shí)踐外表相交所得的

5、輪實(shí)踐輪廓：平面與實(shí)踐外表相交所得的輪廓線。廓線。按照相截方向的不同，它又可分為橫向?qū)嵺`按照相截方向的不同，它又可分為橫向?qū)嵺`輪廓和縱向?qū)嵺`輪廓。在評(píng)定或丈量外表粗輪廓和縱向?qū)嵺`輪廓。在評(píng)定或丈量外表粗糙度時(shí)，除非特別指明，通常均指橫向?qū)嵺`糙度時(shí)，除非特別指明，通常均指橫向?qū)嵺`輪廓，即與加工紋理方向垂直的截面上的輪輪廓，即與加工紋理方向垂直的截面上的輪廓。廓。橫向?qū)嵺`輪廓圖橫向?qū)嵺`輪廓圖實(shí)踐輪廓圖實(shí)踐輪廓圖2 2取樣長(zhǎng)度取樣長(zhǎng)度l l：用于判別和丈量外表粗糙度時(shí)所規(guī)定的一段基：用于判別和丈量外表粗糙度時(shí)所規(guī)定的一段基準(zhǔn)線長(zhǎng)度。準(zhǔn)線長(zhǎng)度。量取方向：它在輪廓總的走向上。量取方向：它在輪廓總的走向上

6、。目的：限制和減弱外表波度對(duì)外表粗糙度丈量結(jié)果的影響。目的：限制和減弱外表波度對(duì)外表粗糙度丈量結(jié)果的影響。 ( (幾何濾波幾何濾波) )選擇原那么：選擇原那么： 5 5 l l p /3p /3常用的取樣長(zhǎng)度見(jiàn)表常用的取樣長(zhǎng)度見(jiàn)表4-14-1。3 3評(píng)定長(zhǎng)度評(píng)定長(zhǎng)度L L ：評(píng)定輪廓所必需的一段長(zhǎng)度，它包括一個(gè)或數(shù)個(gè)取樣長(zhǎng)評(píng)定輪廓所必需的一段長(zhǎng)度，它包括一個(gè)或數(shù)個(gè)取樣長(zhǎng)度。度。目的：目的： 為充分合理地反映某一外表的粗糙度特征。為充分合理地反映某一外表的粗糙度特征。加工外表有著不同程度的不均勻性。加工外表有著不同程度的不均勻性。選擇原那么：普通按五個(gè)取樣長(zhǎng)度來(lái)確定。選擇原那么：普通按五個(gè)取樣長(zhǎng)

7、度來(lái)確定。4 4輪廓中線輪廓中線m m：是評(píng)定外表粗糙度數(shù)值的基準(zhǔn)線。具有幾：是評(píng)定外表粗糙度數(shù)值的基準(zhǔn)線。具有幾何輪廓外形與被測(cè)外表幾何外形一致，并將被測(cè)輪廓加何輪廓外形與被測(cè)外表幾何外形一致，并將被測(cè)輪廓加以劃分的線。類型有：以劃分的線。類型有：1 1最小二乘中線：最小二乘中線：使輪廓上各點(diǎn)的輪廓偏轉(zhuǎn)距使輪廓上各點(diǎn)的輪廓偏轉(zhuǎn)距y y在丈量方向上輪廓上在丈量方向上輪廓上的點(diǎn)至基準(zhǔn)線的間隔的平方和為最小的基準(zhǔn)線。的點(diǎn)至基準(zhǔn)線的間隔的平方和為最小的基準(zhǔn)線。算術(shù)平均中線：在取樣長(zhǎng)度范圍內(nèi)，劃分實(shí)踐輪廓為上、下兩部分，且使上下兩部分面積相等的線。輪廓的算術(shù)平均中線輪廓的算術(shù)平均中線 二、評(píng)定參數(shù)及數(shù)

8、值：二、評(píng)定參數(shù)及數(shù)值：對(duì)評(píng)定參數(shù)的根本要求：對(duì)評(píng)定參數(shù)的根本要求：1正確、充分反映外表微觀幾何外形特征；正確、充分反映外表微觀幾何外形特征；2具有定量的結(jié)果；具有定量的結(jié)果；3丈量方便。丈量方便。國(guó)標(biāo)從程度和高度兩方向各規(guī)定了三個(gè)評(píng)定參國(guó)標(biāo)從程度和高度兩方向各規(guī)定了三個(gè)評(píng)定參數(shù)：三個(gè)根本參數(shù)程度，三個(gè)附加的評(píng)定數(shù)：三個(gè)根本參數(shù)程度，三個(gè)附加的評(píng)定參數(shù)高度參數(shù)高度圖圖4-3 外表粗糙度的高度參數(shù)外表粗糙度的高度參數(shù)Rz1 1、輪廓算術(shù)平均偏向、輪廓算術(shù)平均偏向RaRa 在取樣長(zhǎng)度在取樣長(zhǎng)度L L內(nèi)，輪廓偏轉(zhuǎn)距絕對(duì)值的算術(shù)平均值。內(nèi)，輪廓偏轉(zhuǎn)距絕對(duì)值的算術(shù)平均值。用公式表示為：用公式表示為：RL

9、y x dxal10( )niiaynR11Ryyzpiivii15155Rz(.) (.)hhhhhh24101395 =2 2微觀不平度十點(diǎn)高度微觀不平度十點(diǎn)高度 在取樣長(zhǎng)度內(nèi)五個(gè)最大的輪廓峰高的平均值與五個(gè)最大的輪廓在取樣長(zhǎng)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，如圖谷深的平均值之和，如圖4-34-3所示。用公式表示為：所示。用公式表示為：在取樣長(zhǎng)度內(nèi)，也可從平行于輪廓中線m的恣意一根線算起，計(jì)算被測(cè)輪廓的五個(gè)最高點(diǎn)峰到五個(gè)最低點(diǎn)谷之間的平均間隔 3 3輪廓最大高度輪廓最大高度 在取樣長(zhǎng)度內(nèi)，輪廓峰頂線和輪廓谷底線之間的間隔圖在取樣長(zhǎng)度內(nèi)，輪廓峰頂線和輪廓谷底線之

10、間的間隔圖4-34-3。Ryyypvmaxmax圖圖4-4外表粗糙度的程度參數(shù)外表粗糙度的程度參數(shù)外表粗糙度的三個(gè)程度參數(shù)：外表粗糙度的三個(gè)程度參數(shù)： 輪廓微觀不平度的平均間距輪廓微觀不平度的平均間距Sm 輪廓單峰平均間距輪廓單峰平均間距S 輪廓支承長(zhǎng)度率輪廓支承長(zhǎng)度率tp4 4輪廓微觀不平度的平均間距輪廓微觀不平度的平均間距SmSm含有一個(gè)輪廓峰和相鄰輪廓谷的一段中線長(zhǎng)度含有一個(gè)輪廓峰和相鄰輪廓谷的一段中線長(zhǎng)度Sm(Sm(圖圖4-44-4，稱為輪廓微觀不平度間距。，稱為輪廓微觀不平度間距。nimmiSnS115 5輪廓單峰平均間距輪廓單峰平均間距S S兩相鄰輪廓單峰的最高點(diǎn)在中線上的投影長(zhǎng)度

11、兩相鄰輪廓單峰的最高點(diǎn)在中線上的投影長(zhǎng)度S S圖圖4-44-4，稱為輪廓單峰的間距。，稱為輪廓單峰的間距。 S =S = 11nSiin6 6輪廓支承長(zhǎng)度率輪廓支承長(zhǎng)度率tptp一根平行于中線且與輪廓峰頂線相距為一根平行于中線且與輪廓峰頂線相距為C C的線與輪廓峰相截所的線與輪廓峰相截所得到的各段截線得到的各段截線bibi之和，稱為輪廓支承長(zhǎng)度之和，稱為輪廓支承長(zhǎng)度p p p p biin1輪廓支承長(zhǎng)度率輪廓支承長(zhǎng)度率 輪廓支承長(zhǎng)度輪廓支承長(zhǎng)度 與取樣長(zhǎng)度之比，就是輪廓支承長(zhǎng)度率。與取樣長(zhǎng)度之比，就是輪廓支承長(zhǎng)度率。 tp = ( tp = ( p /L) p /L) 100100 三、普通規(guī)

12、定1為保證零件的外表質(zhì)量，可按功能需求規(guī)定外表粗糙度。2 在規(guī)定外表粗糙度要求時(shí)，必需給出粗糙度參數(shù)值和測(cè)定時(shí)的取樣長(zhǎng)度值兩項(xiàng)根本要求，必需時(shí)也可規(guī)定外表紋理、加工方法順序和不同區(qū)域的粗糙度等附加要求。3丈量方向：外表粗糙度各參數(shù)的值是指在垂直于基準(zhǔn)外表具有幾何外表的外形，它的方位和實(shí)踐外表走向一致的各截面上測(cè)得。對(duì)給定的外表，如截面方向與高度參數(shù)最大值的方向一致，那么可不規(guī)定丈量方向，否那么應(yīng)在圖樣上表示截面方向。4外表缺陷：評(píng)定過(guò)程中，不應(yīng)把外表缺陷如溝槽、氣孔、劃傷等包含進(jìn)去。必要時(shí)，應(yīng)單獨(dú)規(guī)定外表缺陷要求。5 丈量部位：為了完好地反映零件外表的實(shí)踐情況，需求在其假設(shè)干具有代表性的位置上

13、進(jìn)展丈量，普通可采取在均勻分布的三個(gè)以上的位置上取其平均值作為最終結(jié)果。15 表而粗糙度丈量方法綜述及丈量的根本原那么表而粗糙度丈量方法綜述及丈量的根本原那么v151 丈量方法綜述v 對(duì)加工外表質(zhì)量的評(píng)定，除了用視覺(jué)和觸覺(jué)進(jìn)展定性地比較檢驗(yàn)的方法以外，并逐漸實(shí)現(xiàn)了用數(shù)值確定外表粗糙度參數(shù)值的定量丈量。從本世紀(jì)30年代陸續(xù)提出了丈量粗糙度的方法原理和儀器以來(lái)，已開展了一系列利用光學(xué)、機(jī)械、電氣原理的外表粗糙度公用丈量?jī)x器，其根本構(gòu)造方式如圖97所示。v 粗糙度丈量方法主要是以不同類型的傳感器所反映的丈量原理來(lái)分類的。表9l 4列出了各類轉(zhuǎn)換方式的傳感器。運(yùn)算安裝包括信號(hào)放大器、濾波器和各種型式的

14、計(jì)算處置(如信號(hào)變換、模數(shù)轉(zhuǎn)換、時(shí)控、數(shù)字計(jì)算等)安裝。輸出設(shè)備包括指針式電量表、記錄器、光電輸出器、電傳打字機(jī)、磁帶輸出器、Tv顯示屏、繪圖儀等。其中，傳感器是根本組成部分，在獲得外表丈量信號(hào)以后，亦可用人工進(jìn)展計(jì)算處置給出結(jié)果。v1L 2 外表粗糙度丈量的根本原那么 v (1)丈量方向v 按現(xiàn)行規(guī)范所定義的各種粗糙度評(píng)定參數(shù)，是基于輪廓法確定數(shù)值，是在被測(cè)外表的法向截面上的實(shí)踐輪廓上進(jìn)展丈量的結(jié)果。由于垂直于被測(cè)外表的法向截面存在各種不同的丈量方向所以規(guī)定在垂直于加工紋理力向的d向截面(參R圖g8)測(cè)得的結(jié)果，稱作橫向輪廊的外表粗糙度數(shù)值(d)；在平行于加工紋理方向的5向截面上所作的丈量，

15、稱為縱向輪廓的粗糙度數(shù)值(6)。實(shí)驗(yàn)闡明，大多數(shù)的切削加工表v面，在橫向輪廓上測(cè)得的粗糙度數(shù)值比較大，只是有的該銑加工和個(gè)別端銑加工外表，在縱向輪廓上會(huì)有較大的數(shù)值。 假設(shè)在被測(cè)外表上難以確定加工紋理方向，以及某些加工紋理紊亂或不存在固定方向的外表，應(yīng)分別在多個(gè)方向上丈量，以獲取最大參故值為結(jié)果或取其峰谷高度的最大值，計(jì)算一個(gè)區(qū)域的丈量結(jié)果。v (2)外表缺陷v 在外表上偶爾出現(xiàn)的微觀不平度，如劃痕、碰傷，以及并非由于加工呵斥的資料缺陷，如氣孔裂紋、砂眼均屬于外表缺陷。在外表祖糙度的評(píng)定中不應(yīng)把外表缺陷包含進(jìn)去，因此在丈量時(shí)原那么上應(yīng)將其影響排除在外，尤其是對(duì)于比股加工痕跡(微觀不平度)的深度

16、或?qū)挾却蟮枚嗟娜毕菀貏e留意。假設(shè)零件外表不允許有某種缺陷或?qū)λ右钥刂?，?yīng)另作規(guī)定。v 3)丈量部位v 為了完好地反映零件外表的實(shí)踐情況，需求在其假設(shè)干具有代表性的位置上進(jìn)展丈量，普通可采取在均勻分布的三個(gè)以上的位置上取其平均值作為最終結(jié)果。假設(shè)幾個(gè)位置上的粗糙度數(shù)值相差甚大，例如大于一個(gè)系列值(公比為2)那么應(yīng)再多測(cè)幾個(gè)部位，判別其均勻性情況，此時(shí)最好將各部位的丈量結(jié)果分別注出，或結(jié)出乎均值結(jié)果并附加闡明v212丈量基準(zhǔn)線v 傳感器中觸針的運(yùn)轉(zhuǎn)軌跡必需沿著與被測(cè)外表根本平行的基準(zhǔn)線挪動(dòng)才干獲得其實(shí)的被測(cè)輪廓外形。觸針式儀器建立丈量基準(zhǔn)線的方式有獨(dú)立基準(zhǔn)和相對(duì)基準(zhǔn)兩類：v (I)獨(dú)立其難v

17、 獨(dú)立的丈量基準(zhǔn)是使傳感器按直線或一定的弧形線運(yùn)動(dòng)。圖923為較易調(diào)整的直線或弧形線丈量安裝的表示圖。在傳感器殼體中觸針3的上方有半球形觸頭2，它和基準(zhǔn)面1相接觸，基準(zhǔn)面采用光學(xué)玻璃制成的平面或圓弧面，并相對(duì)被測(cè)外表或任務(wù)臺(tái)面定位，從而使傳感器運(yùn)轉(zhuǎn)的軌跡依賴于這個(gè)參考基準(zhǔn)面，根據(jù)被測(cè)外表的外形作直線或某一曲率的圓弧線運(yùn)動(dòng)。這時(shí)觸針?biāo)璁嫷膶⑹前ù植诙?、波紋度相外形誤差在內(nèi)的實(shí)踐外表輪廓圖形。這種方法對(duì)拖動(dòng)傳感器運(yùn)轉(zhuǎn)的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)(導(dǎo)軌)沒(méi)有嚴(yán)厲要求。v 另一種方式為利用精細(xì)導(dǎo)軌構(gòu)造，如直線性很好的軸帶動(dòng)傳感器作直線運(yùn)動(dòng)，構(gòu)成獨(dú)立的丈量基準(zhǔn)線。v 采用獨(dú)立基淮需求配備復(fù)雜的附屬安裝(或具有精細(xì)導(dǎo)軌

18、的驅(qū)動(dòng)安裝)，在運(yùn)用時(shí)還需求精細(xì)調(diào)整，因此其應(yīng)v用遭到一定限制。v (2)相對(duì)基準(zhǔn)v 相對(duì)基準(zhǔn)是利用與傳感器殼體安裝成一體的導(dǎo)頭(支承滑塊)作相對(duì)丈量基準(zhǔn)。如圖913(a)所示，傳感器殼v體經(jīng)過(guò)鉸鏈和驅(qū)動(dòng)器相銜接，在觸針3附近的圓弧形導(dǎo)頭1裝在傳感器殼休上丈量時(shí)傳感器經(jīng)過(guò)導(dǎo)頭支承在被v測(cè)外表5上，由此構(gòu)成的丈量基準(zhǔn)線為圓弧形導(dǎo)頭曲率中心的挪動(dòng)軌跡，所測(cè)得的輪廓信息是觸針相對(duì)于導(dǎo)頭v(基準(zhǔn)線)的垂直位移量，v 運(yùn)用圓弧形導(dǎo)頭時(shí)假設(shè)輪廓哆相當(dāng)密集，導(dǎo)頭的半徑k峰距大很多，那么導(dǎo)頭的挪動(dòng)軟跡將近似成不斷線，尋頭v上下位移量非常小加固914(a)所示。但假設(shè)輪廓哆距增大PS頭的垂盲位移變化亦將隨著增大，直到它完全和觸v針同步地作上下運(yùn)動(dòng)，如圖L14(b)c)所示，此時(shí)圓弧形導(dǎo)頭顯然E個(gè)適用。v 由于e6針和導(dǎo)頭不能夠在外表的同一點(diǎn)上接觸(不能同袖)，因此綜合其結(jié)果*除了幅度變化LJ外，還取決于v兩者相對(duì)運(yùn)動(dòng)的相位變