粗糙度講解講義詳細(xì)

1、粗糙度內(nèi)部培訓(xùn)教材2/1/2011本文主要但要粗糙度的基本定義、術(shù)語，以及標(biāo)注方法，可以通過自己閱讀方式來學(xué)習(xí)本文內(nèi)容目錄TOC o 1-5 h z10粗糙度歷史20基本參數(shù)(GB/T3505-2009等效于ISO4287:1997)術(shù)語23.1般術(shù)語：23.1.1輪廓濾波器23.1.2取樣長(zhǎng)度lr33.1.3評(píng)定長(zhǎng)度In34輪廓中線33.2幾何參數(shù)的術(shù)語4P參數(shù)在原始輪廓上計(jì)算所得的參數(shù)4R參數(shù)在粗糙度輪廓上計(jì)算所得的參數(shù)4W參數(shù)在波紋度輪廓上計(jì)算所得的參數(shù)43.2.4輪廓峰高profilepeakheightZp輪廓峰最高點(diǎn)距中線的距離43.2.5輪廓谷深profilevalleydept

2、liZv輪廓谷最低點(diǎn)距中線的距離43.2.6輪廓單元高度profileelementheightZt一個(gè)輪廓單元的輪廓峰高和輪廓谷深之和43.2.7輪廓單元寬度profileelementv/idthXs一個(gè)輪廓單元與中線相交線段的長(zhǎng)度40表面輪廓參數(shù)定義441幅度參數(shù)44.1.lRp(WpPp)一個(gè)取樣長(zhǎng)度內(nèi)，最大輪廓峰高44.1.2Rv(WpPp)一個(gè)取樣長(zhǎng)度內(nèi)，最人輪廓谷深54.1.3Rz(WzPz)輪廓最人高度。一個(gè)取樣長(zhǎng)度內(nèi)，最大輪廓峰高和最人輪廓谷深之和54.1.4RI(WtPt)輪廓總高度在評(píng)定長(zhǎng)度內(nèi)，最大輪廓峰高和最人輪廓谷深之和54.1.5Ra(WaPa)輪廓的算術(shù)平均偏差在

3、一個(gè)取樣長(zhǎng)度內(nèi)縱坐標(biāo)值Z(x)絕對(duì)值的算術(shù)平均值52間距參數(shù)53JI丿IJ54.3.1Rmax輪廓最大高度(注：Rz為Rzi的平均值Mahr)54.3.2Rk核心粗糙度深度(參考標(biāo)準(zhǔn)：GB/T18778.1GB/T18778.2)54.3.3輪廓的支承長(zhǎng)度率：Rmr(c)在給定水平位置C上輪廓的實(shí)體材料長(zhǎng)度Ml(c)與評(píng)定長(zhǎng)度的比率。.6參考：特定功能參數(shù)集65.0參數(shù)在圖紙上的標(biāo)注GB/T131-2006/ISO1302-200275.1基本圖形符號(hào)75.2完整圖形符號(hào)8*3卜5:，j5.4最少標(biāo)注示例860參數(shù)的測(cè)量91取樣長(zhǎng)度962測(cè)量判定97.0粗糙度輪廓的濾波過程(參考標(biāo)準(zhǔn)GB/T1

4、8777ISO11562,GB/T18778.1,GB/T6062)101.0粗糙度歷史表面粗糙度標(biāo)準(zhǔn)的提出和發(fā)展與工業(yè)生產(chǎn)技術(shù)的發(fā)展密切相關(guān)，它經(jīng)歷了由定性評(píng)定到定屋評(píng)定兩個(gè)階段。表面粗糙度對(duì)機(jī)器零件表面性能的影響從1918年開始首先受到注意，在飛機(jī)和飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)中，由于要求用最少材料達(dá)到最大的強(qiáng)度，人們開始對(duì)加工表面的刀痕和刮痕對(duì)疲勞強(qiáng)度的影響加以研究。但由于測(cè)量困難，當(dāng)時(shí)沒有定量數(shù)值上的評(píng)定要求，只是根據(jù)目測(cè)感覺來確定。在20世紀(jì)2030年代，世界上很多工業(yè)國家廣泛采用三角符號(hào)（）的組合來表示不同精度的加工表面。為研究表面粗糙度對(duì)零件性能的影響和度屋表面微觀不平度的需要，從20年代末到

5、30年代，德國、美國和英國等國的一些專家設(shè)計(jì)制作了輪廓記錄儀、輪廓儀，同時(shí)也產(chǎn)生出了光切式顯微鏡和干涉顯微鏡等用光學(xué)方法來測(cè)量表面微觀不平度的儀器，給從數(shù)值上定量評(píng)定表面粗糙度創(chuàng)造了條件。從30年代起，已對(duì)表面粗糙度定量評(píng)定參數(shù)進(jìn)行了研究，如美國的Abbott就提出了用距表面輪廓峰頂?shù)纳疃群椭С虚L(zhǎng)度率曲線來表征表面粗糙度。1936年出版了Schmaltz論述表面粗糙度的專著，對(duì)表面粗糙度的評(píng)定參數(shù)和數(shù)值的標(biāo)準(zhǔn)化提出了建議。但粗糙度評(píng)定參數(shù)及其數(shù)值的使用，真正成為一個(gè)被廣泛接受的標(biāo)準(zhǔn)還是從40年代各國相應(yīng)的國家標(biāo)準(zhǔn)發(fā)布以后開始的。首先是美國在1940年發(fā)布了ASAB46.1國家標(biāo)準(zhǔn)，之后又經(jīng)過幾

6、次修訂，成為現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)ANSI/ASMEB46.1-2002表面結(jié)構(gòu)表面粗糙度、表面波紋度和加工紋理，該標(biāo)準(zhǔn)采用中線制，并將Ra作為主參數(shù)；接著前蘇聯(lián)在1945年發(fā)布了rOCT2789-1945表面光潔度、表面微觀幾何形狀、分級(jí)和表示法國家標(biāo)準(zhǔn)，而后經(jīng)過了3次修訂成為PDCT2789-1973表面粗糙度參數(shù)和特征,該標(biāo)準(zhǔn)也釆用中線制，并規(guī)定了包扌舌輪廓均方根偏差（即現(xiàn)在的Rq）在內(nèi)的6個(gè)評(píng)定參數(shù)及其相應(yīng)的參數(shù)值。另外，其它工業(yè)發(fā)達(dá)國家的標(biāo)準(zhǔn)犬多是在50年代制定的，如德國在1952年2月發(fā)布了DIN4760和DIN4762有關(guān)表面粗糙度的評(píng)定參數(shù)和術(shù)語等方面的標(biāo)準(zhǔn)等。以上各國的國家標(biāo)準(zhǔn)中都采用了中

7、線制作為表面粗糙度參數(shù)的計(jì)算制，具體參數(shù)T差萬別，但其定義的主要參數(shù)依然是Ra（或Rq），這也是國際間交流使用最廣泛的一個(gè)參數(shù)。0粗糙度影響仁影響零件的耐磨性。表面越粗糙，磨擦系數(shù)就越人，表面過于平滑，小于潤(rùn)滑油被擠出和分子間的吸附作用等原因，會(huì)使磨擦阻力增大和加劇磨損。2、影響配合穩(wěn)定性。表面粗糙度會(huì)使相對(duì)運(yùn)動(dòng)磨損，過盈配合降低聯(lián)接強(qiáng)度，過渡配合變松。3、影響疲勞強(qiáng)度。在交變應(yīng)力作用下，粗糙度人，對(duì)應(yīng)力集中很敏感，降低疲勞強(qiáng)度4、影響腐蝕性。微觀凹谷會(huì)附著腐蝕性物質(zhì)，造成表面銹蝕。3.0基本參數(shù)（GB/T3505-2009等效于IS04287:1997）術(shù)語無論用何種加工方法加工，在零件表面

8、總會(huì)留卞微細(xì)的凸凹不平的刀痕，出現(xiàn)交錯(cuò)起伏的峰谷現(xiàn)彖，粗加工后的表面用肉眼就能看到，精加工后的表面用放人鏡或顯微鏡仍能觀察到。這就是零件加工后的表面粗糙度。過去稱為表面光潔度。3.1一般術(shù)語：31.1輪廓濾波器人s濾波器：確定存在于表面上的粗糙度與比它更短的波的成分之間相交界限的濾波器人c濾波器：確定粗糙度與波紋度成分之間相交界限的濾波器人f濾波器：確定存在于表面上的波紋度與比它更長(zhǎng)的波的成分之間相交界限的濾波器粗糙度與形狀誤差和波紋度區(qū)分，目前尚無這三個(gè)的標(biāo)準(zhǔn)。通常波距小于1mm的屬于表面粗糙度；波距在110mm的屬于表面波紋度；波距人于10mm的屬于形狀誤差。粗糙度輪廓是對(duì)原始輪廓采用，l

9、c濾波器抑制長(zhǎng)波成分后形成的輪廓 31.2取樣長(zhǎng)度lr用于判別評(píng)定輪廓的不規(guī)則特征的X軸向上的長(zhǎng)度。取樣長(zhǎng)度與輪廓濾波器的的標(biāo)志波長(zhǎng)相等。31.3評(píng)定長(zhǎng)度In用于判別評(píng)定輪廓的X軸方向上長(zhǎng)度。包含一個(gè)或和幾個(gè)取樣長(zhǎng)度。314輪廓中線具有幾何輪廓形狀并劃分輪廓的基準(zhǔn)線（有粗糙度輪廓中線、波紋度輪廓中線）。3.2幾何參數(shù)的術(shù)語3.11P參數(shù)在原始輪廓上計(jì)算所得的參數(shù)3.2.2R參數(shù)在粗糙度輪廓上計(jì)算所得的參數(shù)3.13W參數(shù)在波紋度輪廓上計(jì)算所得的參數(shù)3.2.4輪廓峰高profilepeakheightZp輪廓峰最高點(diǎn)距中線的距離3.2.5輪廓谷深profilevalleydepthZv輪廓谷最低點(diǎn)

10、距中線的距離3.2.6輪廓單元高度profileelementheightZt一個(gè)輪廓單元的輪廓峰高和輪廓谷深之和3.17輪廓單元寬度profileelementwidUiXs一個(gè)輪廓單元與中線相交線段的長(zhǎng)度4.0表面輪廓參數(shù)定義4.1幅度參數(shù)4l.IRp(WpPp)一個(gè)取樣長(zhǎng)度內(nèi)，最大輪廓峰高 41.2Rv(WpPp)一個(gè)取樣長(zhǎng)度內(nèi)，最人輪廓谷深4.1.3RZ(WzPz)輪廓最大高度。一個(gè)取樣長(zhǎng)度內(nèi)，最人輪廓峰高和最大輪廓谷深之和41.4Rt(WtPt)輪廓總高度在評(píng)定長(zhǎng)度內(nèi)，最人輪廓峰高和最人輪廓谷深之和41.5Ra(WaPa)輪廓的算術(shù)平均偏差在一個(gè)取樣長(zhǎng)度內(nèi)縱坐標(biāo)值Z(x)絕對(duì)值的算術(shù)

11、平均值1rlrRa=-f|Z|dx|Ra能客觀、全面的反映表面微觀幾何形狀特性。lr04.2間距參數(shù)4.11Rsm輪廓單元的平均寬度一個(gè)取樣長(zhǎng)度內(nèi)輪廓單元寬度Xs的平均值4.3其它常用參數(shù)43.1Rmax輪廓最人高度(注：Rz為Rzi的平均值Mahr)43.2Rk核心粗糙度深度(參考標(biāo)準(zhǔn)：GB/T18778.1GB/T18778.2)核心粗糙度深度氏是粗糙度核心輪廓的深度。簡(jiǎn)化的波峰高度血是粗糙度核心輪廓生成的波峰的平均高度。簡(jiǎn)化的波谷深度心是粗糙度核心輪廓生成的波谷的平均深度。Ma和乩2分別代表粗糙度核心輪廓的最小和最大材料率。43.3輪廓的支承長(zhǎng)度率：Rmr(c)在給定水平位置C上輪廓的實(shí)

12、體材料長(zhǎng)度Ml(c)與評(píng)定長(zhǎng)度的比率。Rm(C)的人小反映了輪廓表面峰谷的形狀。其值愈大，表面實(shí)體材料愈長(zhǎng)，接觸剛性和耐磨性愈好。C可用微米與Rz的百分比表示。參考：特定功能參數(shù)集在工程應(yīng)用中，機(jī)加工的許多零件表面需要具有特定的功能特性，如支承性能、密封性和潤(rùn)滑油滯留性能等。基于這些功能需求，零件表面就必須被設(shè)計(jì)、加工成特定的形貌以滿足預(yù)期的應(yīng)用。所以我們有必要定義特定的功能參數(shù)來有效地表征零件表面的特殊屬性，零件表面從接觸應(yīng)用角度(如摩擦磨損，潤(rùn)滑，密封緊密性，接觸應(yīng)力，接觸剛度、承載面積和熱導(dǎo)率等)和非接觸應(yīng)用角度(如光學(xué)鏡頭，表面維護(hù)和表面油漆處理)來看，其在功能方面的特殊屬性要求是極其

13、廣泛的。在實(shí)際工程應(yīng)用中應(yīng)針對(duì)表面特殊性能要求設(shè)定功能參數(shù)集。比較典型的是表征具有高預(yù)應(yīng)力表面的基于輪廓支承度率曲線的心功能參數(shù)集。在20世紀(jì)80年代初，Trautwein提出了一個(gè)關(guān)于Abbott-Firestone曲線的兩段線性模型，他用這個(gè)模型去表示缸膛表面的特征。從這個(gè)模型中還引伸出一個(gè)被稱為液體滯留容積的參數(shù)。最近，又有學(xué)者把Abbott-Firestone曲線分成三個(gè)區(qū)域，并在此基礎(chǔ)上提出了&參數(shù)集，該參數(shù)集也正式地被寫進(jìn)德國DIN4776標(biāo)準(zhǔn)。這個(gè)參數(shù)集主要是用于表征具有高預(yù)應(yīng)力的表面，如術(shù)磨表面、拋光表面、磨削表面等，這些相關(guān)的參數(shù)將輪廓支承度率的增長(zhǎng)描述成粗糙度輪廓深度的函數(shù)

14、，結(jié)合氣缸套的平臺(tái)網(wǎng)紋本身的特點(diǎn)及氣缸套的工作狀況，確立了基于輪廓支承度率曲線 的參數(shù)指標(biāo)，這套評(píng)定指標(biāo)能夠?qū)飧滋變?nèi)表面粗糙度輪廓的磨合特性、潤(rùn)滑特性、網(wǎng)紋分布等進(jìn)行對(duì)應(yīng)的定量分析，實(shí)現(xiàn)完整、準(zhǔn)確地描述及評(píng)價(jià)氣缸套平臺(tái)網(wǎng)紋。 輪廓支承長(zhǎng)度率曲線tp(c),又稱Abbott-Firestone曲線，是描述輪廓形狀的主要指標(biāo)。tp(c)能直觀地反映零件表面的耐磨性，對(duì)提高承載能力也具有重要的意義。在動(dòng)配合中，值tp值人的表面，使配合面之間的接觸面積增人，減少了磨擦損耗，延長(zhǎng)零件的壽命。從tp(c)曲線的特征可以看出，它對(duì)氣缸套內(nèi)孔表面耐磨性能、潤(rùn)滑性能，使用壽命等都有非常重要的意義。為此設(shè)定了一

15、組基于輪廓支承長(zhǎng)度率曲線的參數(shù)集，對(duì)應(yīng)氣缸套的實(shí)際工作狀況，對(duì)tp(c)曲線進(jìn)行量化的描述，如圖所示，粗糙度輪廓及對(duì)應(yīng)的tp(c)曲線被分為三個(gè)部分，分別為輪廓峰、核心輪廓和輪廓谷。簡(jiǎn)約峰高RPK是指粗糙度核心輪廓上方的輪廓峰的平均高度。表面輪廓頂部的這一部分，當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)開始運(yùn)行時(shí)，將很快被磨損掉，其減低的高度將影響氣缸套進(jìn)入正常工作狀態(tài)的磨合時(shí)間，及實(shí)際材料磨損量。核心粗糙度深度RK在分離出輪廓峰和輪廓谷之后剩余的核心輪廓的深度為RK。這一部分是氣缸套長(zhǎng)期工作表面，它影響著氣缸套的運(yùn)轉(zhuǎn)性能和使用壽命，是粗糙度輪廓的核心部分。簡(jiǎn)約谷深RVK是指從粗糙度核心輪廓延伸到材料內(nèi)的輪廓谷的平均深度。這些

16、深入表面的深溝槽在活塞相對(duì)缸套運(yùn)動(dòng)時(shí)，形成附著性能很好的油膜，在提高孔的耐磨性、縮短發(fā)動(dòng)機(jī)磨合時(shí)間的同時(shí)，能大幅度降低油耗。輪廓支承長(zhǎng)度率血1以百分?jǐn)?shù)表示的輪廓支承長(zhǎng)度率血1是為一條將輪廓峰分離出粗糙度核心輪廓的截線而確定的。Mrl值是氣缸套進(jìn)入長(zhǎng)期工作表面的上限，其數(shù)值的大小直接反映了氣缸的加工水平和使用性能。輪廓支承長(zhǎng)度率血2以百分?jǐn)?shù)表示的輪廓支承長(zhǎng)度率血2是為一條將輪廓谷分離出粗糙度核心輪廓的截線而確定的。Mr2值是進(jìn)入長(zhǎng)期工作表面的下限，其數(shù)值的人小不但決定了磨損量，還決定了工作表面以下深溝槽的貯油、潤(rùn)滑能力。存油量V0粗糙度核心輪廓向下延伸到材料內(nèi)的輪廓谷的橫截面積實(shí)際上就是深溝網(wǎng)紋

17、的存油量V0,它是tp(c)曲線與右邊縱軸及Mr2對(duì)應(yīng)的截線構(gòu)成的陰影部分面積，它對(duì)缸套的潤(rùn)滑性能無疑有重要意義。它近似為三角形面積：V0(100-Mr2)XRVK/2o圖中參數(shù)的確定需要使用一條回歸線，回歸線的40%以上的部分是tp(c)曲線上的點(diǎn)構(gòu)成，回歸線在縱坐標(biāo)方向上的差值平方最小，回歸線與縱軸兩交點(diǎn)之間的垂直距離即為核心粗糙度深度RK,兩交點(diǎn)對(duì)應(yīng)的截線位置即為Mrl、Mr2對(duì)應(yīng)的截線位置。對(duì)于Rk參數(shù)集的功能特征參數(shù)，其定義方法在于把Abbott-Firestone曲線分成不同的部分以對(duì)應(yīng)不同的功能區(qū)域。雖然這些方法可以成功地用來表征特定的一些工程表面，但是由于它主要是基于制造工藝經(jīng)

18、驗(yàn)，缺乏理論依據(jù)，這種方法在表征大多數(shù)其它的工程表面時(shí)會(huì)失去原有的意義。0參數(shù)在圖紙上的標(biāo)注GB/T131-2006/IS01302-20025.1基本圖形符號(hào)基本圖形符號(hào)由兩條不等長(zhǎng)的與標(biāo)注表面成60夾角的直線構(gòu)成，沒有補(bǔ)充說明不能單獨(dú)使用。5.2完整圖形符號(hào)5.3補(bǔ)充要求的注寫位置a）位置a注寫表面結(jié)構(gòu)的單一要求示例0002508/Rz6.3b）位置b注寫兩個(gè)或多個(gè)表面結(jié)構(gòu)要求c）位置c注寫加工方法d）位置d注寫表面紋理和方向e）位置e注寫加工余量5.4最少標(biāo)注示例U“X”0.08-0.8/Rz8max3.26.0參數(shù)的測(cè)量6.1取樣長(zhǎng)度表1測(cè)Jt非周期性輪廊（如磨削輪品的值及曲線和相關(guān)參

19、斂的租糙度取樣抵度Ra/pm粗糙度取樣長(zhǎng)度lr/mm粗糙度評(píng)定長(zhǎng)度2n/mm0.006)Ka0.020.080.40.02V妣WO.10.251.250.lKa2.842C-Ra102.512.584.0表2測(cè)非周期性輪廊（如磨削耗廊）的兔MJRp/c、皿值的租槌度取樣怔度maxb/粗桶度職樣長(zhǎng)度粗槌度評(píng)定長(zhǎng)度pmfr/mmInJmm(0.025)VJiz.JtTmajrCO,10.080.4OwnxaxO.50.25IL25o.$Vi?石maxWIQ0.841OVJ?n.fnsi2.S12.550VRZRni.maxZOO840AR&在測(cè)量Rn、Rp、Rp、Ru和甩時(shí)使用。b屜僅在JMt&x和RClfadx便用.3測(cè)周期性輪腐的用參數(shù)及周期性和非周期性輪廊的值的粗髓度取樣枚度Rsm/nixn粗糙度取樣長(zhǎng)度粗糙度評(píng)定故度Zr/mmln/mm0.080.40.04VRswiV0130.25I.25013RjctC0.40.8464VRmU32.512-5!3VRnnW48406.2測(cè)屋判定1）當(dāng)沒有指定測(cè)量方向時(shí)，工件的安放應(yīng)使其測(cè)量截面方向與粗糙度高度參數(shù)（Ra,Rz）的最人值相一致，該方向垂直于被測(cè)表面的加工紋理。對(duì)無方向性的表面，測(cè)量截面的方向可以