表面粗糙與檢測

第4章

表面粗糙度與檢測當前1頁，總共30頁。國家標準GB/T3505－2000《產品幾何技術規(guī)范表面結構輪廓法表面結構的術語、定義及參數(shù)》GB/T1031－1995《表面粗糙度參數(shù)及其數(shù)值》GB/T131－2006《產品幾何技術規(guī)范(GPS)技術產品文件中表面結構的表示法》當前2頁，總共30頁。4.1

概述4.1.1表面粗糙度

表面粗糙度是指加工表面所具有的較小間距和微小峰谷所組成的微觀幾何形狀特征。(一)表面形狀誤差：以工件整個表面形狀與理想形狀的變動量來評定——宏觀幾何形狀誤差。產生的原因：工件的安裝定位誤差，機床—刀具—工件相對不準確及切前力變化造成。(二)表面波度：零件表面上具有周期性變化的誤差——中間幾何形狀誤差。產生的原因：切削力的波動、振動等原因造成的具有明顯周期性的波形，這種誤差不是所有加工表面都會有的。(三)表面粗糙度：零件加工表面上微小的峰谷，這些峰谷的高低程度及間距狀況——微觀的幾何形狀誤差。產生原因：加工痕跡、切屑分離時的塑性變形、工藝系統(tǒng)中的高頻振動、刀具和被加工表面的摩擦。當前3頁，總共30頁。

區(qū)別：并沒有嚴格的界限，通常以波距或波距與波高之比的值來區(qū)別。當前4頁，總共30頁。4.1.2表面粗糙度對零件工作性能的影響

使用壽命磨損配合精度間隙配合性能變化過盈降低連接強度摩擦阻力機械效率粗接觸面積應力集中接觸剛度疲勞強度表面面積腐蝕當前5頁，總共30頁。4.2表面粗糙度的評定4.2.1主要術語和定義1.表面輪廓：平面與實際表面相交所得的輪廓線。按相截方向的不同，可分為橫向實際輪廓和縱向實際輪廓。評定時，除非特別指明，通常均指橫向實際輪廓，即與加工紋理方向垂直在截面上的輪廓。橫向輪廓縱向輪廓當前6頁，總共30頁。2.取樣長度（lr）：為限制或減弱表面波動對表面粗糙度測量結果的影響，在判別和測量表面粗糙度時所規(guī)定的一段基準線的長度。3.評定長度（ln）：為了充分合理地反映表面的特性，在評定或測量表面輪廓時所必須的一段長度。Ln中包含一個或幾個Lr，而Lr中至少要有五個峰、五個谷。lrlrlrlrlr當前7頁，總共30頁。4.輪廓的最小二乘中線:即在取樣長度內，使輪廓上各點至一條假想線的縱坐標值Z(x)的平方和為最小。當前8頁，總共30頁。5.輪廓的算術平均中線：在取樣長度內，由一條假想線將實際輪廓分成上下兩部分，且使上部分面積之和等于下部分面積之和。當前9頁，總共30頁。4.2.2幾何參數(shù)的術語1.輪廓峰和輪廓谷輪廓峰是指連接(輪廓和X軸)兩相鄰交點向外(從材料到周圍介質)的輪廓部分。輪廓谷是指連接兩相鄰交點向內(從周圍介質到材料)的輪廓部分。2.輪廓單元：指輪廓峰和輪廓谷的組合。3.輪廓峰高Zp和輪廓谷深Zv輪廓峰高Zp則是輪廓最高點距X軸線的距離。輪廓谷深Zv則是X軸線與輪廓谷最低點之間的距離。4.輪廓單元的高度Zt：指一個輪廓單元的峰高和谷深之和。5.輪廓單元的寬度Xs：指X軸線與輪廓單元相交線段的長度。6.在水平位置c上輪廓的實體材料長度Ml(c)在一個給定水平位置c上用一條平行于X軸的線與輪廓單元相截所獲得的各段截線長度之和。當前10頁，總共30頁。4.2.3評定參數(shù)1.高度參數(shù)⑴輪廓的算術平均偏差Ra：在一個取樣長度內縱坐標值Z(x)絕對值的算術平均值

。當前11頁，總共30頁。⑵輪廓的最大高度Rz

在一個取樣長度內，最大輪廓峰高Rp和最大輪廓谷深Rv之和的高度。

用公式表示為Rz=Rp+Rv

當前12頁，總共30頁。2.間距參數(shù)輪廓單元的平均寬度RSm：指在一個取樣長度內輪廓單元寬度Xs的平均值。當前13頁，總共30頁。3.曲線和相關參數(shù)⑴輪廓的支承長度率Rmr(c)指在給定水平位置上輪廓的實體材料長度與評定長度的比率。用公式表示為⑵輪廓的支承長度率曲線是表示輪廓支承率隨水平位置而變的關系曲線。當前14頁，總共30頁。4.3表面粗糙度的選用4.3.1表面粗糙度評定參數(shù)的選擇在表面粗糙度的評定參數(shù)中，Ra、Rz兩個高度參數(shù)為基本參數(shù)，RSm、Rmr(c)為附加參數(shù)。(1)如果沒有特殊要求，一般僅選用高度參數(shù)。推薦優(yōu)先選用Ra值，但以下情況不宜選用Ra。①當表面過于粗糙(Ra＞6.3μm)或太光滑(Ra＜0.025μm)時，可選用Rz。②當零件材料較軟時，不能選用Ra。③如果測量面積很小，可以選用Rz值。(2)當表面有特殊功能要求時，為了保證功能要求，提高產品質量，這時可以同時選用幾個參數(shù)綜合控制表面質量。①當表面要求耐磨時，可以選用Ra、Rz和Rmr(c)。②當表面要求承受交變應力時，可以選用Rz和Rmr(c)。③當表面著重要求外觀質量和可漆性，可選用Ra和RSm。當前15頁，總共30頁。(1)同一零件上，工作表面的粗糙度參數(shù)值小于非工作表面的粗糙度參數(shù)值。⑵摩擦表面比非摩擦表面的粗糙度參數(shù)值要小；滾動摩擦表面比滑動摩擦表面的粗糙度參數(shù)值要??；運動速度高、單位壓力大的摩擦表面，應比運動速度低、單位壓力小的摩擦表面的粗糙度參數(shù)值要小。⑶受循環(huán)載荷的表面及易引起應力集中的部分(如圓角、溝槽)，表面粗糙度參數(shù)值要小。⑷配合性質要求高的結合表面，配合間隙小的配合表面以及要求連接可靠、受重載的過盈配合表面等，都應取較小的粗糙度參數(shù)值。⑸配合性質相同，零件尺寸愈小則表面粗糙度參數(shù)值應愈?。煌痪鹊燃?，小尺寸比大尺寸、軸比孔的表面粗糙度參數(shù)值要小。⑹在機械加工中，零件同一表面的尺寸公差、表面形狀公差要求較高時（精度高），表面粗糙度的要求也高。4.3.2表面粗糙度評定參數(shù)允許值的選擇選擇準則是重點當前16頁，總共30頁。4.4.1表面結構的符號和代號4.4表面結構符號、代號及其注法

當前17頁，總共30頁。表面結構完整圖形符號的組成

(1)位置a，注寫表面結構的單一要求。標注表面結構參數(shù)代號、極限值和傳輸帶或取樣長度。為了避免誤解，在參數(shù)代號和極限值間應插入空格。傳輸帶或取樣長度后應有一斜線“/”，之后是表面結構參數(shù)代號，最后是數(shù)值。(2)位置a和b，注寫兩個或多個表面結構要求。在位置a注寫第一個表面結構要求，方法同(1)。在位置b注寫第二個表面結構要求。如果要注寫第三個或更多個表面結構要求，圖形符號應在垂直方向擴大，以空出足夠的空間。擴大圖形符號時，a和b的位置隨之上移。(3)位置c，注寫加工方法。注寫加工方法、表面處理、涂層或其他加工工藝要求等。如車、磨、鍍等加工方法。(4)位置d，注寫表面紋理和方向。注寫所要求的表面紋理和紋理的方向，如“＝”、“X”、“M”等。(5)位置e，注寫加工余量。當前18頁，總共30頁。1、表面結構符號、代號的標注位置與方向總的原則是使表面結構的注寫和讀取方向與尺寸的注寫和讀取方向一致。⑴標注在輪廓線上或指引線上其符號應從材料外指向并接觸表面。必要時，表面結構符號也可用帶箭頭或黑點的指引線引出標注。4.4.2表面結構要求在圖樣中的注法當前19頁，總共30頁。⑵標注在特征尺寸的尺寸線上⑶標注在形位公差的框格上當前20頁，總共30頁。⑷標注在延長線上⑸標注在圓柱和棱柱表面上當前21頁，總共30頁。2．表面結構要求的簡化注法1）有相同表面結構要求的簡化注法其表面結構要求可統(tǒng)一標注在圖樣的標題欄附近。當前22頁，總共30頁。2）多個表面有共同要求的注法(1)用帶字母的完整符號的簡化注法?？捎脦ё帜傅耐暾?，以等式的形式，在圖形或標題欄附近，對有相同表面結構要求的表面進行簡化標注。(2)只用表面結構符號的簡化注法?？捎没痉柡蛿U展符號，以等式的形式給出對多個表面共同的表面結構要求。當前23頁，總共30頁。4.5表面粗糙度的檢測表面粗糙度的評定，有定性及定量兩種方法。定性：主要借助于表面粗糙度樣塊或放大鏡、顯微鏡，根據(jù)檢驗者的目測或感觸，通過比較的方法來判斷被測零件的表面粗糙度。定量：借助于各種檢驗儀器，準確的測出被測表面粗糙度的具體參數(shù)值。1．比較法將被測表面與已知高度參數(shù)的表面粗糙度樣板相比較，從而估計出被測表面粗糙度。比較法只能檢測算術平均偏差Ra。當前24頁，總共30頁。2．光切法光切法是應用光切原理來測量表面粗糙度的一種測量方法。適宜測量用車、銑、刨等加工方法所加工的金屬零件的平面或外圓表面。光切法主要用于測量輪廓的最大高度Rz值，測量范圍為0.5~60μm當前25頁，總共30頁。3．針描法是一種接觸式測量表面粗糙度的方法.適宜于測量Ra值在0.025～6.3μm的表面，也可用于測量Rz值。當前26頁，總共30頁。4．干涉法干涉法是利用光波干涉原理來測量表面粗糙度的一種測量方法。干涉法通常用于測量表面粗糙度參數(shù)Rz值，范圍為0.025～0.8μm5．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，取得被測表面的復印模型，放在顯微鏡上間接地測量被檢驗表面的粗糙度。當前27頁，總共30頁。小結本章主要介紹了表面粗糙度的概念，表面粗糙度的國家標準、參數(shù)的選擇、標注及檢測方法。表面粗糙度參數(shù)的選擇包括參數(shù)及參數(shù)值的選擇。高度參數(shù)主要有輪廓的算術平均偏差Ra和輪廓的最大高度Rz是本章的重點。參數(shù)的選擇既要滿足零件的功能要求，又要考慮經(jīng)濟性，一般采用類比法。當前28頁，總共30頁。將下列要求標注在圖上，零件的加工均采用去除材料的方法。

(1)直徑為φ50mm的圓柱外表面粗糙度Ra的上限值為3.2μm。

(2)左端而的表面粗糙度Ra的上限值為1.6μm。

(3)直徑為φ50mm的圓柱右端面的表面粗糙度Ra的上限值為1.6μm。

(4)內孔表面粗糙度Ra的上限值為0.4μm。

(5)螺紋工作面的表面粗糙度Rz的最大值為1.6μm，最小值為0.8μm。