表面粗糙度基礎(chǔ)知識

表面粗糙度基礎(chǔ)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、接觸剛度與抗疲勞能力都有影響。Roughness,animportantindexofsurfacequalityofcomponent,reflectsthemachiningqualityofcomponentandaffectsthefittingproperty,wearability,anti-corrosion,tightness,rigidityandanti-fatiguecapabilityofcomponent.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)Definitionandparameterofroughness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oCausedbymachiningandotherfactors.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)語與定義Table1:termsanddefinition2表面粗糙度的基本符號與含義基本符號basicsign表示表面可用任何方法獲得，當(dāng)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，僅適用簡化代號標注。Thissignmeansthattheroughnesscanbefinishedbyanymanufacturingmethod,whilewithoutvalueorspecification(eg.surfacetreatment,localheattreatment),onlybasicsigncanbeused.其他符號othersigns在基本符號的基礎(chǔ)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：Basicsignswithlinesaddedmeansroughnesswithspecification,asfollowing:表1：表面粗糙度符號與含義table1:SignsandmeaningsS/NSignMeaningRemarks1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。Removethematerialonthesurfaceofcomponentbyturning,milling,drilling,shearing,polishing,EDM,gascutting,corrosion,etc.2d表示表面用不去除材料的方法獲得，如鑄造、鍛造、沖壓變形、熱軋、冷軋、粉末冶金等方法，或表示保持原供應(yīng)狀態(tài)的表面Withoutmaterialremovalofcomponent,suchascastings,forging,punching,hot-rolling,cold-rolling,powdermetallurgy,orthesuppliedconditiontobemaintained.3寸J~用于標注相關(guān)的參數(shù)和說明Markrelativeparametersandspecifications4\/\//表示所有表面具有相同的表面粗糙度要求Allsurfaceswithsameroughnessrequirements標注參數(shù)說明specificationofparameter表面粗糙度的參數(shù)標注如markingparameterasfollowing:其中：a1,a2:表面粗糙度高度參數(shù)代號與數(shù)值b:加工要求,如鍍覆、涂覆、表面處理與其他說明c:取樣長度或波紋度出加工紋理方向。:加工余量f:粗糙度間距參數(shù)值或輪廓支承長度率Where:a1,a2representbrepresentsmachiningrequirements,suchasplating,coating,surfacetreatmentandotherspecification.crepresentssamplinglengthandwavinessdrepresentsmachininggraindirectionerepresentsmachiningallowancef3表面粗糙度與尺寸公差等級的關(guān)系ROUGHNESS&TOLERANCEGRADE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(yīng)變化，尺寸越大，零件的公差值越大，相應(yīng)的表面粗糙度越低。如下表所示：Theroughnessandtolerancegradeofcomponentchangewithits

dimension,thebiggerthedimension,thebiggerthetolerance,thepoorertheroughness,asfollowing:表2：表面粗糙度與尺寸公差等級Table2:roughnessandtolerancegrade尺寸公差等級（IT）基本尺寸basicdimension>6-10>10?18>18?30>30?50>50?80>80?120>120?180>180?250表面粗糙度數(shù)值］7a不大于/umroughnessnotmorethan/om60.20.40.870.81.680.81.691.63.2101.63.26.3111.63.26.3123.26.34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：Formachining,differentmachiningmethodsgetdifferentmachiningaccuracyandroughness;followingisatableofmachiningmethodandreachedroughness:表3：各種加工方法所能達到的表面粗糙度

Table3:machiningmethodandtheroughness加工方法machiningmethodroughnessRa/gm備注remarks自動氣割、帶鋸、圓盤鋸隔斷50?12.5切斷車turning50?12.5銑milling25?12.5砂輪abrasivedisc3.2?1.6車削外圓ODturning粗車roughturning12.5?3.2半精車semi-finishturning金屬metal6.3?3.2非金屬nonmetal3.2?1.6精車finishturning金屬metal3.2?10.8非金屬nonmetal1.6?0.4

精密車或金剛石車金屬metal0.8?0.2非金屬nonmetal0.4?0.1車削端面Endturning粗車roughturning12.5?6.3半精車semi-finishturning金屬metal6.3?3.2非金屬nonmetal6.3?1.6精車finishturning金屬metal6.3?1.6非金屬nonmetal6.3?1.6切槽Grooving一次行程12.5二次行程6.3?3.2高速車削High-speedturning0.8?0.2鉆Drilling珈15mm6.3?3.2甲15mm25?6.3擴孔Counterbore粗finish12.5?6.3精finish6.3?1.6锪倒角（孔）3.2?1.6锪平面6.3?3.2鏜孔Holeboring粗鏜roughboring12.5?6.3半精鏜semi-finishboring金屬metal6.3?3.2非金屬nonmetal6.3?1.6精鏜finishboring金屬metal3.2?0.8非金屬nonmetal1.6?0.4精密鏜或金剛石鏜金屬metal0.8?0.2高速鏜High-speedboring0.5?0.2鉸孔Reaming半精鉸（一次鉸）Semi-finishreaming鋼steel6.3?3.2黃銅brass6.3?1.6精鉸Finishreaming鑄鐵castiron3.2?0.8鋼、輕合金steel,1.6?0.8黃銅、青銅brass,bronze0.8?0.4圓柱銑刀銑削Cylindermillingcutter粗rough12.5?3.2精finish3.2?0.8端面銑刀銑削Endmillingcutter粗rough12.5?3.2精finish3.2?0.4高速銑削High-speedmilling粗rough1.6?0.8精finish0.4?0.2刨削shaping粗rough12.5?6.3精finish3.2?1.6槽的表面groovesurface6.3?3.2插slotting粗rough25?12.5精finish6.3?1.6拉削broaching精finish1.6?0.4外圓磨半精semi-finish6.3?0.8

Externalgrinding精finish0.8?0.2精密precision0.2?0.1精密、超精密precision,super-precision0.05?0.025鏡面磨削<0.050平面磨Surfacegrinding精finish0.8?0.4精密precision0.2?0.05珩磨honing粗（一次加工）rough0.8?0.2精、精密finish,precision0.2?0.025拋光polishing精finish0.8?0.1精密precision0.1?0.025砂帶拋光abrasivebandpolishing0.2?0.1砂布拋光abrasiveclothpolishing1.6?0.1電拋光electricpolishing1.6?0.012New螺紋加工Threadmachining板牙、絲錐die,tap3.2?0.8車刀或梳齒刀、銑turningtoolorbroach,milling6.3?0.8磨grinding0.8?0.2滾軋搓絲threadrolling1.6?0.8滾絲1.6?0.2齒輪加工Gearmachining切削cutting粗滾3.2?1.6精滾1.6?0.8精插finishslotting1.6?0.8精刨finishshaping3.2?0.8拉broaching3.2?1.6剃0.8?0.2磨grinding0.8?0.1研磨lapping0.4?0.2滾軋熱軋hotrolling0.8?0.4冷軋coldrolling0.2?0.1刮scraping粗rough3.2?0.8精finish0.4?0.05滾壓加工rolling0.4?0.05鏗刀修鏗file12.5?0.8砂輪清理abrasivedisc50?6.35影響表面粗糙度的因素與糾正措施影響表面粗糙度的因素factorsthataffectthesurfaceroughness影響表面粗糙度的因素主要有以下幾個方面:殘留面積residualarea理論殘留面積高度是由刀具相對于工件表面的運動軌跡所形成，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。鱗刺scalyburr在低速與中等速度下，用高速鋼、硬質(zhì)合金與陶瓷刀片切削塑性材料（低中碳鋼、鉻鋼不銹鋼、鋁合金與純銅）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與金相組織有。Inlowandmediumspeed,cuttingplasticmaterial（low-mediumcarbonsteel,chromiumstainlesssteel,aluminumalloyandfinecopper）withHSS,hardalloyandceramicinsert,therewillbescalyburronthemachinedsurface;theroughnessvaluewillbelarger.Thescalyburrconnectswiththecuttingspeedandpropertyandmetallographicstructureofthematerial.5.1.3積屑瘤當(dāng)切削鋼、鋼合金、鋁合金等塑性材料時，常會在靠近刀刃與刀尖的前刀面上產(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，積屑瘤會伸出刀刃與刀尖之外，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(fù)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。5.1.4切削過程中的變形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(dǎo)軌面的形狀誤差與潤滑狀況不好，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?xí)T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(dāng)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；工件workpiece應(yīng)有適宜的金相組織，如低碳鋼、低碳合金鋼應(yīng)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(yīng)有粒狀珠光體Theworkpieceshouldbewithmatchedmetallographicstructure,forexample,lowcarbonsteel,lowcarbonalloysteelshouldbewithferriteandmartensite,sorbiteorpearlite,highcarbonsteelandhighalloysteelshouldbewithpearlite.加工中碳鋼或中碳合金鋼時，若采用較高的切削速度，應(yīng)有粒狀珠光體，若用較低的切削速度，應(yīng)為片狀珠光體；Formachiningofmediumcarbonsteelormediumcarbonalloysteel,thereshouldbepearliteinhighcuttingspeed,whileinlowcuttingspeed,pearlite.合金元素中碳化物的分布要細而均勻；易切鋼中應(yīng)含有硫、鉛等元素等；Thedistributionofcarbideinalloyelementshouldbefineandeven;thefree-cuttingsteelshouldcontainsulfur,leadelement.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；Thermalrefiningtheworkpiecetoimprovethehardnessandreducetheplasticity,andcutdownthedimensionofgraphiteincastingsteel.切削條件cuttingcondition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；Machiningtheplasticmaterialathighcuttingspeed,adoptthecuttingoil,improvetheaccuracyofmachine,strengthentherigidityoft