機(jī)械精度設(shè)計(jì)與檢測(cè)-第05章-表面粗糙度

機(jī)械精度設(shè)計(jì)與檢測(cè)_第05章_表面粗糙度第一頁(yè)，共69頁(yè)。本章重點(diǎn)

表面粗糙度的術(shù)語(yǔ)、定義、標(biāo)注及測(cè)量方法本章內(nèi)容5.1表面粗糙度概述

5.2表面粗糙度的評(píng)定

5.3表面粗糙度的符號(hào)、代號(hào)及其標(biāo)注

5.4表面粗糙度的選用

5.5表面粗糙度的測(cè)量及量具量?jī)x第二頁(yè)，共69頁(yè)。5.1表面粗糙度概述第三頁(yè)，共69頁(yè)。表面粗糙度：切削加工時(shí)，由于振動(dòng)，刀痕及刀具與零件之間的摩擦，在制造的零件表面不可避免的產(chǎn)生一些微小的峰谷。零件表面上這些微小的峰谷的高低程度就稱為表面粗糙度。粗加工后的表面用肉眼就能看到，精加工后的表面用放大鏡或顯微鏡仍能觀察到。從相反概念的角度表面粗糙度也可以稱為表面光潔度。5.1表面粗糙度概述第四頁(yè)，共69頁(yè)。

實(shí)際上，一個(gè)完工零件的實(shí)際表面狀態(tài)是極其復(fù)雜的，一般包括表面粗糙度、表面波度和幾何形狀誤差等。5.1表面粗糙度概述第五頁(yè)，共69頁(yè)。表面幾何形狀誤差(宏觀幾何形狀誤差)表面粗糙度表面波度(中間幾何形狀誤差)按波距大小(相鄰兩波峰或相鄰兩波谷之間的距離)來(lái)劃分

波距小于lmm的微觀幾何形狀誤差波距在l～10mm的并呈周期性變化的幾何形狀誤差波距大于10mm的并無(wú)明顯周期性變化5.1表面粗糙度概述第六頁(yè)，共69頁(yè)。

表面粗糙度對(duì)零件的使用性能有著重要的影響，尤其對(duì)在高溫、高速、高壓條件下的機(jī)器(儀器)零件影響更大。它主要影響零件的摩擦磨損、配合性質(zhì)、抗疲勞強(qiáng)度和密封性等。5.1表面粗糙度概述第七頁(yè)，共69頁(yè)。

因此，表面粗糙度在零件幾何精度設(shè)計(jì)中是必不可少的，作為零件質(zhì)量評(píng)定指標(biāo)是十分重要的。

5.1表面粗糙度概述第八頁(yè)，共69頁(yè)。GB/T3053—2009表面粗糙度國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)構(gòu)成：產(chǎn)品幾何技術(shù)規(guī)范表面結(jié)構(gòu)輪廓法表面結(jié)構(gòu)的術(shù)語(yǔ)、定義及參數(shù)GB/T1031-2009表面粗糙度參數(shù)及其數(shù)值GB/T131-2006機(jī)械制圖表面粗糙度符號(hào)代號(hào)及其標(biāo)注5.1表面粗糙度概述第九頁(yè)，共69頁(yè)。5.2表面粗糙度的評(píng)定第十頁(yè)，共69頁(yè)。5.2表面粗糙度的評(píng)定5.2.1評(píng)定表面粗糙度的幾個(gè)術(shù)語(yǔ)和定義

5.1.2表面粗糙度的評(píng)定參數(shù)第十一頁(yè)，共69頁(yè)。5.2.1評(píng)定表面粗糙度的術(shù)語(yǔ)和定義

介紹GB/T3505-2000規(guī)定的與評(píng)定表面粗糙度有關(guān)的部分術(shù)語(yǔ)和定義。

部分術(shù)語(yǔ)輪廓濾波器坐標(biāo)系表面輪廓原始輪廓粗糙度輪廓取樣長(zhǎng)度評(píng)定長(zhǎng)度中線粗糙度輪廓中線輪廓峰輪廓谷高度和間距辨別力輪廓單元縱坐標(biāo)值實(shí)體材料長(zhǎng)度第十二頁(yè)，共69頁(yè)。1.輪廓濾波器（pro）λs濾波器（λspro）λc濾波器（λcpro）λf濾波器（λfpro）

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。

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。

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。把輪廓分成長(zhǎng)波和短波的濾波器。因?yàn)樵驾喞写植诙容喞?、波紋度輪廓和波長(zhǎng)更長(zhǎng)的表面形狀誤差輪廓5.2.1評(píng)定表面粗糙度的術(shù)語(yǔ)和定義第十三頁(yè)，共69頁(yè)。

圖5-1粗糙度和波紋度輪廓的傳輸特性5.2.1評(píng)定表面粗糙度的術(shù)語(yǔ)和定義第十四頁(yè)，共69頁(yè)。4．原始輪廓（primaryprofile）在應(yīng)用短波濾波器λs之后的總的輪廓。它是評(píng)定原始輪廓參數(shù)的基礎(chǔ)。5．粗糙度輪廓（roughnessprofile）對(duì)原始輪廓采用λc濾波器抑制長(zhǎng)波成分以后形成的輪廓。這是故意修正的輪廓。它的頻帶寬是由λs和λc濾波器來(lái)限制的。它是評(píng)定粗糙度輪廓參數(shù)的基礎(chǔ)。5.2.1評(píng)定表面粗糙度的術(shù)語(yǔ)和定義第十五頁(yè)，共69頁(yè)。

是指用來(lái)判別被評(píng)定輪廓的不規(guī)則（粗糙）特征的X軸向上的長(zhǎng)度。在取樣長(zhǎng)度內(nèi)一般應(yīng)包含有五個(gè)以上的峰谷，取樣長(zhǎng)度lr的方向與輪廓走向一致。規(guī)定取樣長(zhǎng)度的目的主要是為了限制和減弱表面波度對(duì)測(cè)量結(jié)果的影響。

6．取樣長(zhǎng)度lr(Samplinglength)5.2.1評(píng)定表面粗糙度的術(shù)語(yǔ)和定義第十六頁(yè)，共69頁(yè)。表5-1取樣長(zhǎng)度標(biāo)準(zhǔn)值

mm2582.50.80.250.08lr表5-2

lr和ln0.41.254.012.540.00.080.250.82.58.0≥0.025~0.10>0.10~0.50>0.50~10.0>10.0~50.0>50.0~320≥0.008~0.02>0.02~0.10>0.10~2.0>2.0~10.0>10.0~80ln/μmlr/μmRz/μmRa/μm

一般情況下，在測(cè)量不同的表面粗糙度參數(shù)時(shí)，推薦按表5-2選取對(duì)應(yīng)的取樣長(zhǎng)度值，此時(shí)取樣長(zhǎng)度值在標(biāo)注中可省略。5.2.1評(píng)定表面粗糙度的術(shù)語(yǔ)和定義第十七頁(yè)，共69頁(yè)。7.評(píng)定長(zhǎng)度ln(Evaluationlength)

是指用于判別被評(píng)定輪廓的x方向上的長(zhǎng)度。它可包括幾個(gè)取樣長(zhǎng)度，一般為5個(gè)，即ln＝5lr

；對(duì)均勻件好的表面，可少于5個(gè)，反之可多于5個(gè)。5.2.1評(píng)定表面粗糙度的術(shù)語(yǔ)和定義第十八頁(yè)，共69頁(yè)。8．中線（meanlines）

具有幾何輪廓形狀并劃分輪廓的基準(zhǔn)線。5.2.1評(píng)定表面粗糙度的術(shù)語(yǔ)和定義第十九頁(yè)，共69頁(yè)。

9．粗糙度輪廓中線（meanlinesfortheroughnessprofile）用輪廓濾波器λc抑制了長(zhǎng)波輪廓成分相對(duì)應(yīng)的中線。根據(jù)建立中線的方法不同，中線有以下兩種：5.2.1評(píng)定表面粗糙度的術(shù)語(yǔ)和定義第二十頁(yè)，共69頁(yè)。（1）輪廓最小二乘中線（leastsquareameanlineoftheprofile）：在取樣長(zhǎng)度內(nèi)，使輪廓線上各點(diǎn)到該線的縱坐標(biāo)值Z(x)的平方和最小。5.2.1評(píng)定表面粗糙度的術(shù)語(yǔ)和定義第二十一頁(yè)，共69頁(yè)。（2）輪廓算術(shù)平均中線（arithmeticalmeanlineoftheprofile）：在取樣長(zhǎng)度內(nèi)，與輪廓走向一致，并將輪廓?jiǎng)澐譃樯稀⑾聝刹糠置娣e相等的基準(zhǔn)線，即5.2.1評(píng)定表面粗糙度的術(shù)語(yǔ)和定義第二十二頁(yè)，共69頁(yè)。

顯然，對(duì)于一個(gè)實(shí)際輪廓，其最小二乘中線是唯一的，而一般情況下，算術(shù)平均中線不是唯一的。5.2.1評(píng)定表面粗糙度的術(shù)語(yǔ)和定義第二十三頁(yè)，共69頁(yè)。10．輪廓峰（pro）連接（輪廓和X軸）兩相鄰交點(diǎn)向外（從材料到周圍介質(zhì)）的輪廓部分。11．輪廓谷（pro）

連接（輪廓和X軸）兩相鄰交點(diǎn)向內(nèi)（從周圍介質(zhì)到材料）的輪廓部分。5.2.1評(píng)定表面粗糙度的術(shù)語(yǔ)和定義第二十四頁(yè)，共69頁(yè)。12．高度和間距辨別力（heightand/orspacingdiscrimimation）應(yīng)計(jì)入被評(píng)定輪廓的輪廓峰和輪廓谷的最小高度和最小間距。在這里，最小高度通常用Rz或任一振幅參數(shù)的百分率表示，最小間距則以lr的百分率表示。13．輪廓單元（pro）輪廓峰和輪廓谷的組合。5.2.1評(píng)定表面粗糙度的術(shù)語(yǔ)和定義第二十五頁(yè)，共69頁(yè)。14．縱坐標(biāo)值Z(x)

(ordinatevalueZ(x))

被評(píng)定輪廓在任一位置距X軸的高度。若Z(x)是在X軸的下方視為負(fù)值，反之視為正值。15．在水平位置C上輪廓的實(shí)體材料長(zhǎng)度Ml(c)(materiallengthofprothelevelCMl(c))

在水平給定位置C上用一條平行于X軸的線與輪廓單元相截所得到的各段截線長(zhǎng)度之和。5.2.1評(píng)定表面粗糙度的術(shù)語(yǔ)和定義第二十六頁(yè)，共69頁(yè)。

GB/T3505-2009中規(guī)定的有關(guān)評(píng)定表面粗糙度的參數(shù)有幅度參數(shù)（Z軸方向）9項(xiàng)、間距參數(shù)（X軸方向）1項(xiàng)、混合參數(shù)1項(xiàng)以及曲線和相關(guān)參數(shù)5項(xiàng)，共4大類16項(xiàng)。這里選擇介紹下面幾種，這幾種評(píng)定參數(shù)有的已在GB/T3505-1983中出現(xiàn)過(guò)。5.2.1評(píng)定表面粗糙度的術(shù)語(yǔ)和定義第二十七頁(yè)，共69頁(yè)。

（1）評(píng)定輪廓的算術(shù)平均偏差Ra（arithmeticalmeandeviationoftheassessedRa）在一個(gè)取樣長(zhǎng)度內(nèi)，縱坐標(biāo)Z(x)絕對(duì)值的算術(shù)平均值。5.2.2表面粗糙度的評(píng)定參數(shù)(幅度參數(shù))第二十八頁(yè)，共69頁(yè)。

（2）輪廓的最大高度Rz（maximumheightofprofileRz）在一個(gè)取樣長(zhǎng)度內(nèi)，最大輪廓峰高Zp與最大谷深Zv之和的高度。5.2.2表面粗糙度的評(píng)定參數(shù)(幅度參數(shù))第二十九頁(yè)，共69頁(yè)。（3）輪廓單元的平均線高度RC

（meanheightofproRC）在一個(gè)取樣長(zhǎng)度內(nèi)輪廓單元高度Zt的平均值。5.2.2表面粗糙度的評(píng)定參數(shù)(幅度參數(shù))第三十頁(yè)，共69頁(yè)。

選擇此參數(shù)需要注意“高度和間距辨別力”。除非另有規(guī)定，省略標(biāo)注的高度分辨力應(yīng)為RZ的10%，間距分辨力為lr的1%，此兩條件需同時(shí)滿足。5.2.2表面粗糙度的評(píng)定參數(shù)(幅度參數(shù))第三十一頁(yè)，共69頁(yè)。

輪廓單元的平均寬度RSm

（meanwidthoftheproRSm）在一個(gè)取樣長(zhǎng)度內(nèi)輪廓單元寬度Xs的平均值。

同理，選擇此參數(shù)也需要注意“高度和間距分辨力”。條件與Rc相同。5.2.2表面粗糙度的評(píng)定參數(shù)(間距參數(shù))第三十二頁(yè)，共69頁(yè)。輪廓的支撐長(zhǎng)度率

Rmr(c)(materialratiooftheprofileRmr(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)度之比。即：

這里應(yīng)指出的是，此參數(shù)是在評(píng)定長(zhǎng)度而不是在取樣長(zhǎng)度上定義的，因?yàn)檫@樣提供的曲線和相關(guān)參數(shù)更穩(wěn)定。5.2.2表面粗糙度的評(píng)定參數(shù)(曲線和相關(guān)參數(shù))第三十三頁(yè)，共69頁(yè)。

GB/T3505-2009所規(guī)定的所有表面粗糙度評(píng)定參數(shù)，在實(shí)際中根據(jù)需要選用，但幅度參數(shù)Ra或（和）Rz是必須標(biāo)注的。從Ra和Rz的定義可以看出，Ra所反映的輪廓信息量比Rz要多，所以Ra參數(shù)是首選。如果零件表面有密封性和耐磨性要求，則還要考慮間距參數(shù)或曲線和相關(guān)參數(shù)。5.2.2表面粗糙度的評(píng)定參數(shù)(曲線和相關(guān)參數(shù))第三十四頁(yè)，共69頁(yè)。5.3表面粗糙度符號(hào)、代號(hào)及其標(biāo)注

第三十五頁(yè)，共69頁(yè)。5.3表面粗糙度的符號(hào)、代號(hào)及其標(biāo)注5.3.1表面粗糙度的符號(hào)

5.3.2表面粗糙度的代號(hào)

5.3.3表面粗糙度的符號(hào)、代號(hào)在圖樣上的標(biāo)注示例第三十六頁(yè)，共69頁(yè)。

按GB/T131-2006，標(biāo)注的基本原則：在圖樣上表示表面粗糙度的符號(hào)時(shí)，需在圖樣上用細(xì)實(shí)線畫出。在同一個(gè)圖上，每個(gè)表面一般只標(biāo)注一次表面粗糙度代號(hào)。用不去除材料的方法獲得的或是保持原供應(yīng)狀況的表面，一般只標(biāo)注相應(yīng)的表

面粗糙符號(hào)。表面粗糙代號(hào)一般注在可見輪廓線、尺寸界線、引出線或它們的延長(zhǎng)線上。符號(hào)尖端從材料外指向表面。

第三十七頁(yè)，共69頁(yè)。

基本圖形符號(hào)表面粗糙度基本圖形符號(hào)如圖所示

（a）(b)(c)(d)(e)(f)第三十八頁(yè)，共69頁(yè)。表面粗糙度基本圖形符號(hào)的含義如下：(a)用任何方法獲得的表面；(b)用去除材料的方法獲得的表面，如車、銑、刨、磨、電火花等加工方法；(c)用不去除材料的方法獲得的表面，如鑄、鍛、軋等加工方法；(d)表示在圖樣某個(gè)視圖上構(gòu)成封閉輪廓的各表面有相同的表面結(jié)構(gòu)要求時(shí)，用任何方法獲得的表面；(e)表示在圖樣某個(gè)視圖上構(gòu)成封閉輪廓的各表面有相同的表面結(jié)構(gòu)要求時(shí)，用去除材料的方法獲得的表面；(f)表示在圖樣某個(gè)視圖上構(gòu)成封閉輪廓的各表面有相同的表面結(jié)構(gòu)要求時(shí)，用不去除材料的方法獲得的表面。第三十九頁(yè)，共69頁(yè)。

表面粗糙度代號(hào)是以表面粗糙度符號(hào)、參數(shù)、參數(shù)值及其它有關(guān)要求的標(biāo)注組合形成的。其表面特征各項(xiàng)規(guī)定的注寫位置如圖所示。a－傳輸帶、取樣長(zhǎng)度、表面結(jié)構(gòu)參數(shù)代號(hào)、極限值。（μm）；a和b－a處寫第一個(gè)表面結(jié)構(gòu)要求，b處寫第二個(gè)表面結(jié)構(gòu)要求；c－加工方法、表面處理、涂層或其它加工工藝要求；d－加工紋理方向及符號(hào)；e－加工余量(mm)；第四十頁(yè)，共69頁(yè)。符號(hào)說(shuō)明示意圖符號(hào)說(shuō)明示意圖=紋理平行于標(biāo)注代號(hào)的視圖的投影面C紋理呈近似同心圓⊥紋理垂直于標(biāo)注代號(hào)的視圖的投影面R紋理呈近似放射形╳紋理呈兩相交的方向P紋理無(wú)方向或呈凸起的細(xì)粒狀M紋理呈多方向加工紋理方向符號(hào)若表中所列符號(hào)不能清楚地表明所要求的紋理方向，應(yīng)在圖樣上用文字說(shuō)明5.3.2表面粗糙度的標(biāo)注第四十一頁(yè)，共69頁(yè)。第四十二頁(yè)，共69頁(yè)。第四十三頁(yè)，共69頁(yè)。在形位公差框格的上方第四十四頁(yè)，共69頁(yè)。

第四十五頁(yè)，共69頁(yè)。

零件表面粗糙度參數(shù)的選用，應(yīng)在滿足零件表面的功能要求，同時(shí)考慮工藝的可行性和經(jīng)濟(jì)性。表面粗糙度參數(shù)值選擇的合理與否，不僅對(duì)產(chǎn)品的使用性能有很大的影響，而且直接影響到產(chǎn)品的質(zhì)量和制造成本。

表面粗糙度的選擇包括參數(shù)項(xiàng)目和參數(shù)數(shù)值。5.4表面粗糙度的選用第四十六頁(yè)，共69頁(yè)。5.4表面粗糙度的選用5.4.1評(píng)定參數(shù)的選擇

5.4.2評(píng)定參數(shù)值的選用第四十七頁(yè)，共69頁(yè)。1.選擇要求表面粗糙度是一項(xiàng)重要的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，它的合理選用不僅影響產(chǎn)品的使用性能和壽命，而且直接關(guān)系到產(chǎn)品的質(zhì)量和經(jīng)濟(jì)效益等，所以在選擇表面粗糙度時(shí)，既要滿足零件表面的使用要求，也要考慮其經(jīng)濟(jì)合理性。2.考慮因素評(píng)定參數(shù)的選取，首先應(yīng)考慮對(duì)零件使用功能的要求，其次應(yīng)考慮檢測(cè)的方便性及儀器設(shè)備條件等因素。第四十八頁(yè)，共69頁(yè)。

在高度評(píng)定參數(shù)中，Ra

參數(shù)最常用，因?yàn)樗从齿喞畔⒆疃?，能較完整、全面地表達(dá)零件表面微觀幾何特征。國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)推薦：在常用數(shù)值（Ra0.025～6.3μm，Rz0.1～25μm）內(nèi)，應(yīng)優(yōu)先選用Ra參數(shù)。Ra參數(shù)通常采用電動(dòng)輪廓儀用針描法測(cè)量。5.4.1評(píng)定參數(shù)的選擇第四十九頁(yè)，共69頁(yè)。

Rz也是一個(gè)常用的基本評(píng)定參數(shù)。該參數(shù)直觀易測(cè)，用一般光學(xué)儀器，如雙管顯微鏡、干涉顯微鏡等，即可測(cè)得。但該參數(shù)通常反映輪廓的表面信息有限，不如Ra參數(shù)全面。5.4.1評(píng)定參數(shù)的選擇第五十頁(yè)，共69頁(yè)。

此外，對(duì)于儀表、軸承行業(yè)中的小零件，往往測(cè)量能夠長(zhǎng)度不是一個(gè)取樣長(zhǎng)度，也選用Rz參數(shù)。5.4.1評(píng)定參數(shù)的選擇第五十一頁(yè)，共69頁(yè)。

一般情況下，選用基本評(píng)定參數(shù)Ra或Rz控制表面粗糙程度即可滿足要求。但當(dāng)某些關(guān)鍵的主要表面有更多的功能要求時(shí)，如涂鍍性、抗腐蝕性、減小流體流動(dòng)摩擦阻力（如車身迎風(fēng)面）等，就需要加選RSm來(lái)控制間距的細(xì)密度。對(duì)表面耐磨性有較高要求時(shí)（如軸瓦、軸承、量具等）需要加選Rmr(c)來(lái)進(jìn)一步控制加工表面的特征質(zhì)量。5.4.1評(píng)定參數(shù)的選擇第五十二頁(yè)，共69頁(yè)。

在滿足功能性能要求的前提下，盡可能選用較大的粗糙度參數(shù)值。在工程實(shí)際中，由于表面粗糙度和功能的關(guān)系十分復(fù)雜，因而很難準(zhǔn)確地確定參數(shù)的允許值，在具體設(shè)計(jì)時(shí)，除有特殊要求的表面外，一般多采用經(jīng)驗(yàn)統(tǒng)計(jì)資料用類比法選取。第五十三頁(yè)，共69頁(yè)。

根據(jù)類比法初步確定表面粗糙度后，再對(duì)比工作條件做適當(dāng)調(diào)整。這時(shí)應(yīng)注意下述一些原則：

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。

第五十四頁(yè)，共69頁(yè)。2.摩擦表面比非摩擦表面的粗糙度參數(shù)值要小，滾動(dòng)摩擦表面滑動(dòng)摩擦表面的粗糙度參數(shù)值要??；運(yùn)動(dòng)速度高、單位壓力大的摩擦表面，應(yīng)比運(yùn)動(dòng)速度低、單位壓力小的摩擦表面的粗糙度參數(shù)值要小。第五十五頁(yè)，共69頁(yè)。3．受循環(huán)載荷的表面及易引起應(yīng)力集中的部分(如圓角、溝槽)，表面粗糙度參數(shù)值要小。5.4.2評(píng)定參數(shù)值的選用第五十六頁(yè)，共69頁(yè)。4．配合性質(zhì)要求高的結(jié)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(guò)盈配合表面等，都應(yīng)選取較小的粗糙度參數(shù)值。5.4.2評(píng)定參數(shù)值的選用第五十七頁(yè)，共69頁(yè)。5．配合性質(zhì)相同，零件尺寸愈小則表面粗糙度參數(shù)值應(yīng)愈??；同一精度等級(jí)，小尺寸比大尺寸、軸比孔的表面粗糙度參數(shù)值要小。第五十八頁(yè)，共69頁(yè)。6．要求防腐蝕、密封性能好，或者要求外表美觀的表面粗糙度數(shù)值應(yīng)較小。數(shù)控銑床第五十九頁(yè)，共69頁(yè)。7．凡有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)已對(duì)表面粗糙度要求作出規(guī)定（如與滾動(dòng)軸承配合的軸頸和外殼孔的表面粗糙度），則應(yīng)按該標(biāo)準(zhǔn)確定表面粗糙度參數(shù)值。

5.4.2評(píng)定參數(shù)值的選用第六十頁(yè)，共69頁(yè)。