表面粗糙度的檢驗

第三章外表粗糙度的檢驗第一節(jié)概 述一、零件外表構(gòu)造在機(jī)械加工過程中，由于刀具與工件的摩擦、切削的痕跡、切屑分別時塑性變形及工藝系統(tǒng)的誤差和振動等各種因素的影響，最終被加工件外表構(gòu)造是由宏觀的、微觀的和介于兩者之間的波浪度以及峰谷間3—1)。被加工零件外表上具有較小峰谷和間距所組成的微觀幾何外形特性稱為外表粗糙度。它是外表質(zhì)量的重要內(nèi)容之一，檢驗外表粗糙度工作越來越受到關(guān)注。3—1零件外表構(gòu)造零件外表構(gòu)造零件外表外表粗糙度外表波浪度外形誤差

外表特征圖形 主要產(chǎn)生緣由各種類型的外表構(gòu)造偏差疊加在一起而構(gòu)成的簡單外表工痕跡，如剪切、摩擦、裂屑、積屑的產(chǎn)生和脫落等主要是由加工機(jī)床系統(tǒng)振動在零件外表形成具有肯定周期起伏的外表力的變形等因素產(chǎn)生二、三類特性參數(shù)外表粗糙度的評定參數(shù)分成三類。〔1)高度特性參數(shù)。用以表示微觀輪廓外表波峰和波谷高度特性的一組粗糙度參數(shù)，如輪廓算術(shù)平均Ra、微觀不平度十點高度Rz、輪廓最大高度Ry間距參數(shù)。用以表示微觀輪廓外表間距特性的一組粗糙度參數(shù)，如輪廓的單峰平均間距S、輪廓微觀不平度的平均間距Sm、輪廓峰的密度D外形特性參數(shù)。用以表示微觀外表輪廓外形的一組粗糙度參數(shù)，如輪廓支承長度率Tp、輪廓的偏Sk、輪廓的均方根斜率△q標(biāo)注和評價外表粗糙度時，同一外表可以選擇一個或幾個粗糙度參數(shù)，如同時選擇Ra、Tp等。三、五個常用參數(shù)目的最常用的參數(shù)主要有Ra、Rz、Ry、Sm、和Tp五個參數(shù)。到底選擇一個或幾個參數(shù)來表達(dá)外表的微觀幾何外形特征，完全取決于對工件的性能要求和是否便于測量等方面的因素。對于測量人員來說，一定要分清楚各個參數(shù)的含義、區(qū)分、評價條件和應(yīng)用范圍，才能正確選擇測量方法和出具客觀真實的粗糙度測量結(jié)果。Ra(輪廓算術(shù)平均偏差)定義：在取樣長度內(nèi)，輪廓偏距確定值的算術(shù)平均值，如圖3—1所示。輪廓偏距是指輪廓上各點到中3—2yi)。參數(shù)Ra變化。Ra參數(shù)的缺點是獲得的測量結(jié)果為一個平均值，假設(shè)不借助測量儀器的輪廓曲線顯示或輸出數(shù)值，是很難推斷不同的輪廓外表峰谷特性的。Rz(微觀不平度十點高度)定義：在取樣長度內(nèi)，553—3所示。不同的標(biāo)準(zhǔn)對Rz的定義不同，為便于與其他的Rz區(qū)分，在測量儀器上和一些說明書中，將此處的RzRz(ISORz(ISORaRz微觀外表質(zhì)量的重要參數(shù)。RyRmax(輪廓最大峰谷高度)Ry的定義：在取樣長度內(nèi)，輪廓峰頂線和輪廓谷底線之間的距離。在其他一些國家的標(biāo)準(zhǔn)中RyRf、Rh、Rd.Rmax的定義：在評定長度內(nèi)，五個取樣長度中最大的一個輪廓高度。RyRmax3—4。在同一評定長度內(nèi)，RyRmaxRy谷，而缺乏之處在于最高的波峰可能在評定長度的起始處，最深的波谷可能在評定長度的完畢處，最高的波峰和波谷之間的關(guān)系更親熱。當(dāng)取樣長度等于評定長度時，RyRmaxRy廓的最大峰谷高度。Sm(輪廓微觀不平度的平均間距)定義：取樣長度內(nèi)，輪廓微觀不平度間距的平均值(見圖3—5)。S15．Tp(輪廓支承長度率)定義：輪廓支承長度與取樣長度L之比，即TP值是對應(yīng)于不同的水平截距CTp1承率，在未作特別說明的狀況下，Tp1Tp，GB／T3505—2023Tp觀支承率Tp1；Tpa為宏觀支承率(材料率)。宏觀支承率是指在調(diào)平外表上所測得的非濾波輪廓支承率，3—6PtPt廓的峰谷總高度。其次節(jié)參數(shù)值一、高度特性參數(shù)及其數(shù)值系列在常用的參數(shù)值范圍內(nèi)(Ra0．025—6．3μm，Rz0．100～25μm)推舉優(yōu)先選用Ra。1．Ra外表粗糙度Ra的數(shù)值與外表光滑度Ra3—2。3—2外表粗糙度RaRa值比照表(單位：μm)GB／T1031—1995GBl031—1968GB／T1031—1995GBl03l1968外表粗糙度外表光滑度外表粗糙度外表光滑度12級別極限值12級別極限值系列系列代號系列系列代號0．0081．000．010▽14≤0．011．25▽7>0．63～1．250．0121．600．0162．00．020▽13>0．01～0．022．5▽6>1．25～2．50．0253．200．0324．00．040▽12>0．02～0．045．0▽5>2．5～5．00．0506．30．0638．00．080▽11>0．04～0．0810．0▽4>5～100．10012．50．12516．00．160 ▽10 >0．08～0．16 20 ▽3 >10～200．20 250．25 320．32 ▽9 >0．16～0．32 40 ▽2 >20～400．40 500．50 600．63 ▽8 >0．32～0．63 80 ▽1 >40～800．80 100Rz外表粗糙度Rz的數(shù)值與外表光滑度Rz3—3。3—3外表粗糙度Rz值與外表光滑度Rz(單位：μm)GB／T1031—1995GBl031—1968GB／T1031—1995GBl03l1968外表粗糙度外表光滑度外表粗糙度外表光滑度第1 第2級別極限值12級別極限值系列系列代號系列系列代號0．0258．00．03210．0▽6>6．3～100．04012．50．050▽14<0．0516．00．06320▽5>10．0～200．080250．100▽13>0．05～0．1320．12540▽4>20～400．160500．20▽12>0．1～0．2630．2580▽3>40～800．321000．40▽11>0．2～0．41250．50160▽2>80～1600．632000．80▽10>0．4～0．82501．00320▽l>160～3201．254001．60▽9>0．8～1．65002．06302．58003．2▽8>1．6～3．210004．012505．016006．3▽7>3．2～6．3Ty3—4)3—4輪廓最大高度Ry(GB/T1031—1995)(單位：μm)二、附加的評定參數(shù)依據(jù)外表功能的需要，除外表粗糙度高度參數(shù)(Ra、Rz、Ry)外，可選用以下附加的評定參數(shù)。SmS(1)輪廓微觀不平度的平均間距一Sm。(2)輪廓的單峰平均間距一S。輪廓微觀不平度的平均間距S，和輪廓單峰平均間距S是反映外表微觀不平度橫向間距細(xì)密度的參數(shù)，Sm和S3—5，一般優(yōu)先選用系列值。表3—5Sm和S的數(shù)值GB/T1031—1995 (單位：mm)輪廓的單峰(谷)S的最小間距規(guī)定為取樣長度L1廓最大高度Ry的1R、Rz和Ry參數(shù)亦適用。Tp輪廓支承長度率Tp是表征外形特性的參數(shù)，是耐磨性的度量指標(biāo)。其參數(shù)值見表3—6。3—6輪廓支承長度率如的數(shù)值Tp(％) 10 15 20 25 30 40 50 60 70 80 90選用輪廓支承長度率參數(shù)時，必需同時給出輪廓水平截距C值，它可用微米或輪廓最大高度的百分?jǐn)?shù)3—7。3—7RyRyRy(％)54010501560207025803090三、外表粗糙度代號及標(biāo)注Ra3—8)Ra表3—8高度參數(shù)Ra的標(biāo)注 (單位：μm)代 號 意 義用任何方法獲得的外表粗糙度，Ra3．2μm用去除材料方法獲得的外表粗糙度，Ra3．2μm用不去除材料方法獲得的外表粗糙度，Ra3．2μm用去除材料方法獲得的外表粗糙度，Ra3．2μm，Ra1．6μmRzRy3—9)

代 號 意 義用任何方法獲得的外表粗糙度，Ra3．2μm用去除材料方法獲得的表而粗糙度，Ra3．2弘In用不去除材料方法獲得的表而粗糙度，Ra3．2μm用去除材料方法獲得的外表粗糙度，Ra3．2μm，Ra1．6μmRzRy注相應(yīng)的參數(shù)代號。表3—9高度參數(shù)Rz和Ry的標(biāo)注 (單位：μm)當(dāng)允許在外表粗糙度參數(shù)的全部實測值中超過規(guī)定值的個數(shù)少于總數(shù)的16％時，應(yīng)在圖樣上標(biāo)注外表粗糙度參數(shù)的上限值或下限值。當(dāng)要求在外表粗糙度參數(shù)的全部實測值中不得超過規(guī)定值時，應(yīng)在圖樣上標(biāo)注外表粗糙度參數(shù)的最大值或最小值。Sm(STp3—10。3—10間距參數(shù)Sm(S)和外形參數(shù)Tp3—7各參數(shù)的標(biāo)注位置3—11)3—11粗糙度標(biāo)注例如標(biāo)注例如標(biāo)注例如說明在符號長邊的橫線下面同時標(biāo)注取樣長度與輪廓支承長度Tp時，在Tp前加斜線，此時RaTp0．8mm在橫線上面同時注寫鍍層要求與獨立加工方法時按工藝挨次用斜線隔開，圖例60μm±5μmRa0．4／μm。在橫線上同時注寫化學(xué)處理與涂覆要求時，按工藝挨次用斜線隔分開，圖例表示化學(xué)氧化后，涂黑色AO4—9氨基烘干磁漆，使用于一般環(huán)境條件下，并按Ⅱ級外觀等級加工局部不鍍(涂)覆外表，可用粗點劃線畫出，同時在橫線上加以注明鍍(涂)覆外表不再進(jìn)展加工時，應(yīng)按圖例方法標(biāo)注。當(dāng)全部外表具有一樣的外表粗糙度要求時，可在符號上加畫一圓點表示。參考件給出的波浪度標(biāo)注注：Epct第三節(jié)檢驗方法與評定規(guī)章一、檢測程序外表粗糙度的檢驗方法分為。各種檢驗方法都有其優(yōu)點和局限性，具體選用哪種方法，取決于檢驗手段(人員、儀器、環(huán)境等)、檢驗精度和檢驗對象(工件)。外表粗糙度的3—123—13。3—12外表粗糙度的檢驗程序程序 檢驗方法 檢驗程序說明工件外表粗糙度比規(guī)定的粗糙度明顯地好，不需用更準(zhǔn)確的方法檢驗時，可用目測法檢驗判定；目測檢查比較檢查儀器測量

工件外表粗糙度比規(guī)定的粗糙度明顯地不好，不需用更準(zhǔn)確的方法檢驗時，可用目測法檢驗判定即可；工件外表存在著明顯影響外表功能的外表缺陷，選擇目測法檢驗判定。假設(shè)用目測檢查不能作出判定，可承受粗糙度比較樣塊用視覺和觸覺法及比較顯微鏡比較法判定。測量部位：通過目測檢查，對不均勻外表，在最有可能消滅粗糙度參數(shù)極限值的局部上進(jìn)行測量；對外表粗糙度均勻的外表，應(yīng)在幾個均布位置分別測量，至少測量3次；當(dāng)給定外表粗糙度參數(shù)上限或下限時，應(yīng)在外表粗糙度參數(shù)可能消滅最大值或最小值處測量；外表粗糙度參數(shù)注明是最大值的要求時，通常在外表，可3測量方向：圖樣或技術(shù)文件中規(guī)定測量方向時，按規(guī)定方向進(jìn)展測量；當(dāng)圖樣或技術(shù)文件中沒有指定方向時，則應(yīng)在能給出粗糙度參數(shù)最大值的方向測量，該方向垂直于被測外表的加工紋理方向；對無明顯加工紋理的外表，測量方向可以是任意的，—般可選擇幾個方向進(jìn)展測量，取其最大值作為粗糙度參數(shù)的數(shù)值。二、常用檢驗方法3—13。3—13檢驗外表粗糙度常用方法序 檢驗方號 法樣塊比1較法顯微鏡2比較法電動輪廓儀測量法光切顯微鏡測量法干預(yù)顯微鏡測量法激光測微儀測量法印模法

及范圍μmRa0．2～320Ra0．2～20Rz0．025～6．3Rz0．8～100RaRa0．01～0．32Rz0．4～320

說 明以外表粗糙度比較樣塊工作面上的粗糙度值為標(biāo)準(zhǔn)與被測外表進(jìn)展比較，來判定被測外表的粗糙度值是否符合規(guī)定；用樣塊進(jìn)展比較檢驗時，樣塊和被測外表的材質(zhì)、加工方法應(yīng)全都；樣塊比較法適用于生產(chǎn)現(xiàn)場將被測外表與外表粗糙度比較樣塊靠近在一起粗糙度值是否到達(dá)相應(yīng)樣塊的外表粗糙度值值是否符合規(guī)定行程的Ra值、這是Ra值測量最常用的方法?；蛘哂脙x器的記錄裝置，Ra或Rz量室但便攜式電動輪廓儀可在生產(chǎn)現(xiàn)場使用。光切顯微鏡(雙臂顯微鏡)是利用光切原理測量外表粗糙度的方法，從RzRy過測量描繪出輪廓圖像，再計算Ra值，因其方法較繁而不常用。必要時可將粗糙度輪廓圖像拍照下來評定。光切顯微鏡適用于計量室干預(yù)顯微鏡是利用川光波干預(yù)原理糙度的、被測外表有肯定的粗糙度就呈現(xiàn)出凸凹不平的峰谷狀干預(yù)條曲程度，即可計算出外表粗糙度的Rz值。必要時還可將干預(yù)條紋的峰谷拍照下來評定。干預(yù)法適用于周密加工的外表粗糙度測量。適用在計量室使用。激光圖譜比較法用激光測微儀的高度相干的激光束，以—定的角度照耀在被測外表激光圖譜相比較，來判定被測外表粗糙度值是否符合規(guī)定。激光光強(qiáng)比法利用光電轉(zhuǎn)換原理，將激光中心反射光和散射光的光能轉(zhuǎn)換為電能，標(biāo)定儀器，也是—種比較測量法。于不便于直接測量的簡單外表，如深孔和齒形面等。三、檢驗的根本原則測量方向規(guī)定測量方向的目的是由于加工外表上的加工紋理具有方向性，在不同的方向上，微小峰谷的凹凸、3—8所示，被測外表的加工痕跡相互平行，分別在a、b、c三個方向上測量，方向a垂直于外表的加工痕跡，方向b與加工痕跡成肯定的夾角，方向c與加工紋理平行。不難看出測量方向a上測得的粗糙度值能真實地反映被測外表的粗糙度。換言之，在未規(guī)定粗糙度的測量方向時，應(yīng)在垂直于外表加工痕跡的法向截面內(nèi)測量如圖3—8a方向。對于加工痕跡不明顯或不規(guī)章的外表，如研磨、噴研、電火花、腐蝕等加工的外表，應(yīng)選擇多個測量方向測量外表粗糙度，比較測量結(jié)果，取其中最大值作為評定被測外表的粗糙度值。測量部位被測量的外表輪廓可以看成是一個隨機(jī)輪廓，因而同一被測外表，在不同部位所測得的粗糙度值是不一樣的。為了使測得的外表粗糙度值能比較客觀地反映出整個被測外表，應(yīng)選擇幾個具有代表性的部位進(jìn)行測量。選取有代表性的測量部位時，應(yīng)留意以下幾點：外表缺陷。氣孔、銹蝕、碰傷、劃痕和毛刺等外表缺陷不應(yīng)計入粗糙度的評定，除非圖樣或技術(shù)文件中明確規(guī)定粗糙度包括外表缺陷。選擇有代表性的測量部位時，應(yīng)盡可能避開具有外表缺陷的部位。當(dāng)不能避開外表缺陷時，應(yīng)從粗糙度測量結(jié)果中去除外表缺陷的奉獻(xiàn)值。必要時，應(yīng)單獨規(guī)定外表缺陷的要求。和最差的測量部位測量外表粗糙度，取測量結(jié)果的平均值作為外表粗糙度的測量結(jié)果。當(dāng)外表加工痕跡的均勻性較差時，應(yīng)選擇多個測量部位進(jìn)展測量，并分別給出各個部位的測量結(jié)果，或取測量結(jié)果的平均值作為外表粗糙度的測量結(jié)果。位。取樣長度和評定長度的選擇工件外表的輪廓是一個隨機(jī)輪廓，要得到正確的粗糙度測量結(jié)果，必需按圖樣和技術(shù)文件中規(guī)定的取樣長度和評定長度測量外表粗糙度。當(dāng)未作明確規(guī)定時，應(yīng)依據(jù)被測外表的規(guī)定粗糙度值按表3—14選擇正確的取樣長度和評定長度。3—14取樣長度和評定長度的選擇由于加工外表的不均勻性，在評定外表粗糙度時，其評定長度應(yīng)依據(jù)不同的加工方法和相應(yīng)的取樣長度來確定。如被測外表均勻性較好，測量時可選用小于5／的評定長度值；均勻性較差時，可選用大于5／的評定長度。同一被測外表，取樣長度不—樣，所獲得的外表輪廓也不一樣。四、比較測量法比較測量外表粗糙度是生產(chǎn)中常用的方法，它是用外表粗糙度比較樣塊與被測外表比較，以推斷被測外表的粗糙度數(shù)值。盡管這種方法不夠嚴(yán)謹(jǐn)，但由于它具有測量便利、本錢低、對環(huán)境條件要求不高等特點，所以被廣泛用于生產(chǎn)現(xiàn)場檢驗一般外表的粗糙度。外表粗糙度比較樣塊是承受特定合金材料和加工方法，具有不同的外表粗糙值，通過觸覺和視覺與同其所表征的材質(zhì)和加工方法一樣的被測件外表作比較，以確定被測外表粗糙度值的比較測量器具。用比較法測量外表粗糙度時，主要依靠人的觸覺和視覺。觸覺就是用手指觸摸或劃過被測外表和粗糙度比較樣塊，依據(jù)手的感覺推斷被測外表與比較樣塊在峰谷高度和間距上的差異，并推斷被測外表粗糙度值是否合格。視覺比較就是用人的眼睛反復(fù)觀看比較被測外表和粗糙度比較樣塊間的加工痕跡異同，反光強(qiáng)弱，顏色差異，以判定被測外表的粗糙度值是否符合要求，必要時可借助比較顯微鏡、放大鏡進(jìn)展比較。應(yīng)當(dāng)注意的是反光強(qiáng)弱與被測外表的外形和材料有關(guān)，反光強(qiáng)，外表粗糙度不肯定就好，反光弱，外表粗糙度不肯定就差。留意事項：被測外表與粗糙度比較樣塊應(yīng)具有一樣的材質(zhì)。不同材質(zhì)外表的反光特性和手感的粗糙程度不一樣，假設(shè)用一個鋼質(zhì)的粗糙度比較樣塊與一個銅材的加工外表相比較，將會導(dǎo)致誤差較大的比較結(jié)果。車加工的外表粗糙度確定不能用一個磨加工的粗糙度比較樣塊去比較并得出比較結(jié)果。式等環(huán)境條件一樣。為了獲得誤差比較小的比較結(jié)果，或沒有比較樣塊時，一種較好的方法是將生產(chǎn)過程中的工件用外表粗糙度測量儀測量，選用一件或幾件經(jīng)儀器測量合格的工件作為被測外表的粗糙度比較樣件，用比較樣件來判定批量生產(chǎn)的工件外表粗糙度值是否合格。比較法測量外表粗糙度的優(yōu)點是操作便利，能較快地定性檢驗外表粗糙度，而且本錢低，對環(huán)境和儀限于Ra和Rz)由于不同的操作者對同一被測外表會得出不同的比較結(jié)果，就是同一個操作者在不同時間也會得出不同的比較結(jié)果，因此，對于要求給出準(zhǔn)確外表粗糙度數(shù)值的狀況，應(yīng)使用外表粗糙度測量儀測量外表粗糙度值。五、印模法印模法是用儀器間接測量法。對某些工件的內(nèi)外表，無法用比較法或儀器進(jìn)展測量評定時，應(yīng)用具有凝固快、滲透力強(qiáng)、收縮量小、可塑性好的某些材料，澆鑄或貼壓在被檢外表上，復(fù)制出被檢外表的粗糙度輪廓的印模，然后用儀器常用光切顯微鏡)進(jìn)展測量，以評定被檢外表粗糙度值是否符合規(guī)定。由于各種印模的材料有肯定的收縮率，評定時要考慮各種印模材料的修正系數(shù)，具體數(shù)值可通過試驗確定。印模材料還應(yīng)有肯定的強(qiáng)度和硬度，同時對被檢外表不應(yīng)有腐蝕和損傷。常用印模材料和印制方法及修正系數(shù)3—15。印模材料印制方3—15法常用印模材料和印制方法適用范圍/μm修正系數(shù)賽璐珞(醋酸纖維)或有機(jī)玻璃取10mmX40mmX2mm的賽璐珞片，放人丙酮中浸2—3min，軟化后取出貼在介被檢外表上，并加適當(dāng)壓力待30min)取下測量Rz0．2～20▽5～▽12石蠟或川蠟將石蠟加熱至80-100~C，溶解成半流體狀，澆鑄到被檢驗外表上，待凝固后取下測量Rz>0．8▽101．06硫磺粉與石墨65％，石墨35％，加熱到120～130~C100~C，倒在被檢驗外表上，待凝固后取下測量Rz>0．8▽10聚苯乙烯塑料用10ml1．5-2g聚苯乙烯調(diào)制成均勻的10min0．2-3mm，待枯燥后取下測量▽7～▽10甲苯丙烯酸甲酯聚合樹脂在被檢驗外表上，厚約0．2～0．3mm，待凝固后取下測量▽7～▽10六、接觸測量法及觸針式電動輪廓儀工作原理依據(jù)接觸測量法，承受相應(yīng)的觸針式傳感器，以觸針沿被測外表作勻速直線或曲線滑行隨機(jī)測取其表其原理見圖3—9。便攜式觸針電動輪廓儀的功能較單一，測量精度適中；臺式觸針電動輪廓儀的功能較齊全，測量精度高。電動輪廓儀的組成典型的電動輪廓儀由傳感器、電箱、線性驅(qū)動裝置、轉(zhuǎn)臺驅(qū)動裝置、輪廓測量裝置、形貌圖Z向驅(qū)開工HOMMELWERKE觸針式電動輪廓儀(簡稱輪廓儀)為例(見3—10)，介紹輪廓儀的組成。接觸法測量的判別方法接觸法測量外表粗糙度時，一個評定長度只能反映輪廓外表上的一條線段上的粗糙度值，要完整地反映被測外表的粗糙度，往往需要選擇多個測量部位進(jìn)展測量，測量的結(jié)果將在肯定的范圍內(nèi)波動，這個波動范圍可能滿足被測外表的粗糙度規(guī)定值，也可能不滿足規(guī)定值，為此，可承受下述近似統(tǒng)計方法，判別測得的粗糙值是否合格。假設(shè)第一次測量得的粗糙度值低于規(guī)定值的30％，則粗糙度合格，不需再測。測量三次，無一測量結(jié)果超差時，粗糙度值合格。測量六次，超差的粗糙度值只有一個時，粗糙度合格。測量十二次，超差的粗糙度值不超過兩個時，粗糙度值合格。當(dāng)測量結(jié)果偏離上述方法時，粗糙度值為不合格。應(yīng)當(dāng)特別留意的是，這種判別方法只適用于平均粗糙度參數(shù)，如Ra、Rz等。非平均粗糙度參數(shù)不能使用這種判別方法，而應(yīng)按圖樣或技術(shù)文件的規(guī)定給出測量的平均值或測量結(jié)果的分布范圍供用戶選擇，以判別測得的粗糙度值是否合格。這種判別方法的優(yōu)點在于可以節(jié)約測量時間，提高測量效益，削減傳感器觸針的磨損，延長傳感器的使用壽命。外表粗糙