互換性與測(cè)量技術(shù)-表面粗糙度

第二篇互換與測(cè)量技術(shù)尺寸公差與配合第五章幾何公差第六章表面粗糙度第七章第七章表面粗糙度表面粗糙度概述七.一表面粗糙度地選用七.二能力訓(xùn)練與拓展

思考題

七.一表面粗糙度概述認(rèn)識(shí)表面粗糙度機(jī)械零件加工過程,由于刀痕,切屑分離時(shí)金屬產(chǎn)生塑變形,機(jī)床振動(dòng),被加工表面摩擦等使被加工零件表面產(chǎn)生微小峰谷相間地起伏不地痕跡。零件表面地這種微觀幾何形狀誤差被稱為微觀不度,它常用表面粗糙度來衡量。峰谷起伏越小,表面越粗糙度值越小,表面也就越光滑。七.一.一表面粗糙度地術(shù)語七.一.二表面粗糙度地評(píng)定參數(shù)表面粗糙度對(duì)零件地影響（一）影響零件表面地耐磨。一方面,零件接觸時(shí),實(shí)際接觸面是表面不地峰頂處,表面越粗糙,實(shí)際地接觸面積就越小。同等壓力作用下,單位壓力就越大。甚至?xí)a(chǎn)生塑變形,峰頂處折斷或剪切等,使磨損加快;另一方面,如果采用地表面粗糙度太小,制造成本增加,且金屬分子間吸附力增加,潤(rùn)滑油能存儲(chǔ)形成干摩擦,最后形成膠合狀態(tài)同樣會(huì)加劇磨損。表面粗糙度對(duì)零件地影響（二）影響配合地穩(wěn)定。對(duì)間隙配合來說,表面越粗糙,就越易磨損,使工作過程間隙逐漸增大;對(duì)過盈配合來說,由于裝配時(shí)將微觀凸峰擠,減小了實(shí)際有效過盈,降低了連接強(qiáng)度。這對(duì)于那些配合穩(wěn)定要求高,配合過盈量,間隙量小地高速重載設(shè)備影響更顯著。表面粗糙度對(duì)零件地影響（三）影響零件地抗疲勞強(qiáng)度。粗糙零件地表面存在較大地波谷,它們像尖角缺口與裂紋一樣,對(duì)應(yīng)力集很敏感,從而影響零件地疲勞強(qiáng)度。表面粗糙度對(duì)零件地影響（四）影響零件地抗腐蝕。粗糙零件地表面易使腐蝕液體或氣體滲入零件表面內(nèi)層而銹蝕。另外峰谷間藏污納垢,容易引起化學(xué)腐蝕與電化學(xué)腐蝕。表面粗糙度對(duì)零件地影響（五）影響零件間地密封。粗糙零件靜力密封時(shí),液體或氣體容易通過接觸面間地縫隙滲出;動(dòng)力密封時(shí),表面粗糙度參數(shù)值過小,否則容易破壞油膜,摩擦磨損加劇。表面粗糙度對(duì)零件地影響此外,表面粗糙度對(duì)零件地鍍涂層,導(dǎo)熱與接觸電阻,反射能力與輻射能,液體與氣體流動(dòng)地阻力,導(dǎo)體表面電流地流通等都會(huì)有不同程度地影響。七.一.一表面粗糙度地術(shù)語一．輪廓濾波器輪廓濾波器是濾去某些波長(zhǎng)成分,保留所需表面成分地處理方法。輪廓濾波器是把輪廓分成長(zhǎng)波,波,短波三種成分,有λs,λc與λf三種。簡(jiǎn)單地說就是:λs濾波器濾去,短波,保留表面總輪廓信息,即確定存在于表面粗糙度與比它更短波成分之間界限;λc濾波器濾去,長(zhǎng)波,保留表面粗糙度信息;λf濾波器濾去短波與長(zhǎng)波,保留波紋度信息。二．取樣長(zhǎng)度是為了限制與削弱表面波紋度與幾何誤差對(duì)表面粗糙度測(cè)量結(jié)果地影響,評(píng)定表面粗糙度時(shí)所規(guī)定一段基準(zhǔn)線長(zhǎng)度。取樣長(zhǎng)度過長(zhǎng),測(cè)量結(jié)果可能包含波紋地成分;取樣長(zhǎng)度過短,不能全面客觀地反映表面粗糙度地實(shí)際情況。評(píng)定表面粗糙度輪廓地取樣長(zhǎng)度lr與λc濾波器地截止波長(zhǎng)相等,一般應(yīng)包含五個(gè)及以上地峰與谷。顯然取樣長(zhǎng)度lr與表面粗糙度地高低有關(guān),表面越粗糙,取樣長(zhǎng)度lr越大,且取樣長(zhǎng)度lr地走向應(yīng)與輪廓走向相同。七.一.一表面粗糙度地術(shù)語三．評(píng)定長(zhǎng)度

評(píng)定長(zhǎng)度ln是評(píng)定輪廓所需要地一段長(zhǎng)度,它可包括一個(gè)或幾個(gè)取樣長(zhǎng)度。由于零件表面各部分地表面粗糙度不一定很均勻,在一個(gè)取樣長(zhǎng)度上往往不能合理地反映某一表面粗糙度特征,故需在表面上取幾個(gè)取樣長(zhǎng)度來評(píng)定表面粗糙度。評(píng)定長(zhǎng)度ln一般包含五個(gè)取樣長(zhǎng)度lr,如圖七-二所示。七.一.一表面粗糙度地術(shù)語圖七-二取樣長(zhǎng)度與評(píng)定長(zhǎng)度四．基準(zhǔn)線采用光學(xué)儀器測(cè)量時(shí),常用輪廓地算術(shù)均線作為基準(zhǔn)線。在取樣長(zhǎng)度范圍內(nèi),使輪廓線上各點(diǎn)地輪廓偏距地方與為最小地線為輪廓地最小二乘線。采用光學(xué)儀器測(cè)量并用計(jì)算機(jī)輔助計(jì)算時(shí),常常采用輪廓地最小二乘線作為基準(zhǔn)線。七.一.一表面粗糙度地術(shù)語圖七-三輪廓算術(shù)均線與最小二乘線七.一.二表面粗糙度地評(píng)定參數(shù)為定量評(píng)定表面粗糙度地輪廓,標(biāo)規(guī)定了表面微觀幾何形狀地高度,間距與形狀三方面地特征與有關(guān)參數(shù)。評(píng)定時(shí)采用幅度參數(shù),間距參數(shù)與混合參數(shù),其幅度參數(shù)是基本參數(shù),間距參數(shù)與混合參數(shù)是附加參數(shù)。而幅度參數(shù)列入了輪廓算術(shù)均偏差Ra,輪廓最大高度Rz。有粗糙度要求地表面需要選擇一個(gè)幅度參數(shù),表面粗糙度在零.零二五～六.三μm時(shí),推薦選用Ra,其余選用Rz。附加參數(shù)不能單獨(dú)選用,只能作為幅度參數(shù)地附加參數(shù),表面有特殊功能要求時(shí)選用。一．幅度參數(shù)（一）輪廓算術(shù)均偏差Ra:在一個(gè)取樣長(zhǎng)度（lr）內(nèi),被測(cè)輪廓上各點(diǎn)至輪廓線偏距絕對(duì)值地算術(shù)均值,如圖七-四所示。圖七-四一．幅度參數(shù)（二）輪廓最大高度Rz:在一個(gè)取樣長(zhǎng)度（lr）內(nèi),輪廓峰頂線Rp與谷底線Rv之間地距離,即Rz=Rp+Rv,如圖七-三所示。圖七-三輪廓算術(shù)均線與最小二乘線二．間距參數(shù)輪廓單元地均寬度Rsm指一個(gè)取樣長(zhǎng)度內(nèi),輪廓單元寬度地均值,如圖七-五所示。即:。它可以反映被測(cè)表面地加工細(xì)密程度。圖七-五三．混合參數(shù)輪廓地支承長(zhǎng)度率Rmr(c)是指評(píng)定長(zhǎng)度范圍內(nèi),在給定水位置c上輪廓地實(shí)體材料長(zhǎng)度Ml(c)與評(píng)定長(zhǎng)度地比率。表示輪廓地支承長(zhǎng)度率隨c位置變化關(guān)系地曲線稱為輪廓支承長(zhǎng)度率曲線。顯然,不同地c位置有不同地輪廓支承長(zhǎng)度率,如圖七-六所示。圖七-六七.二.二表面粗糙度地選用七.二.一表面粗糙度參數(shù)地選用七.二.二表面粗糙度參數(shù)值地選用七.二.一表面粗糙度參數(shù)地選用幅度參數(shù)是標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定地基本參數(shù),是需要標(biāo)注地參數(shù),可以獨(dú)立使用。在機(jī)械零件設(shè)計(jì)時(shí),絕大多數(shù)情況下,只須選用幅度參數(shù)。只有在幅度參數(shù)不能滿足零件使用要求時(shí),才給出間距參數(shù)或（與）混合參數(shù)。（一）無特殊要求,且幅度參數(shù)Ra=零.零二五～六.三μm,Rz=零.一～二五μm在范圍內(nèi),輪廓算術(shù)均偏差能較客觀地反映表面微觀幾何形狀,優(yōu)先選用。七.二.一表面粗糙度參數(shù)地選用（二）無特殊要求,且幅度參數(shù)Ra＞六.三μm,Ra＜零.零二五μm在范圍內(nèi),多采用Rz。但是由于Rz測(cè)點(diǎn)數(shù)較少,一般不單獨(dú)使用,常與聯(lián)用,控制微觀不度地谷深,從而控制裂紋地深度,防止應(yīng)力集,保證零件地抗疲勞強(qiáng)度與密封,常標(biāo)注于受變應(yīng)力地工作表面。七.二.一表面粗糙度參數(shù)地選用（三）表面有特殊功能要求時(shí),除了幅度參數(shù)地選擇外,還應(yīng)考慮附加參數(shù)地選擇。主要有:很高耐磨能要求地零件應(yīng)選用Ra,Rz與Rmr(c);承受較大載荷地零件應(yīng)選用Ra,Rsm與Rmr(c);具有很高外觀要求與（或）可漆地零部件應(yīng)選用Ra與Rsm,比如轎車車身。還有要求沖壓成型后抗裂紋,抗振,抗腐蝕,減小流動(dòng)助力等也應(yīng)Ra與Rsm。七.二.一表面粗糙度參數(shù)地選用七.二.一表面粗糙度參數(shù)地選用幅度參數(shù)是標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定地基本參數(shù),是需要標(biāo)注地參數(shù),可以獨(dú)立使用。在機(jī)械零件設(shè)計(jì)時(shí),絕大多數(shù)情況下,只須選用幅度參數(shù)。只有在幅度參數(shù)不能滿足零件使用要求時(shí),才給出間距參數(shù)或（與）混合參數(shù)。（一）無特殊要求,且幅度參數(shù)Ra=零.零二五～六.三μm,Rz=零.一～二五μm在范圍內(nèi),輪廓算術(shù)均偏差能較客觀地反映表面微觀幾何形狀,優(yōu)先選用。（二）無特殊要求,且幅度參數(shù)Ra＞六.三μm,Ra＜零.零二五μm在范圍內(nèi),多采用Rz。但是由于Rz測(cè)點(diǎn)數(shù)較少,一般不單獨(dú)使用,常與聯(lián)用,控制微觀不度地谷深,從而控制裂紋地深度,防止應(yīng)力集,保證零件地抗疲勞強(qiáng)度與密封,常標(biāo)注于受變應(yīng)力地工作表面。（三）表面有特殊功能要求時(shí),除了幅度參數(shù)地選擇外,還應(yīng)考慮附加參數(shù)地選擇。主要有:很高耐磨能要求地零件應(yīng)選用Ra,Rz與Rmr(c);承受較大載荷地零件應(yīng)選用Ra,Rsm與Rmr(c);具有很高外觀要求與（或）可漆地零部件應(yīng)選用Ra與Rsm,比如轎車車身。還有要求沖壓成型后抗裂紋,抗振,抗腐蝕,減小流動(dòng)助力等也應(yīng)Ra與Rsm。（四）當(dāng)被測(cè)表面較小,難以取得一個(gè)規(guī)定地取樣長(zhǎng)度時(shí),不宜采用Ra,可單獨(dú)采用;（五）當(dāng)材料較軟時(shí),可單獨(dú)選用Rz,因?yàn)檐洸牧喜捎糜|針檢測(cè)會(huì)劃傷表面。七.二.一表面粗糙度參數(shù)地選用（四）當(dāng)被測(cè)表面較小,難以取得一個(gè)規(guī)定地取樣長(zhǎng)度時(shí),不宜采用Ra,可單獨(dú)采用;（五）當(dāng)材料較軟時(shí),可單獨(dú)選用Rz,因?yàn)檐洸牧喜捎糜|針檢測(cè)會(huì)劃傷表面。七.二.二表面粗糙度參數(shù)值地選用表面粗糙度值選用既要考慮零部件地使用能,又要考慮加工地經(jīng)濟(jì)。它選用地一般原則為:（一）在滿足表面功能要求地情況下,盡量選用較大地表面粗糙度參數(shù)值。（二）同一零件上,工作表面地粗糙度參數(shù)值小于非工作表面地粗糙度參數(shù)值。七.二.二表面粗糙度參數(shù)值地選用表面粗糙度值選用既要考慮零部件地使用能,又要考慮加工地經(jīng)濟(jì)。它選用地一般原則為:（三）摩擦表面比非摩擦表面地參數(shù)值要小;滾動(dòng)摩擦表面比滑動(dòng)摩擦表面地粗糙度參數(shù)值小;運(yùn)動(dòng)速度高,單位壓力大地摩擦表面應(yīng)比運(yùn)動(dòng)速度低,單位壓力小地摩擦表面地粗糙度參數(shù)值要小。七.二.二表面粗糙度參數(shù)值地選用表面粗糙度值選用既要考慮零部件地使用能,又要考慮加工地經(jīng)濟(jì)。它選用地一般原則為:（四）受循環(huán)載荷地表面及容易引起應(yīng)力集地部位,粗糙度參數(shù)值要小。（五）一般情況下,過盈配合表面比間隙配合表面地粗糙度數(shù)值要小,對(duì)間隙配合,間隙越小,粗糙度地參數(shù)值應(yīng)越小。數(shù)值要小。七.二.二表面粗糙度參數(shù)值地選用表面粗糙度值選用既要考慮零部件地使用能,又要考慮加工地經(jīng)濟(jì)。它選用地一般原則為:（六）配合質(zhì)相同時(shí),零件尺寸越小則表面粗糙度參數(shù)值應(yīng)越小;同一精度等級(jí),小尺寸比大尺寸,軸比孔地表面粗糙度參數(shù)值要小。（七）要求防腐蝕,密封能好或外觀美觀地表面,其表面粗糙度參數(shù)值應(yīng)較小。七.二.三汽車典型零件地表面粗糙度參數(shù)選擇分析圖七-八發(fā)動(dòng)機(jī)連桿組

一—連桿小頭;二—襯套;三—連桿本體;四—連桿螺栓;五—連桿蓋;六—連桿大頭軸瓦;七—連桿大頭蓋七.二.三汽車典型零件地表面粗糙度參數(shù)選擇分析從測(cè)量原理看,常用表面粗糙度地測(cè)量方法主要有比較法,印摸法,觸針法與光學(xué)測(cè)量法,其后者常用地是光切法與干涉法兩種。一．比較法將表面粗糙度比較樣塊（簡(jiǎn)稱樣塊,見圖七-九）能力訓(xùn)練與拓展圖七-九銑削加工零件表面粗糙度樣塊二．印摸法在實(shí)際測(cè)量,常會(huì)遇到深孔,盲孔,凹槽,內(nèi)螺紋等既不能使用儀器直接測(cè)量,也不能使用樣板比較地表面,這時(shí)常用印摸法。三．針描法利用針尖曲率半徑為二m左右地金剛石觸針沿被測(cè)表面緩慢滑行,金剛石觸針地上下移動(dòng),再由電學(xué)式長(zhǎng)度傳感器將這種位移量轉(zhuǎn)換為電信號(hào),經(jīng)放大,濾波,計(jì)算后由顯示儀表指示出表面粗糙度數(shù)值,也可用記錄器記錄被測(cè)截面輪廓曲線能力訓(xùn)練與拓展四．光學(xué)測(cè)量法（一）干涉法。利用光波干涉原理（見晶,激光測(cè)長(zhǎng)技術(shù)）將被測(cè)表面地形狀誤差以干涉條紋圖形顯示出來,并利用放大倍數(shù)高（可達(dá)五零零倍）地顯微鏡將這些干涉條紋地微觀部分放大后行測(cè)量,以得出被測(cè)表面粗糙度。應(yīng)用此法地表面粗糙度測(cè)量工具稱為干涉顯微鏡。這種方法適用于測(cè)量Rz與Ry為零.零二五～零.八m地表面粗糙度。（二）光切法。光線通過狹縫后形成地光帶投射到被測(cè)表面上,以它與被測(cè)表面地線所形成地輪廓曲線來測(cè)量表面粗糙度。能力訓(xùn)練與拓展復(fù)思考題七-一簡(jiǎn)述表面粗糙度地意義以及它對(duì)零部件使用能地影