第五章 表面粗糙度_new.ppt

1、1,第 5 章 表面粗糙度及其檢測,2,課時數(shù)：2課時 重點：表面粗糙度概念 難點：表面粗糙度與表面宏觀幾何形狀誤差、 表面波度的區(qū)別 新課導入： 切削加工的零件，不僅有尺寸精度和形位公差的要求，而且有表面質量的要求。表面質量影響零件的使用性能。表面粗糙度就是用來衡量零件表面質量的。,基 本 要 求,1、正確理解表面粗糙度的含義。 2、了解表面粗糙度對零件功能的影響。 3、理解并掌握有關術語的定義。 4、理解并掌握表面粗糙度評定參數(shù)。 5、掌握幅度參數(shù)在圖樣上的標注方法。 6、掌握表面粗糙度的選用。,4,第一節(jié) 概述 第二節(jié) 表面粗糙度的評定 第三節(jié) 表面粗糙度的標注 第四節(jié) 表面粗糙度的選擇

2、 第五節(jié) 表面粗糙度的測量,本章結構,5,5.1 概述,6,5.1 概述,截面輪廓誤差放大曲線,10mm 形狀誤差 1mm10 mm 表面波紋度,一、表面粗糙度的界定,表面粗糙度成分,波紋度成分,形狀誤差成分,7,一般按S分：,S1mm 為表面粗糙度輪廓；,1S10mm為表面 波紋度輪廓；,S10mm為 f形狀.。,表面粗糙度輪廓的產(chǎn)生：,(3) 以及機床等工裝系統(tǒng)的振動等。,(2) 切削過程中切屑分離時的塑性變形；,(1) 切削后遺留 的刀痕；,表面粗糙度是指加工后零件表面的微小峰谷（Z）高低程度和間距（S）狀況。,間距S,高低 Z,8,二、表面粗糙度對零件工作性能的影響,(1) 影響摩擦和

3、磨損Ra，f，磨損； (2) 影響配合性能間隙配合磨損后X，過盈配合擠壓后影響有效過盈Y； (3) 影響疲勞強度凹痕應力集中； (4) 影響抗腐蝕性谷底滲入腐蝕； (5) 影響接觸剛度表面局部接觸； (6) 影響接合面的密封性縫隙油氣滲漏等。,5.1 概述,5.2 表面粗糙度的評定,一、輪廓濾波器 （1） s濾波器（短波濾波器） 確定表面粗糙度與比它更短的波之間相交界限的濾波器。 （2） c濾波器（長波濾波器） 確定表面粗糙度與波紋度成分之間相交界限的濾波器。 （3） f濾波器 確定波紋度與比它更長波成分之間相交界限的濾波器。,10,中線是指具有幾何輪廓形狀并劃分輪廓的基準線,取樣長度和評定長

4、度,5.2 表面粗糙度的評定,1.輪廓的最小二乘中線,X,輪廓偏距,Y,二、評定基準,輪廓總的走向,5.2 表面粗糙度的評定,12,5.2 表面粗糙度的評定,1、取樣長度lr規(guī)定的測量長度0.08、0.25、0.8、2.5、8，是指測量或評定表面粗糙度時所規(guī)定的一段長度。 2、評定長度ln一般取ln=5,是指為了合理較全面反映整個表面的表面粗糙度特性，而在測量和評定表面粗糙時所必需的一段長度。,2、取樣長度和評定長度,13,輪廓峰(profile peak)是連接（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。輪廓峰高Zp為輪廓峰最高點距X軸的距離,三、輪廓參數(shù),1.輪廓峰,5.2

5、 表面粗糙度的評定,14,輪廓谷(profile valley)是連接（輪廓和X軸）兩相鄰交點向內(nèi)（從周圍介質到材料）的輪廓部分。輪廓谷深Zv為X軸線與輪廓谷最低點之間的距離。,三、輪廓參數(shù),2.輪廓谷,5.2 表面粗糙度的評定,15,輪廓單元(profile element)是指為輪廓峰和輪廓谷的組合。輪廓單元的高度Zt是指一個輪廓單元的峰高Zp和谷深Zv之和；輪廓單元的寬度Xs是指X軸線與輪廓單元相交線的長度。,三、輪廓參數(shù),3.輪廓單元,5.2 表面粗糙度的評定,16,1).輪廓算術平均偏差Ra,2).輪廓最大高度,四、評定參數(shù),1. 高度評定參數(shù),5.2 表面粗糙度的評定,17,1).

6、 輪廓算術平均偏差Ra,輪廓算術平均偏差是指在取樣長度lr內(nèi)縱坐標Z(x)絕對值的算術平均值。,測得的 值越大，則表面越粗糙。 參數(shù)能充分反映表面微觀幾何形狀高度方面的特征，一般用電動輪廓儀進行測量，因此是普遍采用的評定參數(shù)。,18,2) 輪廓最大高度Rz,L,Y,X,輪廓最大高度是指在一個取樣長度lr內(nèi)，最大輪廓峰高和最大輪廓谷深之和。,Rz=Rp+Rv,注意：在舊標準中也有輪廓最大高度，其符號為Ry。舊標準中微觀不平度十點高度Rz，在新標準中已取消。但是我國當前使用的一些測量儀器大多是測量舊標準中的Rz ，因此，當采用現(xiàn)行的技術文件和圖樣時必須注意它們的區(qū)別。,最大高度Rz,中線,19,2

7、.間距參數(shù)(附加評定參數(shù)),附加評定參數(shù),Rsm,輪廓單元的平均寬度是指在取樣長度 上 內(nèi)，輪廓單元寬度Xs的平均值。其計算式為：,式中：Xsi 含有一個輪廓峰（與中線有交點的峰）和相鄰 輪廓谷（與中線有交點的谷）的一段中線長度。 n 在取樣長度內(nèi)間距Xsi的個數(shù)。,3.相關參數(shù)（附加評定參數(shù)）,輪廓支承長度率Rmr(c)：是指在給定水平截面高度c上輪廓的實體材料長度Ml（c），即在一個給定水平截面高度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，與評定長度ln的比率。,輪廓支承長度率：可反映表面耐磨性指標,a),b),c),Rmr(c)值大，表示該輪廓的凸起實體部分較多，即

8、起支承載荷作用的長度上，接觸剛度高，承載能力及耐磨性也好。,22,表面粗糙度輪廓評定參數(shù)共 4個：,基本參數(shù) 2 個,附加參數(shù) (輔助參數(shù)) 2 個,Ra 輪廓算術平均偏差,Rz 輪廓最大高度,Rsm 輪廓單元平均寬度,Rmr(c) 輪廓支承長度率,23,一， 表面粗糙度符號,5.3 表面粗糙度的標注,無補充說明不能單獨使用,24,一， 表面粗糙度符號,5.3 表面粗糙度的標注,25,二， 表面粗糙度標注代號,26,表面粗糙度要求在圖形中注法,(1) 位置a處注寫表面粗糙度的單一要求，該要求不能省略。, 上限或下限的標注：表示雙向極限時應標注上限符號“U”和下限符號“ L”。 如果同一參數(shù)具有

9、雙向極限要求，在不引起歧義時，可省略“U”和“ L” 的標注。若為單向下限值，則必需加注“ L” 。,表面粗糙度輪廓單一要求標注示例,27,表面粗糙度的單一要求標注示例, 傳輸帶和取樣長度的標注：傳輸帶是指兩個濾波器的截止波長值之 間的波長范圍。長波濾波器的截止波長值就是取樣長度lr。,傳輸帶的標注時，短波在前，長波在后，并用連字號“”隔開。,在某些情況下，傳輸帶的標注中，只標一個濾波器，也應保留連字號“” ，來區(qū)別是短波（ s ）還是長波（ c =lr ）。, 參數(shù)代號的標注：參數(shù)代號標注在傳輸帶或取樣長度后，它們之間用“/”隔開。, 評定長度的標注：如果默認的評定長度( 5lr )時，可省

10、略標注。如果不等于5lr時,則應注出取樣長度的個數(shù)。,28, 極限值判斷規(guī)則和極限值的標注：極限值判斷規(guī)則的標注如上圖中所示上限為“16規(guī)則”，下限為“最大規(guī)則” 。為了避免誤解，在參數(shù)代號和極限值之間插入一個空格。,表面粗糙度的單一要求標注示例,29,(2) 位置b處注寫第二個（附加參數(shù)）表面粗糙度輪廓要求。,(3) 位置c處注寫加工方法。,(4) 位置d處注寫 所要求的表面紋理和紋理方向。,(5) 位置e處注寫 所要求的加工余量（mm）。,30,加工紋理符號及說明,三、極限判斷規(guī)則及標注,(1) 16%規(guī)則 允許在表面粗糙度參數(shù)的所有實測值中超過規(guī)定值的個數(shù)少于總數(shù)的16。 默認規(guī)則，圖樣

11、不標,極限判斷規(guī)則及標注,(2) 最大規(guī)則 表面粗糙度參數(shù)的所有實測值均不得超過規(guī)定值。 在Ra（或Rz）后面標注“max”或“min”的標記,4、傳輸帶和lr、ln的標注, 傳輸帶的標注,(a) 標長短濾波器,(b)標短濾波器“”,(c)標“”長濾波器,傳輸帶和lr、ln的標注, lr、ln的標注 默認評定長度不標，需要指定評定長度，要在幅度參數(shù)代號的后面注寫取樣長度的個數(shù)。,(a) 取樣長度個數(shù)“3”,(b) 取樣長度個數(shù)“6”,5、單向和雙向極限的標注,（1）單向極限的標注 單向上極限：標注參數(shù)代號、參數(shù)值和傳輸帶； 單向下極限：參數(shù)代號前應加L，例L Ra 0.32。 （2）雙向極限的

12、標注 上限值在上方用U表示，下極限在下方用L表示。 上下極限值均為 16%規(guī)則或最大規(guī)則的極限值。,6、表面粗糙度幅度參數(shù)的標注,表面粗糙度幅度參數(shù)的標注.1,表面粗糙度幅度參數(shù)的標注.2,表面粗糙度幅度參數(shù)的標注.3,表面粗糙度幅度參數(shù)的標注.4,表面粗糙度幅度參數(shù)的標注.5,42,附加評定參數(shù)的標注,二、表面粗糙度要求的圖樣標注,表面粗糙度符號、代號一般標注在可見輪廓線或其延長線和指引線、尺寸線、尺寸界線上，也可標注在公差框格上。 符號的尖端必須從材料外指向被注表面。 符號、數(shù)字的方向按規(guī)定標注。,45,46,47,48,49,50,摘自GB/T1031-2009,Ra 的數(shù)值( m),R

13、z 的數(shù)值( m),一、評定參數(shù)項目的選擇,5.4 表面粗糙度的選擇,51,Rsm 的數(shù)值 ( mm),Rsm(c)() 的數(shù)值 ( mm),輪廓截面高度c用微米或Rz的百分數(shù)表示。,一、評定參數(shù)項目的選擇,52,二、評定參數(shù)值的選擇,零件表面粗糙度數(shù)值的選用，應該既要滿足零件表面功用要求，又要考慮經(jīng)濟合理性。選用時要注意以下問題： 同一零件上工作表面的粗糙度參數(shù)值比非工作表面的粗糙度參數(shù)值小。 摩擦表面比非摩擦表面、滾動摩擦表面比滑動摩擦表面的粗糙度參數(shù)值小 承受交變荷載的表面及易引起應力集中的部分（如圓角、溝槽等），粗糙度參數(shù)值應小些。 要求配合穩(wěn)定可靠時，粗糙度參數(shù)值應小些。小間隙配合表

14、面，受重載作用的過盈配合表面，其粗糙度參數(shù)值要小。 密封性、防腐性要求高的表面或外表有美觀要求的表面粗糙度參數(shù)值都應小些。 凡有關標準已對表面粗糙度要求作出規(guī)定者（如軸承、量規(guī)、齒輪等），應按標準規(guī)定選取表面粗糙度參數(shù)值。,53,5.5 表面粗糙度的測量,比較法：將被測零件表面與表面粗糙度樣塊直接進行比較，以確定實際被測表面的表面粗糙度合格與否。,比較法簡單易行，適于在車間使用。缺點是評定結果的可靠性很大程度上取決于檢測人員的經(jīng)驗。比較法僅適用于評定表面粗糙度要求不高的工件。,比較時，可用肉眼觀察、手動觸摸，也可借助顯微鏡、放大鏡。所用粗糙度樣板的材料、形狀及加工方法應盡可能與被測表面一致。,

15、54,光切法：光切法是指利用光切原理來測量表面粗糙度的一種方法。常用的測量儀器是光切顯微鏡，又稱雙管顯微鏡。利用光切原理，用雙管顯微鏡測量。 常用于測量Rz為0.560m。,55,干涉法：利用光波干涉原理，用干涉顯微鏡測量。主要用于測量Rz值。,56,針描法：稱感觸法或觸針法，它利用金剛石觸針在被零件表面上移動，垂直于被測輪廓的方向做上下移動。常用于Ra值（0.0255m）,國產(chǎn)BCJ-2型電動輪廓儀外形,57,印模法：,58, 小 結 ,59,60,61,62,63,64,三、表面粗糙度輪廓要求在零件圖上的標注方法,1.一般規(guī)定,（1）對零件的每一表面一般只標注一次，并盡可能標注在相應尺寸及

16、其 極限偏差的同一視圖上。,（2）除非另有說明，所標注的表面粗糙度輪廓要求是對完工零件表面。,（3）粗糙度的符號和數(shù)字的注寫和讀取方向應與尺寸的注寫和讀取方向一致。,（4）粗糙度的符號的尖端必須 從材料外指向并接觸零件表面。,下面以表面粗糙度輪廓的幅度參數(shù)為例說明在零件圖上的標注方法，其他 技術要求為默認采用標準化值。,2. 通用的標注方法,（1）代號注寫和讀取方向的標注方法,如圖22所示 與尺寸的注寫和讀取方向一致,圖 23,65,（2） 代號的標注方法, 標注在輪廓線或其延長線上和用箭頭或帶黑點(位于可見表面上)的指引線上， 如圖24 圖27 所示 。,圖 24,圖 27,圖 26,66,

17、 在不引起誤解的前提下，可標注在特征尺寸線上，如圖28、29 所示。, 可標注在 幾何公差框格的上方，如圖30所示。,圖30, 標注在 幾何公差框格上面注出了特征尺寸的上方, 如圖31所示。,圖31,67,3. 簡化標注,（1） 某些表面有相同的表面粗糙度輪廓技術要求時,相同要求的 標注在標題欄附近， 如圖32所示。,圖32,(2) 某零件全部表面有相同的表面粗糙度輪廓技術要求的標注，如圖 33 所示。,(3) 對多個表面有相同表面粗糙度輪廓的技術要求或在圖紙空間有限時的簡化標注，如圖34所示。,圖 3 4,68,（4） 當圖樣上某個視圖構成封閉的輪廓，并各表面具有相同的表 面 粗糙度輪廓技術要求時，用特殊符號標注，如圖35所示。,此標注只包括上、下和左、右四個表面，不包括前、后兩個表面,69,4、 綜合標注示例,（1） 圖12.3為減速器輸出軸的零件圖，其上標注了尺寸及其公差帶代號、幾何公差和 表面粗糙度輪廓要求。,70,（2） 圖12.2為減速器齒輪的零件圖，其上標注了尺寸及其公差帶代號、幾何公差和表面粗糙度輪廓要求。,71,（5）其余表面的