表面粗糙度参数Rz.doc

表面粗糙度参数Rz、Rmax、Rt、R3z、RPc等的测量 甘晓川张瑜刘娜石作德谷荣凤 在GB/T3505-2000产品几何技术规范表面结构轮廓法表面结构术语、定义及参数中定义了表面粗糙度幅度参数(纵坐标平均值)Ra、Rq、Rsk、Rku和间距参数、混合参数等，虽然该标准等效采用了ISO4287:1997几何产品规范(GPS)表面特征:轮廓法表面结构的术语、定义及参数，但这些参数远远不能满足我国目前工业生产的需要，特别是在涉外产品中常常会提出一些非标的表面粗糙度参数的技术要求，例如Rmax(DIN EN ISO 4287)、RPc(prEN 10049)、R3z(Daimler Benz Standard 31007)等。这些参数的正确测量直接影响产品符合性的判断，因此生产部门对这些参数的准确测量都有迫切的需求。同时，对这些参数的正确认识及理解能有效地指导生产过程，在使产品技术指标满足要求的同时可有效降低生产成本。笔者在实际工作中经常会为一些厂家测量这样的参数，如发动机冷凝管内表面的Rmax、Rt等参数、轴类零件的RPc参数。现结合实例对这些参数的定义和测量方法作一些说明，以供参考。一、参数的定义1.参数Rz(GB/T3505-2000)在一个取样长度lr内，最大轮廓峰高和最大轮廓谷深之和的高度如图1所示。图1参数Rz示意图这里Rz的定义和GB/T3505-1983表面粗糙度术语表面及其参数中的定义已经完全不同。GB/T3505-1983中Rz符号曾用于指示“不平度的十点高度”。正在使用中的一些表面粗糙度测量仪器大多只能测量以前的参数Rz。因此，采用现行的技术文件和图样时必须小心慎重，因为用不同类型的仪器按不同的规定计算所取得的结果之间的差别，并不都是非常微小而可忽略的。2.参数Rmax(DIN EN ISO 4287)参数Rmax与参数Rzi之间有些关系，因此首先介绍Rzi的定义。Rzi的定义为，在一个取样长度lr内最高峰和最低谷之间的垂直距离。Rmax的定义为在评定长度lc内Rzi的最大值(在DIN EN ISO 4288中，Rmax的符号为Rz1max)，其示意图如图2所示。图2参数Rmax示意图3.参数Rt(GB/T3505-2000)参数Rt的定义为评定长度内最大的峰谷垂直距离，如图3所示。图3参数Rt示意图4.参数R3z(Daimler Benz Standard 31007)R3zi的定义为，粗糙度轮廓上一个取样长度lr内第3高的轮廓峰和第3高的轮廓谷之间的垂直距离，如图4所示。图4参数R3z示意图R3z是5个连续取样长度上粗糙度深度R3zi的平均值。5.参数RPc(prEN 10049)参数RPc的定义为单位长度内连续穿过规定的上轮廓截止线c1和下轮廓截止线c2的粗糙度轮廓元素的数量。在使用中取c1等于c2，它们间的距离也叫做带宽(Bandwidth)或Peak Count Level。通常会取它们位于中线(Mean Line)或平行于中线指定的另外的直线的两侧，如图5所示。图5参数RPc示意图三、测量使用的仪器测量使用的仪器为英国某公司生产的粗糙度仪。该仪器采用的是触针式测量方法，其粗糙度参数的测量误差为2%，具有分析评定25个参数R、22个参数P、23个参数W、12个参数R&W和7个参数Rk的能力。此外，对同一测量数据可以进行多次不同参数的分析评定，而不需要多次测量。四、参数Rmax、Rt、R3z的测量参数Rmax、Rt、R3z的测量同测量参数Ra一样，都需要使仪器的探针在被测表面上扫描规定的长度，从而得到表面轮廓。表面轮廓经滤波器滤波后得到原始轮廓，用规定的方式对原始轮廓进行分析就得到对应的参数。它们的评定与Ra的评定类似，滤波器、取样长度lc等评定条件的选取都对评定结果有明显的改变。笔者使用的滤波器是2CR-PC。而取样长度lc的选取由于没有明确的规定，工作中可选用与参数Ra同样的取样长度lc，这也是广泛采用的方式。图6为使用粗糙度仪对某钢管内表面进行测量后得到的粗糙度轮廓，表1为该粗糙度轮廓各粗糙度参数的测量结果。图6某钢管内表面粗糙度轮廓由表1的测量结果可以看出，RtRmaxRzR3z，这与前面介绍的这些参数定义的含义是一致的。表1某钢管内表面粗糙度参数测量结果五、参数RPc的测量Rmax、Rt、R3z等这些参数的评定过程不再涉及其他条件的设定，所以对它们的评定相对简单。而参数RPc的评定稍显复杂一些，其评定过程还需要设定3个条件，分别为参考类型、高度、带宽。其中参考类型和高度是配合在一起的，笔者使用“平均值以上的高度”，且高度为“0”，也就是以中线为中心，上下各半个带宽。而带宽的大小就依靠产品的技术要求了，表2即为一个技术要求的实例。该要求分别对7个带宽每英寸长度内的峰值数量都提出了要求。表2参数RPc技术要求实例分别在带宽中设定所要求的数值，然后计算机将依照设定的条件对粗糙度轮廓进行分析计算，从而得到所需的参数RPc数值。表3为通过设定不同条件后对图7分析后得到的参数RPc，图7为包含29个评定长度的粗糙度轮廓。图7某轴类零件的外表面粗糙度轮廓表3某轴类零件的外表面粗糙度RPc参数测量结果实例六、结束语表面粗糙度可用具有不同定义的多种参数进行评定，前面涉及的仅仅为几个比较常见的参数。虽然有些参数在我国的国标中并