第五章 表面粗糙度_new

1 第5章表面粗糙度及其检测 2 课时数 2课时重点 表面粗糙度概念难点 表面粗糙度与表面宏观几何形状误差 表面波度的区别新课导入 切削加工的零件 不仅有尺寸精度和形位公差的要求 而且有表面质量的要求 表面质量影响零件的使用性能 表面粗糙度就是用来衡量零件表面质量的 基本要求 1 正确理解表面粗糙度的含义 2 了解表面粗糙度对零件功能的影响 3 理解并掌握有关术语的定义 4 理解并掌握表面粗糙度评定参数 5 掌握幅度参数在图样上的标注方法 6 掌握表面粗糙度的选用 4 第一节概述第二节表面粗糙度的评定第三节表面粗糙度的标注第四节表面粗糙度的选择第五节表面粗糙度的测量 本章结构 5 5 1概述 6 5 1概述 截面轮廓误差放大曲线 10mm形状误差1mm 10mm表面波纹度 一 表面粗糙度的界定 表面粗糙度成分 波纹度成分 形状误差成分 7 一般按S分 S 1mm为表面粗糙度轮廓 1 S 10mm为表面波纹度轮廓 S 10mm为f形状 表面粗糙度轮廓的产生 3 以及机床等工装系统的振动等 2 切削过程中切屑分离时的塑性变形 1 切削后遗留的刀痕 表面粗糙度是指加工后零件表面的微小峰谷 Z 高低程度和间距 S 状况 间距S 高低Z 8 二 表面粗糙度对零件工作性能的影响 1 影响摩擦和磨损 Ra f 磨损 2 影响配合性能 间隙配合磨损后X 过盈配合挤压后影响有效过盈Y 3 影响疲劳强度 凹痕应力集中 4 影响抗腐蚀性 谷底渗入腐蚀 5 影响接触刚度 表面局部接触 6 影响接合面的密封性 缝隙油气渗漏等 5 1概述 5 2表面粗糙度的评定 一 轮廓滤波器 1 s滤波器 短波滤波器 确定表面粗糙度与比它更短的波之间相交界限的滤波器 2 c滤波器 长波滤波器 确定表面粗糙度与波纹度成分之间相交界限的滤波器 3 f滤波器确定波纹度与比它更长波成分之间相交界限的滤波器 10 中线是指具有几何轮廓形状并划分轮廓的基准线 取样长度和评定长度 5 2表面粗糙度的评定 1 轮廓的最小二乘中线 X 轮廓偏距 Y 二 评定基准 轮廓总的走向 5 2表面粗糙度的评定 12 5 2表面粗糙度的评定 1 取样长度lr 规定的测量长度0 08 0 25 0 8 2 5 8 是指测量或评定表面粗糙度时所规定的一段长度 2 评定长度ln 一般取ln 5 是指为了合理较全面反映整个表面的表面粗糙度特性 而在测量和评定表面粗糙时所必需的一段长度 2 取样长度和评定长度 13 轮廓峰 profilepeak 是连接 轮廓和X轴 两相邻交点向外 从材料到周围介质 的轮廓部分 轮廓峰高Zp为轮廓峰最高点距X轴的距离 三 轮廓参数 1 轮廓峰 5 2表面粗糙度的评定 14 轮廓谷 profilevalley 是连接 轮廓和X轴 两相邻交点向内 从周围介质到材料 的轮廓部分 轮廓谷深Zv为X轴线与轮廓谷最低点之间的距离 三 轮廓参数 2 轮廓谷 5 2表面粗糙度的评定 15 轮廓单元 profileelement 是指为轮廓峰和轮廓谷的组合 轮廓单元的高度Zt是指一个轮廓单元的峰高Zp和谷深Zv之和 轮廓单元的宽度Xs是指X轴线与轮廓单元相交线的长度 三 轮廓参数 3 轮廓单元 5 2表面粗糙度的评定 16 1 轮廓算术平均偏差 Ra 2 轮廓最大高度 四 评定参数 1 高度评定参数 5 2表面粗糙度的评定 17 1 轮廓算术平均偏差 Ra 轮廓算术平均偏差是指在取样长度lr内纵坐标Z x 绝对值的算术平均值 测得的值越大 则表面越粗糙 参数能充分反映表面微观几何形状高度方面的特征 一般用电动轮廓仪进行测量 因此是普遍采用的评定参数 18 2 轮廓最大高度 Rz L Y X 轮廓最大高度是指在一个取样长度lr内 最大轮廓峰高和最大轮廓谷深之和 Rz Rp Rv 注意 在旧标准中也有轮廓最大高度 其符号为Ry 旧标准中微观不平度十点高度Rz 在新标准中已取消 但是我国当前使用的一些测量仪器大多是测量旧标准中的Rz 因此 当采用现行的技术文件和图样时必须注意它们的区别 最大高度Rz 中线 19 2 间距参数 附加评定参数 附加评定参数 Rsm 轮廓单元的平均宽度是指在取样长度上内 轮廓单元宽度Xs的平均值 其计算式为 式中 Xsi 含有一个轮廓峰 与中线有交点的峰 和相邻轮廓谷 与中线有交点的谷 的一段中线长度 n 在取样长度内间距Xsi的个数 3 相关参数 附加评定参数 轮廓支承长度率Rmr c 是指在给定水平截面高度c上轮廓的实体材料长度Ml c 即在一个给定水平截面高度c上用一条平行于X轴的线与轮廓单元相截所获得的各段截线长度之和 与评定长度ln的比率 轮廓支承长度率 可反映表面耐磨性指标 a b c Rmr c 值大 表示该轮廓的凸起实体部分较多 即起支承载荷作用的长度上 接触刚度高 承载能力及耐磨性也好 22 表面粗糙度轮廓评定参数共4个 基本参数2个 附加参数 辅助参数 2个 Ra 轮廓算术平均偏差 Rz 轮廓最大高度 Rsm 轮廓单元平均宽度 Rmr c 轮廓支承长度率 23 一 表面粗糙度符号 5 3表面粗糙度的标注 无补充说明不能单独使用 24 一 表面粗糙度符号 5 3表面粗糙度的标注 25 二 表面粗糙度标注代号 26 表面粗糙度要求在图形中注法 1 位置a处 注写表面粗糙度的单一要求 该要求不能省略 上限或下限的标注 表示双向极限时应标注上限符号 U 和下限符号 L 如果同一参数具有双向极限要求 在不引起歧义时 可省略 U 和 L 的标注 若为单向下限值 则必需加注 L 表面粗糙度轮廓单一要求标注示例 27 表面粗糙度的单一要求标注示例 传输带和取样长度的标注 传输带是指两个滤波器的截止波长值之间的波长范围 长波滤波器的截止波长值就是取样长度lr 传输带的标注时 短波在前 长波在后 并用连字号 隔开 在某些情况下 传输带的标注中 只标一个滤波器 也应保留连字号 来区别是短波 s 还是长波 c lr 参数代号的标注 参数代号标注在传输带或取样长度后 它们之间用 隔开 评定长度的标注 如果默认的评定长度 5lr 时 可省略标注 如果不等于5lr时 则应注出取样长度的个数 28 极限值判断规则和极限值的标注 极限值判断规则的标注如上图中所示上限为 16 规则 下限为 最大规则 为了避免误解 在参数代号和极限值之间插入一个空格 表面粗糙度的单一要求标注示例 29 2 位置b处 注写第二个 附加参数 表面粗糙度轮廓要求 3 位置c处 注写加工方法 4 位置d处 注写所要求的表面纹理和纹理方向 5 位置e处 注写所要求的加工余量 mm 30 加工纹理符号及说明 三 极限判断规则及标注 1 16 规则允许在表面粗糙度参数的所有实测值中超过规定值的个数少于总数的16 默认规则 图样不标 极限判断规则及标注 2 最大规则表面粗糙度参数的所有实测值均不得超过规定值 在Ra 或Rz 后面标注 max 或 min 的标记 4 传输带和lr ln的标注 传输带的标注 a 标长 短滤波器 b 标短滤波器 c 标 长滤波器 传输带和lr ln的标注 lr ln的标注默认评定长度不标 需要指定评定长度 要在幅度参数代号的后面注写取样长度的个数 a 取样长度个数 3 b 取样长度个数 6 5 单向和双向极限的标注 1 单向极限的标注单向上极限 标注参数代号 参数值和传输带 单向下极限 参数代号前应加L 例LRa0 32 2 双向极限的标注上限值在上方用U表示 下极限在下方用L表示 上下极限值均为16 规则或最大规则的极限值 6 表面粗糙度幅度参数的标注 表面粗糙度幅度参数的标注 1 表面粗糙度幅度参数的标注 2 表面粗糙度幅度参数的标注 3 表面粗糙度幅度参数的标注 4 表面粗糙度幅度参数的标注 5 42 附加评定参数的标注 二 表面粗糙度要求的图样标注 表面粗糙度符号 代号一般标注在可见轮廓线或其延长线和指引线 尺寸线 尺寸界线上 也可标注在公差框格上 符号的尖端必须从材料外指向被注表面 符号 数字的方向按规定标注 45 46 47 48 49 50 摘自GB T1031 2009 Ra的数值 m Rz的数值 m 一 评定参数项目的选择 5 4表面粗糙度的选择 51 Rsm的数值 mm Rsm c 的数值 mm 轮廓截面高度c用微米或Rz的百分数表示 一 评定参数项目的选择 52 二 评定参数值的选择 零件表面粗糙度数值的选用 应该既要满足零件表面功用要求 又要考虑经济合理性 选用时要注意以下问题 同一零件上工作表面的粗糙度参数值比非工作表面的粗糙度参数值小 摩擦表面比非摩擦表面 滚动摩擦表面比滑动摩擦表面的粗糙度参数值小承受交变荷载的表面及易引起应力集中的部分 如圆角 沟槽等 粗糙度参数值应小些 要求配合稳定可靠时 粗糙度参数值应小些 小间隙配合表面 受重载作用的过盈配合表面 其粗糙度参数值要小 密封性 防腐性要求高的表面或外表有美观要求的表面粗糙度参数值都应小些 凡有关标准已对表面粗糙度要求作出规定者 如轴承 量规 齿轮等 应按标准规定选取表面粗糙度参数值 53 5 5表面粗糙度的测量 比较法 将被测零件表面与表面粗糙度样块直接进行比较 以确定实际被测表面的表面粗糙度合格与否 比较法简单易行 适于在车间使用 缺点是评定结果的可靠性很大程度上取决于检测人员的经验 比较法仅适用于评定表面粗糙度要求不高的工件 比较时 可用肉眼观察 手动触摸 也可借助显微镜 放大镜 所用粗糙度样板的材料 形状及加工方法应尽可能与被测表面一致 54 光切法 光切法是指利用光切原理来测量表面粗糙度的一种方法 常用的测量仪器是光切显微镜 又称双管显微镜 利用光切原理 用双管显微镜测量 常用于测量Rz为0 5 60 m 55 干涉法 利用光波干涉原理 用干涉显微镜测量 主要用于测量Rz值 56 针描法 称感触法或触针法 它利用金刚石触针在被零件表面上移动 垂直于被测轮廓的方向做上下移动 常用于Ra值 0 025 5 m 国产BCJ 2型电动轮廓仪外形 57 印模法 58 小结 59 60 61 62 63 64 三 表面粗糙度轮廓要求在零件图上的标注方法 1 一般规定 1 对零件的每一表面一般只标注一次 并尽可能标注在相应尺寸及其极限偏差的同一视图上 2 除非另有说明 所标注的表面粗糙度轮廓要求是对完工零件表面 3 粗糙度的符号和数字的注写和读取方向应与尺寸的注写和读取方向一致 4 粗糙度的符号的尖端必须从材料外指向并接触零件表面 下面以表面粗糙度轮廓的幅度参数为例说明在零件图上的标注方法 其他技术要求为默认采用标准化值 2 通用的标注方法 1 代号注写和读取方向的标注方法 如图22所示 与尺寸的注写和读取方向一致 图23 65 2 代号的标注方法 标注在轮廓线或其延长线上和用箭头或带黑点 位于可见表面上 的指引线上 如图24 图27所示 图24 图27 图26 66 在不引起误解的前提下 可标注在特征尺寸线上 如图28 29所示 可标注在几何公差框格的上方 如图30所示 图30 标注在几何公差框格上面注出了特征尺寸的上方 如图31所示 图31 67 3 简化标注 1 某些表面有相同的表面粗糙度轮廓技术要求时 相同要求的标注在标题栏附近 如图32所示 图32 2 某零件全部表面有相同的表面粗糙度轮廓技术要求的标注 如图33所示 3 对多个表面有相同表面粗糙度轮廓的技术要求或在图纸空间有限时的简化标注 如图34所示 图34 68 4 当图样上某个视图构成封闭的轮廓 并各表面具有相同的表面粗糙度轮廓技术要求时 用特殊符号标注 如图35所示 此标注只包括上 下和左 右四个表面 不包括前 后两个表面 69 4 综合标注示例 1 图12 3为减速器输出轴的零件图 其上标注了尺寸及其公差带代号 几何公差和表面粗糙度轮廓要求 70 2 图12 2为减速器齿轮的零件图 其上标注了尺寸及其公差带代号 几何公差和表面粗糙度轮廓要求 71 5 其余表面的表面