学习情境4：表面粗糙度检测ppt课件

1、学习情境学习情境4 4：表面粗糙度检测：表面粗糙度检测任务任务1 1： 识读和标注表面粗糙度代号；识读和标注表面粗糙度代号；任务任务2 2： 选用和检测表面粗糙。选用和检测表面粗糙。思考题与习题思考题与习题学习情境学习情境4 4：表面粗糙度检测：表面粗糙度检测引言引言1. 表面粗糙度的概念表面粗糙度的概念 经过机械加工或用其他加工方法获得的经过机械加工或用其他加工方法获得的零件表面，由于加工过程中的塑性变形、机零件表面，由于加工过程中的塑性变形、机床的高频振动以及刀具在加工表面留下的切床的高频振动以及刀具在加工表面留下的切削痕迹等原因，零件的表面不可能是绝对光削痕迹等原因，零件的表面不可能是绝

2、对光洁的。在零件加工表面存在几何形状误差，洁的。在零件加工表面存在几何形状误差，其中一种是由较小间距和微小峰谷形成的微其中一种是由较小间距和微小峰谷形成的微观几何形状误差，即表面粗糙度。表面粗糙观几何形状误差，即表面粗糙度。表面粗糙度值越小，零件表面越光洁。度值越小，零件表面越光洁。 图图4-1 车削外圆锥面车削外圆锥面 零件加工表面形成的几何形状误差除表面粗糙度外，还有形状误差宏观几何形状误差和表面波度， 如图4-1所示。通常，按相邻两波峰或两波谷的波距来划分，波距大于10 mm的属于形状误差；波距小于1mm的属于表面粗糙度；波距介于110 mm之间的属于表面波度。 图图 4-2 零件表面的

3、几何形状误差零件表面的几何形状误差2. 表面粗糙度对互换性的影响表面粗糙度对互换性的影响 表面粗糙度对零件表面许多功能都有影响。其主要表面粗糙度对零件表面许多功能都有影响。其主要表现在以下几个方面：表现在以下几个方面： 1配合性质配合性质 对于有配合要求的零件表面，由于相对运动会导致对于有配合要求的零件表面，由于相对运动会导致微小的波峰磨损，从而影响配合性质。微小的波峰磨损，从而影响配合性质。 间隙配合：零件粗糙表面的波峰会很快磨去，导致间隙增大，影响原有的配合功能。 过盈配合：在装配零件时会将波峰挤平填入波谷，使实际有效过盈量减小，降低了联结强度。 过渡配合：零件会在使用和拆装过程中发生磨损

4、，使配合变松，降低了定位和导向的精度。 2） 耐磨性耐磨性 相互接触的表面由于存在微观几何形状误差，只相互接触的表面由于存在微观几何形状误差，只能在轮廓峰顶处接触，实际有效接触面积减小，导致能在轮廓峰顶处接触，实际有效接触面积减小，导致单位面积上压力增大，表面磨损加剧；但过于光即单位面积上压力增大，表面磨损加剧；但过于光即表面粗糙度值过小的零件表面，由于金属分子间的表面粗糙度值过小的零件表面，由于金属分子间的吸附作用，接触表面的润滑油被挤掉形成干摩擦，也吸附作用，接触表面的润滑油被挤掉形成干摩擦，也会使摩擦系数增大而加剧磨损。会使摩擦系数增大而加剧磨损。 3耐腐蚀性耐腐蚀性 由于腐蚀性气体或液

5、体容易积存在波谷底部，由于腐蚀性气体或液体容易积存在波谷底部， 腐腐蚀作用便从波谷向金属零件内部深入，造成锈蚀，因蚀作用便从波谷向金属零件内部深入，造成锈蚀，因此零件表面越粗糙，波谷越深，腐蚀越严重。此零件表面越粗糙，波谷越深，腐蚀越严重。 4抗疲劳强度抗疲劳强度 零件粗糙表面的波谷处，在交变载荷、重载荷作零件粗糙表面的波谷处，在交变载荷、重载荷作用下易引起应力集中，使抗疲劳强度降低。用下易引起应力集中，使抗疲劳强度降低。 此外，表面粗糙度对接触刚度、结合面的密封性、此外，表面粗糙度对接触刚度、结合面的密封性、零件的外观、零件表面导电性等都有影响。因此为保零件的外观、零件表面导电性等都有影响。

6、因此为保证零件的使用性能和互换性，在设计零件几何精度时证零件的使用性能和互换性，在设计零件几何精度时必须提出合理的表面粗糙度要求。必须提出合理的表面粗糙度要求。 任务任务1 1：识读和标注表面粗糙度代号：识读和标注表面粗糙度代号知识点：知识点：（1轮廓算术平均偏差；轮廓算术平均偏差；（2轮廓最大高度；轮廓最大高度；（3表面粗糙度代号；表面粗糙度代号；（4表面粗糙度符号的国标和画法；表面粗糙度符号的国标和画法；（5表面粗糙度代号的标注格式；表面粗糙度代号的标注格式；（6表面粗糙度代号的标注规定；表面粗糙度代号的标注规定；（7表面粗糙度代号的标注方法。表面粗糙度代号的标注方法。技能点：技能点：（1

7、识读表面粗糙度代号；识读表面粗糙度代号；（2正确标注表面粗糙度代号。正确标注表面粗糙度代号。一、任务描述及分析一、任务描述及分析 表面粗糙度在零件几何精度设计中是必不可少的，作为表面粗糙度在零件几何精度设计中是必不可少的，作为零件质量评定指标也是十分重要的。在评定零件的表面质量零件质量评定指标也是十分重要的。在评定零件的表面质量时，不仅要求零件具有一定的尺寸精度和形位精度，还应具时，不仅要求零件具有一定的尺寸精度和形位精度，还应具有一定的表面粗糙度要求。而表面粗糙度要求是由图样上给有一定的表面粗糙度要求。而表面粗糙度要求是由图样上给出的表面粗糙度代号所规定的要求来控制的。因此，能正确出的表面粗

8、糙度代号所规定的要求来控制的。因此，能正确地识读表面粗糙度代号的含义就显得十分重要。地识读表面粗糙度代号的含义就显得十分重要。二、相关知识二、相关知识 我国现行的表面粗糙度标准有我国现行的表面粗糙度标准有形位公差表面粗糙度。一般情况下，尺寸公差值越小，表面粗糙度值应越小；同一公差等级，小尺寸比大尺寸、轴比孔的表面粗糙度值应小些。 （7还需考虑其它一些因素和要求，表5-6为应用举例，可供参考。 2.表面粗糙度的测量 常用的表面粗糙度的测量方法有比较法、光切法、光波干涉法和针描法。这些方法基本上用于测量表面粗糙度的幅度参数。 1比较法比较法 比较法是将被测零件表面与粗糙度样板直接进比较法是将被测零

9、件表面与粗糙度样板直接进行比较的一种测量方法。它可以通过视觉、触觉或行比较的一种测量方法。它可以通过视觉、触觉或借助放大镜、比较显微镜，估计出表面粗糙度的值。借助放大镜、比较显微镜，估计出表面粗糙度的值。这种方法多用于车间，评定一些表面粗糙度参数值这种方法多用于车间，评定一些表面粗糙度参数值较大的表面。精度较差，只能做定性分析比较。较大的表面。精度较差，只能做定性分析比较。 图图4-16 4-16 粗糙度比较样块粗糙度比较样块 用于比较法检测零件的表面粗糙度。以已知高度参数值的表面粗糙度比较样块工作面上的粗糙度为标准，用视觉法或触觉法与被测表面进行比较，以判定被测表面是否符合规定；用样块进行比

10、较检验时，样块和被测表面的材料，加工方法应尽可能一致；样块比较简单易行，适合生产现场使用。缺点是评定的可靠性很大程度上取决于检验人员的经验，所以仅使用于表面粗糙度要求不高的工件。 2光切法光切法 光切法是利用光切原理，即光的反射原理测量表面光切法是利用光切原理，即光的反射原理测量表面粗糙度的一种方法。常用的仪器是光切显微镜双管显粗糙度的一种方法。常用的仪器是光切显微镜双管显微镜），该仪器适宜测量车、铣、刨或其他类似加工方微镜），该仪器适宜测量车、铣、刨或其他类似加工方法所加工的零件平面或外圆表面。光切法主要用来测量法所加工的零件平面或外圆表面。光切法主要用来测量粗糙度参数粗糙度参数 Rz 的值

11、，其测量范围为的值，其测量范围为0.850 um。图图4-17 4-17 光切显微镜光切显微镜 光切显微镜双管显微镜是利用光切原理测量表面粗糙度的一种仪器。从目镜观察表面粗糙度轮廓图像，用测微装置测定高度参数Rz值和Ry值，测量范围一般为Rz0.8100um，必要时可通过测量描绘出轮廓图像，或使用其照相装置，将粗糙度轮廓图像拍照下来，再近似评定Ra值。 图4-18a表示被测表面为阶梯面，其阶梯高度为 h 。由光源发出的光线经狭缝后形成一个光带，此光带与被测表面以夹角为45的方向 A 与被测表面相截，被测表面的轮廓影像沿 B 向反射后可由显微镜中观察得到图4-18b）。其光路系统如图4-18c所

12、示，光源 1通过聚光镜 2、狭缝 3和物镜 5，以45角的方向投射到工件表面 4 上，形成一窄细光带。光带边缘的形状，即光束与工件表面的交线，也就是工件在在45截面上的轮廓形状，此轮廓曲线的波峰在截面上的轮廓形状，此轮廓曲线的波峰在 S1 点点反射，反射， 波谷在波谷在 S2 点反射，通过物镜点反射，通过物镜 5，分别成像在分，分别成像在分划板划板 6 上的上的 和和 点，其峰、谷影像高度差为点，其峰、谷影像高度差为 h。 由仪器的测微装置可读出此值，按定义测出评定参数由仪器的测微装置可读出此值，按定义测出评定参数Rz 的数值。的数值。 1S 2S 图图 4-18 光切显微镜工作原理图光切显微

13、镜工作原理图 3光波干涉法光波干涉法 光波干涉法是利用光波的干涉原理测量表面粗糙度的方光波干涉法是利用光波的干涉原理测量表面粗糙度的方法。常用的仪器是干涉显微镜，适宜用来测量粗糙度参数法。常用的仪器是干涉显微镜，适宜用来测量粗糙度参数 Rz ，测量范围为，测量范围为0.050.8 um。 干涉显微镜基本光路系统如图干涉显微镜基本光路系统如图4-20a所示。由光源所示。由光源1发出的光线经平面镜发出的光线经平面镜 5 反射向上，至分光镜反射向上，至分光镜 9 后分成两束。后分成两束。一束向上射至被测表面一束向上射至被测表面 18 前往，另一束向左射至参考镜前往，另一束向左射至参考镜 13 前往。

14、此两束光线会合后形成一组干涉条纹。干涉条纹的相前往。此两束光线会合后形成一组干涉条纹。干涉条纹的相对弯曲程度反映被测表面微观不平度的状况，如图对弯曲程度反映被测表面微观不平度的状况，如图4-20b所示。仪器的测微装置可按定义测出相应的评定参数所示。仪器的测微装置可按定义测出相应的评定参数 Rz 值。值。图图4-19 4-19 干涉显微镜干涉显微镜 干涉显微镜是利用光波干涉原理测量表面粗糙度的一种仪器。被测表面有一定的粗糙度就呈现出凹凸不平的峰谷状干涉条纹的数目和峰谷的弯曲程度，即可计算出表面粗糙度的Ra值。必要时还可将干涉条纹的峰谷拍照下来评定。干涉法适用于精密加工的表面粗糙度测量。适合在计量

15、室使用，测量范围一般为Rz0.0320.8um 。图图 4-20 光波干涉法测量原理图光波干涉法测量原理图 4针描法针描法 针描法是利用仪器的触针在被测表面上轻轻划过，被针描法是利用仪器的触针在被测表面上轻轻划过，被测表面的微观不平度将使触针作垂直方向的位移，再通过测表面的微观不平度将使触针作垂直方向的位移，再通过传感器将位移量转换成电量，经信号放大后送入计算机，传感器将位移量转换成电量，经信号放大后送入计算机，在显示器上显示出被测表面粗糙度的评定参数值。也可由在显示器上显示出被测表面粗糙度的评定参数值。也可由记录器绘制出被测表面轮廓的误差图形。记录器绘制出被测表面轮廓的误差图形。 按针描法原

16、理设计制造的表面粗糙度测量仪器通常称为轮廓仪。根据转换原理的不同，可以有电感式轮廓仪、电容式轮廓仪、电压式轮廓仪等。轮廓仪可测 Ra、Rz、RSm 及 Rmr(c) 等多个参数。 除上述轮廓仪外，还有光学触针轮廓仪，它适用于非接触测量，以防止划伤零件表面。这种仪器通常直接显示 Ra 值，其测量范围为0.0256.3 。 图1-3为一减速器输出轴表面粗糙度的标注实例。图中两轴颈55j6与 P0 级滚动轴承内圈相配合，配合精度要求很高，故相应表面粗糙度 Ra 选0.8 um。 两个有键槽的圆柱面，左边小圆柱面与带轮配合，而右边大圆柱面与齿轮配合，其配合精度要求较高，所以选表面粗糙度 Ra 不大于1

17、.6 um。 两轴槽与键的两侧面配合，配合精度要求一般，故它的粗糙度参数 Ra 选3.2 um。 其余未标注表面的表面粗糙度 Ra 选6.3 um。 三、任务实施三、任务实施1.1.减速器表面粗糙度值的选用减速器表面粗糙度值的选用图图 4-21 表面粗糙度代号在图样上的标注表面粗糙度代号在图样上的标注2.2.连杆轴颈表面粗糙度值的检测连杆轴颈表面粗糙度值的检测 表面粗糙度在零件几何精度设计中是必不可少的，作表面粗糙度在零件几何精度设计中是必不可少的，作为零件质量评定指标也是十分重要的。在评定零件表面质为零件质量评定指标也是十分重要的。在评定零件表面质量时，不仅要求零件具有一定的尺寸精度和形位精

18、度，还量时，不仅要求零件具有一定的尺寸精度和形位精度，还应具有一定的表面粗糙度要求，因此，对零件的粗糙度进应具有一定的表面粗糙度要求，因此，对零件的粗糙度进行检测，以判断零件是否满足使用要求有重要的意义。其行检测，以判断零件是否满足使用要求有重要的意义。其实验器材有：电动轮廓仪、曲轴、形槽。实验器材有：电动轮廓仪、曲轴、形槽。 检测的步骤如下：检测的步骤如下：（1 1将曲轴放入电动轮廓仪工作台面的形槽内。将曲轴放入电动轮廓仪工作台面的形槽内。（2 2因连杆轴颈的表面粗糙度值应选用因连杆轴颈的表面粗糙度值应选用Ra1.6umRa1.6um，所以根据国际，所以根据国际 规定，选择取样长度为规定，选

19、择取样长度为0.8mm0.8mm。 图图1 1曲轴曲轴 图图2 2 电动轮廓仪检测表面粗糙度电动轮廓仪检测表面粗糙度（3 3用圆弧导头触针的中点与连杆轴颈母线接触。用圆弧导头触针的中点与连杆轴颈母线接触。（4 4使圆弧导头触针在使圆弧导头触针在0.8mm0.8mm的取样长度范围内水平移动测量。的取样长度范围内水平移动测量。（5 5按仪器指示表直接读取被测表面的按仪器指示表直接读取被测表面的RaRa数值或用仪器的记录数值或用仪器的记录 安装，描绘粗糙度轮廓曲线的放大图，再计算出安装，描绘粗糙度轮廓曲线的放大图，再计算出RaRa。（6 6本卷须知：检测时，应在被测表面的本卷须知：检测时，应在被测表面的3 3个以上不同部位水平个以上不同部位水平移动测量，量取平均值作为最终测量