CH5表面粗糙度ppt课件

1、 切削加工的零件，不仅有尺寸精度和形位公差切削加工的零件，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件的使用性能。表面粗糙度就是用来衡量零件表面质量的。质量的。 零件被加工表面上的微观的几何形状误差称零件被加工表面上的微观的几何形状误差称为表面粗糙度，又称微观不平度。为表面粗糙度，又称微观不平度。1 1表面粗糙度产生的原因表面粗糙度产生的原因 在切削加工过程中，在切削加工过程中，刀具和被加工表面间的相对运动轨迹即刀痕）、刀刀具和被加工表面间的相对运动轨迹即刀痕）、刀具和被加工表面间

2、的摩擦、切削过程中切屑分离时表具和被加工表面间的摩擦、切削过程中切屑分离时表层金属材料的塑性变形以及工艺系统的高频振动。层金属材料的塑性变形以及工艺系统的高频振动。2 2表面粗糙度与表面波度、形状误差的区别表面粗糙度与表面波度、形状误差的区别 波距波距小于小于1mm1mm的属于表面粗糙度；波距的属于表面粗糙度；波距在在110mm110mm的属于表面波度；波距的属于表面波度；波距大于大于10mm10mm的属于形的属于形状误差。波距状误差。波距与波幅与波幅h h的比值小于的比值小于4040时属于表面粗时属于表面粗糙度；比值在糙度；比值在401000401000时属于表面波度；比值大于时属于表面波度

3、；比值大于10001000时属于形状误差。如下图时属于形状误差。如下图 表面实表面实际轮廓际轮廓表面粗表面粗糙度糙度表面表面波度波度形状形状误差误差1影响两接触表面间的摩擦、磨损和接触变形影响两接触表面间的摩擦、磨损和接触变形3影响疲劳强度影响疲劳强度 表面微观不平度的凹痕越深，其底部曲率半径越表面微观不平度的凹痕越深，其底部曲率半径越小，则应力集中越严重，零件疲劳损坏的可能性越小，则应力集中越严重，零件疲劳损坏的可能性越大，疲劳强度就越低。大，疲劳强度就越低。 4影响耐腐蚀性影响耐腐蚀性 腐蚀介质在表面凹谷聚集，不易清除，产生金腐蚀介质在表面凹谷聚集，不易清除，产生金属腐蚀。表面越粗糙，凹谷

4、越深，谷底越尖，零属腐蚀。表面越粗糙，凹谷越深，谷底越尖，零件抗腐蚀能力越差。件抗腐蚀能力越差。 此外，表面粗糙度对零件结合面的密封性此外，表面粗糙度对零件结合面的密封性能、表面反射能力和外观质量等都有影响。能、表面反射能力和外观质量等都有影响。 1 1实际轮廓实际轮廓 平面与实际表面相交所得的轮廓线为实际平面与实际表面相交所得的轮廓线为实际轮廓。轮廓。（分为横向轮廓和纵向轮廓）（分为横向轮廓和纵向轮廓） 取样长度是指用于判别被评定轮廓的不规则特取样长度是指用于判别被评定轮廓的不规则特征的一段基准线长度。为了限制和削弱表面波度对征的一段基准线长度。为了限制和削弱表面波度对表面粗糙度测量结果的影

5、响，至少包含表面粗糙度测量结果的影响，至少包含5 5个以上轮个以上轮廓峰和谷。廓峰和谷。 取样长度和评定长度取样长度和评定长度 为了充分合理地反映表面的特性，通常取几个为了充分合理地反映表面的特性，通常取几个取样长度来评定表面粗糙度，普通取样长度来评定表面粗糙度，普通 ln =5lln =5l。 4、基准线、基准线 用以测量或评定表面粗糙度数值大小的一条参用以测量或评定表面粗糙度数值大小的一条参考线称为基准线，基准线通常有轮廓最小二乘中考线称为基准线，基准线通常有轮廓最小二乘中线和轮廓算术平均中线两种。线和轮廓算术平均中线两种。 （1 1） 轮廓最小二乘中线简称中线）轮廓最小二乘中线简称中线）

6、 在取样长在取样长度范围内，实际被测轮廓线上的各点至一条假想线度范围内，实际被测轮廓线上的各点至一条假想线的距离的平方和为最小，即的距离的平方和为最小，即 =Min=Min，这条假想线，这条假想线就是最小二乘中线图就是最小二乘中线图a a中的中的 O1O1 O1O1 和和 O2O2 O2O2 ）。）。 2iy 在取样长度内，由一条假想线将实际轮廓分成上、下在取样长度内，由一条假想线将实际轮廓分成上、下两部分，而且使上部分面积之和等于下部分面积之和，即两部分，而且使上部分面积之和等于下部分面积之和，即 。这条假想线就是轮廓算术平均中线图。这条假想线就是轮廓算术平均中线图b中中的的 O1O1 和和

7、 O2O2 ）。）。iiFF 在轮廓图形上确定最小二乘中线的位置比较困难，在实在轮廓图形上确定最小二乘中线的位置比较困难，在实际工作中可用算术平均中线代替最小二乘中线，两者相差际工作中可用算术平均中线代替最小二乘中线，两者相差不大不大. . 式中：式中：y(x)表面轮廓上点到基准线的距离；表面轮廓上点到基准线的距离； yi表面轮廓上第表面轮廓上第i个点到基准线的距离；个点到基准线的距离； l取样长度；取样长度； n取样数。取样数。 公式表示为公式表示为或近似为或近似为 dxxylRla01niiaynR11 轮廓算术平均偏差轮廓算术平均偏差 R a R a 较全面地反映表面较全面地反映表面粗糙

8、度的高度特征，概念清楚，检测方便，为当粗糙度的高度特征，概念清楚，检测方便，为当前世界各国普遍采用。前世界各国普遍采用。 轮廓算术平均偏差轮廓算术平均偏差式中；式中；Ypi第第i个最大轮廓峰高；个最大轮廓峰高； Yvi第第i个最大轮廓谷深，谷深不取成负值。个最大轮廓谷深，谷深不取成负值。 在取样长度内，轮廓的峰顶线与轮廓谷底线之间的距在取样长度内，轮廓的峰顶线与轮廓谷底线之间的距离如图）。离如图）。 公式表示为公式表示为515151iivipizyyR 轮廓峰顶线和轮廓谷底线，分别指在取样长度轮廓峰顶线和轮廓谷底线，分别指在取样长度l l内，平内，平行于基准线且通过轮廓最高点和最低点的直线。行

9、于基准线且通过轮廓最高点和最低点的直线。 高度特征参数高度特征参数 公式表示为公式表示为maxmaxvpyyyR（1 1） 轮廓微观不平度的平均间距轮廓微观不平度的平均间距 S m S m 在取样长度内轮在取样长度内轮廓微观不平度间距廓微观不平度间距Smi Smi 的平均值如图）。所谓轮廓微观不的平均值如图）。所谓轮廓微观不平度的间距平度的间距SmiSmi是指轮廓峰和相邻的轮廓谷在中线上的一段长是指轮廓峰和相邻的轮廓谷在中线上的一段长度。度。 （2 2轮廓的单峰平均间距轮廓的单峰平均间距S S 在取样长度内轮廓的单峰间距在取样长度内轮廓的单峰间距 Si Si 的算术平均值如图）。所谓轮廓单峰间

10、距的算术平均值如图）。所谓轮廓单峰间距SiSi是指两相是指两相邻单峰的最高点之间距离投影在中线上的长度。邻单峰的最高点之间距离投影在中线上的长度。 nimimSnS11niiSS121式中：式中：n轮廓单峰的个数轮廓单峰的个数 第第i个轮廓单峰间距。个轮廓单峰间距。 轮廓的支承长度率轮廓的支承长度率 tptp： 在取样长度内，一平行于基准在取样长度内，一平行于基准线的直线从峰顶线向下移到某一水平位置时，与轮廓相截所线的直线从峰顶线向下移到某一水平位置时，与轮廓相截所得到的各段截线长度得到的各段截线长度bibi之和与取样长度之和与取样长度l l之比，如下图。之比，如下图。 轮廓支承长度轮廓支承长

11、度 表面粗糙度的评定参数值已经标准化，设计时表面粗糙度的评定参数值已经标准化，设计时应根据国家标准规定的参数值系列选取。国家标准应根据国家标准规定的参数值系列选取。国家标准GB /T10312019GB /T10312019要求优先选用基本系列值要求优先选用基本系列值 。 轮廓算术平均偏差轮廓算术平均偏差Ra的数值的数值 (m ）一、一、 表面粗糙度符号表面粗糙度符号表面粗糙度代号注法表面粗糙度代号注法 a1a1、a2a2粗糙度高度参数代号及其数值，单位为粗糙度高度参数代号及其数值，单位为mm b b加工方法、镀覆、涂覆、表面处理或其他说明等加工方法、镀覆、涂覆、表面处理或其他说明等 cc取样

12、长度单位为取样长度单位为mmmm或波纹度单位为或波纹度单位为mm） dd加工纹理方向符号加工纹理方向符号 ee加工余量，单位为加工余量，单位为mmmm f f粗糙度间距参数值单位为粗糙度间距参数值单位为mmmm或轮廓支承长度率或轮廓支承长度率三、表面粗糙度符号、代号在图样上的标注三、表面粗糙度符号、代号在图样上的标注 表面粗糙度代表面粗糙度代号注法号注法 表面粗糙度标注示例表面粗糙度标注示例 当零件的大部分表面具有相同的表面粗糙度要求当零件的大部分表面具有相同的表面粗糙度要求时，对其中使用最多的一种符号、代号可以统一注在时，对其中使用最多的一种符号、代号可以统一注在图样的右上角，并加注图样的右

13、上角，并加注“其他两字。其他两字。 齿轮、花键表面粗糙度标注示例齿轮、花键表面粗糙度标注示例输出轴上形位公差、表面粗糙度标注示例四、新旧国标的对照四、新旧国标的对照 由于旧国标宣贯使用的时间比较长由于旧国标宣贯使用的时间比较长,在年长在年长的工程技术人员和工人中的工程技术人员和工人中,对旧国标中的表面对旧国标中的表面光洁度印象较深光洁度印象较深,为了帮助对照记忆为了帮助对照记忆,介绍一种介绍一种简单的方法简单的方法: 旧国标的旧国标的5相当于新国标的相当于新国标的Ra3.2(第一第一系列值系列值,3.2可以当成可以当成3+2=5记忆记忆),记住这一记住这一对应值后对应值后, Ra值只需向上乘值

14、只需向上乘2、向下除、向下除2，即，即可推出新国标所对应的相邻旧国标的各级符可推出新国标所对应的相邻旧国标的各级符号。例号。例6相当于相当于Ra1.6；3相当于相当于Ra12.5。或直接记。或直接记1相当于相当于Ra50。五、表面粗糙度的选择五、表面粗糙度的选择1、表面粗糙度的选择、表面粗糙度的选择 主要包括表面粗糙度评定主要包括表面粗糙度评定参数及参数值的选择参数及参数值的选择 零件表面粗糙度选择是否恰当不仅影响产品的使零件表面粗糙度选择是否恰当不仅影响产品的使用性能，而且也直接关系到零件的加工工艺和制造成用性能，而且也直接关系到零件的加工工艺和制造成本。本。首先满足使用性能要求，其次兼顾经

15、济性。首先满足使用性能要求，其次兼顾经济性。即在满足使用要求的前题下，尽可能降低表面粗即在满足使用要求的前题下，尽可能降低表面粗糙度要求，放大表面粗糙度允许值。糙度要求，放大表面粗糙度允许值。 按类比法选择表面粗糙度参数值时，可先根据经按类比法选择表面粗糙度参数值时，可先根据经验资料初步选定表面粗糙度参数值，然后再对比工作验资料初步选定表面粗糙度参数值，然后再对比工作条件作适当调整。调整时主要考虑以下几点：条件作适当调整。调整时主要考虑以下几点：1 1同一零件上，工作表面的粗糙度值应比非工作表面同一零件上，工作表面的粗糙度值应比非工作表面小。小。2)2)摩擦表面的粗糙度值应比非摩擦表面小。滚动

16、摩擦表摩擦表面的粗糙度值应比非摩擦表面小。滚动摩擦表面比滑动摩擦表面的粗糙度值要小；对有相对运动的工面比滑动摩擦表面的粗糙度值要小；对有相对运动的工件表面，运动速度愈高，其粗糙度值也应愈小。件表面，运动速度愈高，其粗糙度值也应愈小。3)3)单位面积压力大或受交变应力作用的重要零件的圆角、单位面积压力大或受交变应力作用的重要零件的圆角、沟槽表面粗糙度值应选小值。沟槽表面粗糙度值应选小值。4)4)配合性质要求越稳定，表面粗糙度值应越小。配合性配合性质要求越稳定，表面粗糙度值应越小。配合性质相同时，尺寸愈小的结合面，表面粗糙度值也应越小。质相同时，尺寸愈小的结合面，表面粗糙度值也应越小。同一精度等级

17、，小尺寸比大尺寸、轴比孔的表面粗糙度同一精度等级，小尺寸比大尺寸、轴比孔的表面粗糙度值要小。值要小。 7)表面粗糙度值一般应与尺寸公差、形位公差相表面粗糙度值一般应与尺寸公差、形位公差相适应。通常，零件的尺寸公差、形位公差要求高时，适应。通常，零件的尺寸公差、形位公差要求高时，表面粗糙度值应较小。但实际生产中也有这样的情况，表面粗糙度值应较小。但实际生产中也有这样的情况，尺寸公差、形位公差值较大，而表面粗糙度值却要求尺寸公差、形位公差值较大，而表面粗糙度值却要求很小，如机床的手柄或手轮的表面，因此它们之间并很小，如机床的手柄或手轮的表面，因此它们之间并不存在确定的函数关系。不存在确定的函数关系

18、。 T 0.25IT Ra 0.015T Rz 0.6T T 0.25IT Ra 0.015T Rz 0.6T 6 6标准已对表面粗糙度要求做出规定如与滚动标准已对表面粗糙度要求做出规定如与滚动轴承配合的轴颈和外壳孔、键槽、各级精度齿轮的主轴承配合的轴颈和外壳孔、键槽、各级精度齿轮的主要表面），则应按标准规定的表面粗糙度参数值选用。要表面），则应按标准规定的表面粗糙度参数值选用。 5 5防腐性、密封性要求高，外表美观等表面的防腐性、密封性要求高，外表美观等表面的粗糙度值应较小。粗糙度值应较小。 表面粗糙度常用的检测方法有：比较法、光切法、表面粗糙度常用的检测方法有：比较法、光切法、干涉法、针描

19、法、印模法。干涉法、针描法、印模法。比较法简单易行，适于在车间使用。缺点是评定比较法简单易行，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。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。加工方法应尽可能与被测表面一致。 光切显微镜主要用光切显微镜主要用于测定于测定RzRz和和RyRy，测量范，测量范围一般为围一般为0.560m0.560m。适宜测量车、铣、刨或适宜测量车、铣、刨或其他类似加工方法所加其他类似加工方法所加工的零件平面和外圆表工的零件平面和外圆表面面 。cos45Khcos4511hh干涉原理干涉原理光源光源1 1发出的光线经聚光镜发出的光线经聚光镜2 2和反光镜和反光镜3 3转向，通过光阑转向，通过光阑4 4、5 5、聚光镜、聚光镜6 6投射到分光镜投射到分光镜7 7上，通过分光镜上，通过分光镜7 7的半透半反膜后的半透半反膜后分成两束。一束光透过分光镜分成两束。一束光透过分光镜7 7，经补