第5章互换性ppt

1、HH3A第五章表面粗糙度轮廓及其检测第一节表面粗糙度轮廓的基本概念第二节表面粗糙度轮廓的评定第三节表面粗糙度轮廓的技术要求第四节表面粗糙度轮廓技术要求在零件图上标注的方法第五节表面粗糙度轮廓的检测第一节 表面粗糙度轮廓的基本概念 完工零件实际表面轮廓图5-1 表面轮廓 表面轮廓：平面与表面相交所得的轮廓线，称为表面轮廓。表面粗糙度轮廓波纹度轮廓宏观形状轮廓实际表面轮廓图5-2 零件表面几何形状误差及其组成成份二、表面粗糙度轮廓对零件工作性 能的影响1耐磨性2配合性质稳定性3耐疲劳性4抗腐蚀性1取样长度取样长度lr 取样长度：是测量或评定表面粗糙度所规定的一段基准线长度，至少包含5个微峰和5个微

2、谷。 中线lnlrlrlrlrlr 图5-3 取样长度和评定长度 2评定长度评定长度ln 取标准评定长度ln5lr。若被测表面比较均匀，可选ln5lr；若均匀性差，可选ln5lr。lryi最小二乘中线图5-4 表面粗造度轮廓的最小二乘中线 表面粗糙度轮廓中线是为了定量地评定表面粗糙度轮廓而确定的一条基准线。1轮廓最小二乘中线算术平均中线 lrF1F2FiF1F2Fi2轮廓算术平均中线 11nniiiiFF图5-5表面粗造度轮的算术平均中线1)轮廓的算术平均偏差轮廓的算术平均偏差 图5-6 轮廓算术平均偏差Ra的确定Raxynyiy1y2dxylRal01niiynRa11 近似为1幅度参数幅度

3、参数 在一个取样长度范围内，最大轮廓峰高Rp与最大轮廓谷深Rv之和称之为轮廓最大高度，用符号Rz表示，即Rz = Rp + Rv 图5-7 表面粗糙度轮廓的最大高度Rz的确定Zp2lrZv6Zv5Zp6Zp5Zp4Zp3Zv4Zv3Zp1Rz中线Zv1Zv22)轮廓的最大高度轮廓的最大高度一个轮廓峰与相邻的轮廓谷的组合叫做轮廓单元。在一个取样长度lr范围内，中线与各个轮廓单元相交线段的长度叫做轮廓单元的宽度，用符号Xsi表示。 轮廓单元的平均宽度：是指在一个取样长度lr范围内所有轮廓单元的宽度Xsi的平均值，用符号RSm表示，即 Xs6Xs5Xs4Xs3Xs2Xs1lr中线图5-8 轮廓单元的

4、宽度与轮廓单元的平均宽度miiXsmRSm112 间距特征参数间距特征参数 在常用值范围内(Ra为0.0256.3mm，Rz为0.125mm)，普遍采用Ra作为评定参数。采用Rz作为评定参数的原因是：一方面，由于触针式轮廓仪功能的限制，不适应于极光滑表面和粗糙表面；另一方面，对测量部位小、峰谷少或有疲劳强度要求的零件表面，选用Rz作为评定参数，方便、可靠。 表面粗糙度参数值的选用原则：首先满足功能要求，其次是考虑经济性及工艺性。在满足功能要求的前提下，参数的允许值应尽可能大些。1.表面粗糙度的符号表面粗糙度的符号a1，a2 粗糙度幅度参数代号及其数值（mm）；b 加工要求、镀覆、涂覆、表面处理

5、或其他说明等；c 取样长度（mm）或波纹度（mm）；d 加工纹理方向符号； e 加工余量（mm）； f 粗糙度间距参数值（mm） (e)bc/fa1a2d 图5-9 表面粗糙度轮廓代号 2表面粗糙度的代号表面粗糙度的代号1表面粗糙度轮廓幅度参数的标注表面粗糙度轮廓幅度参数的标注 按标准规定选用对应的取样长度时，则在图样上省略标注，否则应按如图5-10a所示方法标注取样长度，图中取样长度取值为0.8 mm。如果某表面的粗糙度要求按指定的加上方法(如铣削)获得时、可用文字标注见图5-10b。 如果需要标注加工余量(设加工总余量为5mm)，应将其标注见图5-10c。 如果需要控制表面加工纹理方向时，

6、加注加工纹理方向符号，见图5-10d。标准规定了加工纹理方向符号，如表5-10所示。2表面粗糙度轮廓技术要求其它项目的标注表面粗糙度轮廓技术要求其它项目的标注b)c)d)a)0.86.3铣3.23.2(5)3.2图5-10表面粗糙度其它项目的标注303012.512.53.23.23.2f其余2512.50.460M45c1.63.23.2ff图5-11表面粗糙度代号标注示例（1）表面粗糙度轮廓的概念 （2）国家标准在评定表面粗糙度轮廓的参数时，规定了取样长度lr、评定长度ln和中线。（3）表面粗糙度轮廓的评定参数 有幅度参数（包括轮廓的算术平均偏差Ra轮廓的最大高度Rz）和间距特征参数（轮廓

7、单元的平均宽度RSm）（4）通常只给出幅度参数Ra或Rz及允许值，必要时可规定轮廓其他的评定参数、表面加工纹理方向、加工方法或(和)加工余量等附加要求。如果采用标准取样长度，则在图样上可以省略标注取样长度值。（5）国家标准规定了表面粗糙度轮廓的标注方法，见表5-8表5-9及图5-9、图5-10.（6）表面粗糙度轮廓的检测主要方法有比较检验法、针描法、光切法和干涉法。表面粗糙度测量与一般长度测量相比较，具有被测量小，测量精度要求高等特点。测量表面粗糙度的仪器和形式有多种多样，但从测量原理上看，目前最常用的表面粗糙度测量方法有：比较法、光切法、干涉法和针描法。 比较法比较法是将已知其高度参数值的表

8、面粗糙度样块与被测表面相比较，通过人的感官，或借助放大镜、显微镜来判断被测零件表面粗糙度的一种检测方法。比较时，所用的表面粗糙度样块的材料、形状、加工方法、纹理方向等应尽可能与被测表面相同，以减少检测误差，提高判断的准确性。当大批量生产时，也可以从合格的被加工零件中挑选出样件，经检定后作为表面粗糙度样块使用。下一页返回第五节表面粗糙度轮廓的检测比较法测量表面粗糙度具有简单易行的优点，适合在车间条件下使用。该方法的缺点是，评定结果的准确性在很大程度上取决于检验人员的经验，仅适用于评定表面粗糙度要求不严格的工件。 光切法光切法是利用“光切原理”测量零件表面粗糙度的方法。光切显微镜（又称为双管显微镜

9、）就是应用这一原理设计而成的，它适宜测量Rz值，测量范围一般为0.560m。上一页下一页返回sVhHo/45cos(4-7)hsaahh上一页下一页返回光切法测量原理如图5-22所示。光学显微镜的光学系统由两个互成90o的光管组成，一个为照明光管，另一个为观察光管。从光源1发出的光，经聚光镜2、狭缝3和物镜4后，变成一扁平的带状光束，以45o倾角的方向投射到被测表面8上；再经被测表面反射，通过与照明光管成90o的观察光管内的物镜5，在目镜视场7中可以看到一条狭窄的高亮度光带，这条光带就是扁平光束与被测表面交线的影像，亦即被测表面在45o斜向截面上实际轮廓线的已经过放大的影像。此轮廓线的波峰 与

10、波谷 通过物镜分别成像在分划板6的 和 点,两点之间的距离 即是峰谷影像的高度差。从 可以求出被测表面的微观峰谷高度差值H：式中V为物镜的放大倍数，可通过仪器所附的一块 “标准玻璃刻度尺”来确定。目镜中的影像高度 可用测微目镜千分尺测出。h上一页下一页返回图5-23为光切法双管显微镜的外形结构。整个光学系统装在一个封闭的壳体7内，其上装有目镜11和可换物镜组10。可换物镜组有四组，可根据被测零件表面粗糙度参数值的大小选用，并由手柄8借助弹簧力固紧。被测工件安放在工作台9上，先使零件表面的加工纹理方向与扁平光带垂直。松开锁紧旋钮5，转动粗调螺母4可使横臂3连同壳体7沿立柱2上下移动，进行显微镜的

11、粗调焦。旋转微调手轮6进行显微镜的精细调焦。然后，在目镜视场中可以看到清晰的狭窄波状高亮度光带。如图4-24所示。转动目镜千分尺旋钮13，分划板上的十字线就会移动，就可测量影像高度 。ahoah45cosVaVaHoo2/45cos45cosa（4-8）上一页下一页返回具体测量方法为：测量时，先调节目镜千分尺旋钮，使目镜中十字线的水平线与光带平行；然后旋转千分尺旋钮，使水平线与光带的最高点和最低点先后相切；记下两次的读数差a。由于读数是在测微目镜千分尺轴线（与十字线的水平线成45o ）方向测得的（如图5-24），因此两次读数差 与目镜中影像高度 的关系为将式(4-8)代入式(4-7)得应当注意

12、：测量 值时，应选择两条光带边缘中比较清晰的一条边缘进行测量，不要把光带的宽度测量进去，以免误读。 干涉法干涉法是利用光波干涉原理来测量表面粗糙度的。被测表面直接参与光路，用同一标准反射镜比较，以光波波长来度量干涉条纹的弯曲程度，从而测得该表面的表面粗糙度参数值。干涉法通常用于测定Rz值，其测量范围为0.0250.8m。用干涉法测量表面粗糙度的仪器是干涉显微镜，其光学系统原理如图5-25(a)所示。由光源1发出的光线，经2、3组成的聚光滤色镜组聚光滤色，再经光栏4和透镜5至分光镜7分为两束光：一束经补偿镜8、物镜9到平面反射镜10，被10反射又回到分光镜7，再由7反射经聚光镜11到反射镜13，

13、由13进入目镜12；另一束光线向上经物镜6射向被测零件表面，由被测表面反射回来，通过分光镜7，聚光镜11到反射镜13，由13反射也进入目镜12。在目镜12的视场内可以看到这两束光线因光程差而形成的干涉条纹。上一页下一页返回2bah(4-9)若被测表面为理想平面，则干涉条纹为一组等距平直的平行光带；若被测表面粗糙不平，则干涉条纹就会弯曲，如图5-25(b)所示。根据光波干涉原理，光程差每增加半个波长(/2)，就形成一条干涉带，故被测表面的不平高度（即峰、谷高度差）h为式中，a为干涉条纹的弯曲量；b为相邻干涉条纹的间距；为光波波长（绿色=0.53m）；a、b值可利用测微目镜测出。根据测出的a、b值

14、，按式(4-9)算出h值。干涉法测量所得到的测量值精度较高，适用于测量Rz小于1m的微观不平度。上一页下一页返回 针描法针描法是一种接触式测量表面粗糙度的方法，最常用的仪器是电动轮廓仪。图5-26为国产BCJ-2型电动轮廓仪，其测量的基本原理是：将被测工件1放在工作台6的定位块7上，调整工件（或驱动箱4）的倾斜度，使工件被测表面平行于传感器3的滑行方向。调整传感器及触针2的高度，使触针与被测表面适当接触。启动电动机，使传感器带动触针沿工件被测表面滑行。由于被测表面有微小的峰谷，使触针在滑行的同时还沿轮廓的垂直方向上下运动。触针的运动情况实际上反映了被测表面轮廓的情况。将触针运动的微小变化通过传

15、感器转换成电信号，并经计算和放大处理，便可由指示表5直接显示出Ra的大小。上一页下一页返回针描法测量表面粗糙度的最大优点是能够直接读出表面粗糙度Ra的数值，此外它还能测量平面、轴、孔和圆弧面等各种形状的表面粗糙度。但因为它是接触式测量，为保证触针与被测表面的可靠接触，需要适当的测量力，这对材料较软或Ra 、Rz值很小的表面容易产生划痕。此外，由于受触针针尖圆弧半径的限制（现有仪器多在2.512.5m）范围内，若测量过于粗糙的零件表面，则会损伤触针。若测量十分光滑的表面，则由于表面的凹谷细小，针尖难以触到凹谷底部，因而测不出轮廓的真实状况。所以，此类测量方法的测量范围一般为Ra=0.15m。用轮

16、廓法测量时，也可用记录仪记录下表面轮廓曲线，通过对曲线图形的数学处理，便可得出Ra 、Rz的数值。上一页返回图5-22 光切法测量原理(a)测量装置结构简图测量装置结构简图；(b)目镜视场的影像目镜视场的影像；(c)测量原理简图测量原理简图1光源；光源； 2聚光镜；聚光镜；3狭缝；狭缝； 4、5物镜；物镜； 6分划板；分划板；7目镜；目镜； 8被测表面被测表面返回图5-23 光切法双管显微镜外形结构1底座；底座；2立柱；立柱；3横臂；横臂；4粗调螺母；粗调螺母；5锁紧旋钮；锁紧旋钮；6微调手轮；微调手轮；7壳体；壳体；8手柄；手柄；9工作台；工作台；10可换物镜组；可换物镜组；11目镜；目镜；12燕尾；燕尾；13目镜千分尺旋钮目镜千分尺旋钮返回图5