第5章(表面粗糙度与检测)概要

1、5 表面粗糙度及检测表面粗糙度及检测表面粗糙度的评定、选用及标注表面粗糙度的评定、选用及标注 基本内容基本内容：掌握表面粗糙度的基本概念，表面粗糙：掌握表面粗糙度的基本概念，表面粗糙度的评定、选用、标注及测量。度的评定、选用、标注及测量。 重点内容重点内容：表面粗糙度的评定、选用及标注。：表面粗糙度的评定、选用及标注。 难点内容难点内容：表面粗糙度的评定、选用。：表面粗糙度的评定、选用。 操作技能操作技能：表面粗糙度的测量。：表面粗糙度的测量。一、一、实际轮廓：平面与实际表面相交所得的轮廓线基本概念基本概念一一、零件表面的形貌可分为三种情况：零件表面的形貌可分为三种情况： 形状误差形状误差：峰

2、谷的波长和波高之比大于：峰谷的波长和波高之比大于1000 （波距（波距大于大于10 mm)的不平程度属于形状误差。的不平程度属于形状误差。 表面波纹度表面波纹度：峰谷的波长和波高之比等于：峰谷的波长和波高之比等于501000 (波距为波距为110 mm)的不平程度称为波纹度。目前表面波的不平程度称为波纹度。目前表面波纹度还没有制定国家标准。国际标准化组织第纹度还没有制定国家标准。国际标准化组织第57技术技术委员会正在制定表面波纹度有关国际标准。委员会正在制定表面波纹度有关国际标准。 表面粗糙度：表面粗糙度：零件表面所具有的微小峰谷的不平程零件表面所具有的微小峰谷的不平程度，其波长和波高之比一般

3、小于度，其波长和波高之比一般小于 50（波距小于（波距小于1mm)。一、造成表面粗糙度的原因：一、造成表面粗糙度的原因： 刀具与被加工表面的摩擦；刀具与被加工表面的摩擦； 切屑分离时的工件表面层金属的塑性变形；切屑分离时的工件表面层金属的塑性变形；工艺系你统中的高频振动；工艺系你统中的高频振动；表面粗糙度对零件性能的影响表面粗糙度对零件性能的影响 配合性质稳定性配合性质稳定性：配合表面经跑合后，改变了：配合表面经跑合后，改变了配合性质。配合性质。 摩擦磨损：摩擦磨损：摩擦系数增大，有效接触面积小，摩擦系数增大，有效接触面积小，单位面积压力大，越容易磨损。单位面积压力大，越容易磨损。 抗腐蚀性：

4、抗腐蚀性：不平表面的腐蚀物更多，越容易不平表面的腐蚀物更多，越容易腐蚀。腐蚀。 对零件的对零件的外观外观、测量精度测量精度、表面光学性能表面光学性能、导电导电导热性能导热性能和和胶合强度胶合强度等也有着不同程度的影响。等也有着不同程度的影响。 密封性：密封性：只在局部点上接触，中间缝隙影响密只在局部点上接触，中间缝隙影响密封性。封性。5.1 表面粗糙度的国家标准表面粗糙度的国家标准5.1.1 表面粗糙度的评定参数及其数值表面粗糙度的评定参数及其数值5.1.1.1 主要术语及其定义主要术语及其定义(GB/T 3505-2000)一、取样长度一、取样长度 l 判别和测量表面粗糙度所规定的一段基准线

5、长度。判别和测量表面粗糙度所规定的一段基准线长度。一般在一个取样长度内应包含一般在一个取样长度内应包含个以上的波峰和波谷。个以上的波峰和波谷。常用的取样长度值常用的取样长度值 l 值见表值见表 5-1 所示。所示。二、评定长度二、评定长度 ln： 评定表面粗糙度时所必须的一段长度。一般情况下：评定表面粗糙度时所必须的一段长度。一般情况下：ln = 5 。 取样长度与评定长度取样长度与评定长度三、轮廓中线三、轮廓中线 m 在在取样长度取样长度内，使轮廓上各点的轮廓偏距内，使轮廓上各点的轮廓偏距 yi 的平的平方和最小，即：方和最小，即： min2iy （一）轮廓最小二乘中线（一）轮廓最小二乘中线

6、 在在取样长度取样长度内，使轮廓上各点的轮廓偏距内，使轮廓上各点的轮廓偏距 yi 的平的平方和最小，即：方和最小，即： ( (二二) ) 轮廓的算术平均中线轮廓的算术平均中线niiniiFF115.1.1.2 评定参数及数值评定参数及数值(GB/T 3505-2000)一、高度特征参数一、高度特征参数二、间距特征参数二、间距特征参数1. 1. 轮廓算术平均偏差轮廓算术平均偏差RaRa2. 2. 微观不平度十点高度微观不平度十点高度RzRz3. 3. 轮廓最大高度轮廓最大高度RyRy1. 1. 轮廓微观不平度间距轮廓微观不平度间距SmSm2. 2. 轮廓单峰平均间距轮廓单峰平均间距S S三、形状

7、特征参数三、形状特征参数 轮廓算数平均偏差轮廓算数平均偏差 Ra：在取样长度内，被测实际：在取样长度内，被测实际轮廓上各点至轮廓中线距离绝对值的平均值，即：轮廓上各点至轮廓中线距离绝对值的平均值，即：dxxylRla 0)(1 niiaynR11或近似为或近似为v Ra 越大，表面越粗糙。越大，表面越粗糙。 Ra 能客观、全面反映表面能客观、全面反映表面微观几何形状特性。微观几何形状特性。 微观不平度十点高度微观不平度十点高度z（新标准中已无此项新标准中已无此项） ：在取样长度内个最大的轮廓峰高在取样长度内个最大的轮廓峰高 ypi 平均值与平均值与5个最个最大轮廓谷深大轮廓谷深 yvi 平均值

8、之和。平均值之和。55151 iviipizyyR 轮廓最大高度轮廓最大高度z （旧标准旧标准(GB/T 1031-1995)中用中用y 表示表示） ：在取样长度内，轮廓的峰顶线和谷底线之间在取样长度内，轮廓的峰顶线和谷底线之间的距离。峰顶线和谷底线平行于中线且分别通过轮廓的距离。峰顶线和谷底线平行于中线且分别通过轮廓最高点和最低点。最高点和最低点。vz 越大，表面越粗糙。越大，表面越粗糙。z 能不如能不如a 对表面粗糙对表面粗糙度反映得客观、全面。度反映得客观、全面。二、间距参数二、间距参数 轮廓单峰平均间距轮廓单峰平均间距 S （新标准中已无此项新标准中已无此项） ：两：两相邻轮廓单峰的最

9、高点在中线上的投影长度相邻轮廓单峰的最高点在中线上的投影长度 Si 称为轮称为轮廓单峰间距，则廓单峰间距，则 S 为：为： niiSnS11间距参数反应轮廓疏、密况状，即间距参数反应轮廓疏、密况状，即 l 内峰、谷的数量。内峰、谷的数量。 轮廓单元的平均宽度轮廓单元的平均宽度RSm（旧标准是微观不平度的旧标准是微观不平度的平均间距平均间距 Sm） ：含有轮廓峰和相邻轮廓谷的一段中：含有轮廓峰和相邻轮廓谷的一段中线长度线长度 Smi 称为微观不平度间距，则称为微观不平度间距，则 Sm 为：为： niimmSnS11 niismxnRS11三、形状特征参数三、形状特征参数 轮廓支撑长度率轮廓支撑长

10、度率 Rmr （旧标准是旧标准是 tp ） ：与轮廓峰：与轮廓峰顶线相距为顶线相距为 c 的一条直线与轮廓峰相截所得到的各的一条直线与轮廓峰相截所得到的各段截线段截线 bi 之和，称为轮廓支撑长度之和，称为轮廓支撑长度 np ，与取样长度，与取样长度 l 之比，就是轮廓支撑长度率之比，就是轮廓支撑长度率 tp ，且有：，且有：001001001100)( niippmrbllntR5.1.1 表面粗糙度代号及其标注表面粗糙度代号及其标注 a1、a2 处为粗糙度高度处为粗糙度高度参数的允许值（参数的允许值（m）；）； b 处标注加工方法、镀涂处标注加工方法、镀涂或其它表面处理；或其它表面处理；

11、c 处标出取样长度（处标出取样长度（mm）；）； d 标出加工纹理方向符号；标出加工纹理方向符号； e 处标出加工余量（处标出加工余量（mm）；）； f 处标出间距参数值（处标出间距参数值（mm）或轮廓支承长度率。或轮廓支承长度率。GB/T 131-1993纹理方向纹理方向 表面是通过去除材料方法获得；表面是通过去除材料方法获得； 表面是通过不去除材料方法获得；表面是通过不去除材料方法获得； 去除材料，去除材料， Ra （可省略）最大允许（可省略）最大允许 值为值为 6.3 m ；6.3 任何方法任何方法， Ra 最大允许值为最大允许值为 6.3 m ；z 200不去除材料，不去除材料，z 最

12、大允许值为最大允许值为 200 m。6.3 标注时将其标注时将其标注在可见轮标注在可见轮廓线、尺寸界廓线、尺寸界线、引出线或线、引出线或它们的延长线它们的延长线上，符号的尖上，符号的尖端必须从材料端必须从材料外指向被注表外指向被注表面。面。实例分析实例分析5.2 零件表面粗糙度参数值的选择零件表面粗糙度参数值的选择 总的原则总的原则： 在满足零件功能的前提下，选取最经济的参数值。在满足零件功能的前提下，选取最经济的参数值。 在满足零件表面功能要求的前提下，尽量选取较大的在满足零件表面功能要求的前提下，尽量选取较大的参数值；参数值； 同一零件上，工作表面比非工作表面粗糙度值小；同一零件上，工作表

13、面比非工作表面粗糙度值小； 摩擦表面比非摩擦表面要小；摩擦表面比非摩擦表面要小； 受循环载荷的表面，易引起应力集中的部分要小；受循环载荷的表面，易引起应力集中的部分要小； 配合要求高、联接要求可靠、受重载的表面粗糙度配合要求高、联接要求可靠、受重载的表面粗糙度值都应小；值都应小； 同一精度，小尺寸比大尺寸、轴比孔的表面粗糙度同一精度，小尺寸比大尺寸、轴比孔的表面粗糙度值要小。值要小。 一般尺寸公差、表面形状公差小时，表面粗糙度一般尺寸公差、表面形状公差小时，表面粗糙度参数值也小，但也不存在确定的函数关系。如机床参数值也小，但也不存在确定的函数关系。如机床的手轮或手柄。的手轮或手柄。 一般情况下

14、，它们之间有一定的对应关系，设形状一般情况下，它们之间有一定的对应关系，设形状公差为公差为T，尺寸公差为尺寸公差为IT，它们之间的关系可参照以它们之间的关系可参照以下对应关系：下对应关系：若若 T0.6 IT，则则 Ra0.05 IT； Rz 0.2 IT T0.4 IT，则则 Ra0.025 IT； Rz 0.1 IT T0.25 IT，则则 Ra0.012 IT； Rz 0.05 IT T0.25 IT，则则 Ra0.015 T； Rz 0.6 T5.3 表面粗糙度的测量表面粗糙度的测量5.3.1 比较法比较法 将被测表面和表面粗糙度样板直接进行比较，多将被测表面和表面粗糙度样板直接进行比较，多用于车间，评定表面粗糙度值较大的工件。用于车间，评定表面粗糙度值较大的工件。5.3.2 光切法光切法 利用光切原理，用双管显微镜测量利用光切原理，用双管显微镜测量。 常用于测常用于测量量 Rz 为为0.560 m。5.3.3 干涉法干涉法