第四章-表面粗糙度

1、第四章 表面粗糙度轮廓及其检测Chap four: Surface roughness and its VerificationChap four: Surface roughness and its Verification教学内容n第一节第一节 表面粗糙度轮廓的基本概念表面粗糙度轮廓的基本概念n第二节第二节 表面粗糙度轮廓的评定表面粗糙度轮廓的评定n第三节第三节 表面粗糙度轮廓的技术要求表面粗糙度轮廓的技术要求n第四节第四节 表面粗糙度轮廓的技术要求在图样上标表面粗糙度轮廓的技术要求在图样上标注的方法注的方法n第五节第五节 表面粗糙度轮廓的检测表面粗糙度轮廓的检测学习要点n基本要求基本要求

2、： 1、了解表面粗糙度轮廓对机械零件使用性能的影响；、了解表面粗糙度轮廓对机械零件使用性能的影响； 2、掌握表面粗糙度轮廓评定参数名称、代号及含义；、掌握表面粗糙度轮廓评定参数名称、代号及含义； 3、了解表面粗糙度轮廓参数的选择原则，掌握表面粗、了解表面粗糙度轮廓参数的选择原则，掌握表面粗糙度轮廓评定参数在图样上的正确标注；糙度轮廓评定参数在图样上的正确标注； 4、了解表面粗糙度轮廓参数的典型测量方法及原理。、了解表面粗糙度轮廓参数的典型测量方法及原理。n重点内容重点内容：表面粗糙度轮廓的评定参数。表面粗糙度轮廓的评定参数。n难点内容难点内容：表面粗糙度轮廓参数的选择表面粗糙度轮廓参数的选择。

3、一、表面粗糙度轮廓的基本概念一、表面粗糙度轮廓的基本概念 零件的表面总是存在一定程度的凹凸不平，即使零件的表面总是存在一定程度的凹凸不平，即使是看起来光滑的表面，经放大后观察，也会发现凹是看起来光滑的表面，经放大后观察，也会发现凹凸不平的波峰波谷。零件表面轮廓上相邻峰谷间距凸不平的波峰波谷。零件表面轮廓上相邻峰谷间距小于小于1mm的微观不平度称为表面粗糙度。的微观不平度称为表面粗糙度。表面粗糙度轮廓的界定表面粗糙度产生的原因及影响产生的原因有产生的原因有: : 切削过程中的刀切削过程中的刀痕、切屑分离时的塑性变形、刀痕、切屑分离时的塑性变形、刀具和被加工表面间的摩擦、工艺具和被加工表面间的摩擦

4、、工艺系统中的高频振动等。系统中的高频振动等。影响零件的耐磨性影响零件的耐磨性影响零件配合性质影响零件配合性质影响零件的疲劳强度影响零件的疲劳强度影响零件的抗腐蚀性影响零件的抗腐蚀性二、表面粗糙度轮廓的评定二、表面粗糙度轮廓的评定n测量和评定表面粗糙度轮廓时，应规定取样长测量和评定表面粗糙度轮廓时，应规定取样长度、评定长度、中线（基准线）和评定参数。度、评定长度、中线（基准线）和评定参数。n当没有规定测量方向时，测量截面方向取垂直当没有规定测量方向时，测量截面方向取垂直于表面主要加工痕迹方向于表面主要加工痕迹方向。取样长度 l定义定义：评定表面粗糙度所规定的一段基准线评定表面粗糙度所规定的一段

5、基准线长度，它在轮廓总的走向上量取。长度，它在轮廓总的走向上量取。作用作用：为了限制和减弱为了限制和减弱表面波纹度对表面粗表面波纹度对表面粗糙测量结果的影响糙测量结果的影响。取法取法：一般在一个取样长度内应包含个以一般在一个取样长度内应包含个以上的波峰和波谷。上的波峰和波谷。取样长度 l评定长度 ln定义定义：在评定或测量表面轮廓时所必需的一段长度。在评定或测量表面轮廓时所必需的一段长度。作用作用：反映加工表面的不均匀性。反映加工表面的不均匀性。取法取法：最小的评定长度等于取样长度；由最小的评定长度等于取样长度；由5 5个连续取样个连续取样长度长度构成的评定长度为标准的评定长度构成的评定长度为

6、标准的评定长度。轮廓中线（基准线）定义定义：评定表面粗糙度数值的基准线。评定表面粗糙度数值的基准线。 有以下两种：有以下两种：min12niiy（1 1）轮廓最小二乘中线：）轮廓最小二乘中线： 在取样长度内，使轮廓线上各点的轮廓偏距的平方和在取样长度内，使轮廓线上各点的轮廓偏距的平方和为最小的线。即：为最小的线。即：（2）轮廓算术平均中线）轮廓算术平均中线 ：在取样长度内，将实际轮廓划分上下两部分，且使上下在取样长度内，将实际轮廓划分上下两部分，且使上下面积相等的直线面积相等的直线 。即：。即：F1+F3+F2n-1= F2+F4+F2n评定参数n表面粗糙度轮廓评定参数有三个表面粗糙度轮廓评定

7、参数有三个： 轮廓算术平均偏差（幅度参数）轮廓算术平均偏差（幅度参数）Ra 轮廓最大高度（幅度参数）轮廓最大高度（幅度参数） Rz 轮廓单元平均宽度（间距参数）轮廓单元平均宽度（间距参数）RSm轮廓算术平均偏差 Radxy(x)lRla01niiaynR11L=取样长度取样长度YXRa轮廓最大高度 RzL L= =取样长度取样长度RpRzRVYRpRp: :最大轮廓峰高最大轮廓峰高; ; RvRv: :最大轮廓谷深最大轮廓谷深Rz = Rp + Rv轮廓单元平均宽度 RSmYL L= =取样长度取样长度 Xs Xsi i三、表面粗糙度轮廓的技术要求三、表面粗糙度轮廓的技术要求n评定参数的选择评

8、定参数的选择n评定参数值的确定评定参数值的确定评定参数的选择n评定参数的选择：如无特殊要求，一般仅选用幅度参数。推荐优先选用Ra值，因为Ra能充分反映零件表面轮廓的特征。以下情况下例外：p当表面过于粗糙（Ra6.3）或过于光滑（ Ra 0.025）时，选用Rz。因为此范围便于选择用于测量Rz的仪器测量。p当零件材料较软时，选用Rz。因为Ra一般采用触针测量，在此条件下测量误差较大。评定参数值的确定n选择原则选择原则：在满足零件表面功能要求的前提下，尽量：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。选取较大的参数值。 n一般情况下，同一零件上，工作表面比非工作表面粗一般情况下，同一零件

9、上，工作表面比非工作表面粗糙度值小；摩擦表面比非摩擦表面要小；受循环载荷糙度值小；摩擦表面比非摩擦表面要小；受循环载荷的表面要小、配合要求高、联接要求可靠、受重载的的表面要小、配合要求高、联接要求可靠、受重载的表面粗糙度值都应小；同一精度，小尺寸比大尺寸、表面粗糙度值都应小；同一精度，小尺寸比大尺寸、轴比孔的表面粗糙度值要小；一般尺寸公差、表面形轴比孔的表面粗糙度值要小；一般尺寸公差、表面形状公差小时，表面粗糙度参数值也小，。状公差小时，表面粗糙度参数值也小，。n常用表面粗糙度值与所适应的零件表面参看见常用表面粗糙度值与所适应的零件表面参看见P121表表5-2，选择时可进行类比。，选择时可进行

10、类比。四、表面粗糙度在图样上的标注四、表面粗糙度在图样上的标注n表面粗糙度的符号基本符号，表示表面可用任何方法获得；基本符号，表示表面可用任何方法获得；仅适用于简化代号标注。仅适用于简化代号标注。表示表面是用去除材料的方法获得；表示表面是用去除材料的方法获得；如车、铣、钻、磨、电火化加工等。如车、铣、钻、磨、电火化加工等。表示表面是用不去除材料的方法获得；表示表面是用不去除材料的方法获得；如铸、锻、冲压、冷轧等。如铸、锻、冲压、冷轧等。表示所有表面具有相同的表面粗糙度要求。表示所有表面具有相同的表面粗糙度要求。表面粗糙度的代号表面粗糙度代号示例n当选用当选用Ra时，可省略代号时，可省略代号Ra

11、，只注出，只注出Ra值；当选值；当选用用Rz时，需在参数值前加注时，需在参数值前加注Rz。用去除材料方法获得的表面用去除材料方法获得的表面粗糙度，粗糙度， Ra的上限值为的上限值为3.2 m。用去除材料方法获得的表用去除材料方法获得的表面粗糙度，面粗糙度， Ra的最大值为的最大值为3.2m，最小值为，最小值为1.6m。用去除材料方法获得的表面用去除材料方法获得的表面粗糙度，粗糙度， Ra的上限值为的上限值为3.2 m，下限值为，下限值为1.6m。用去除材料方法获得的表用去除材料方法获得的表面粗糙度，面粗糙度， Ra的最大值为的最大值为3.2 m。用去除材料方法获得的表面，用去除材料方法获得的表

12、面， Rz的上限值为的上限值为6.3 m。用去除材料方法获得的表用去除材料方法获得的表面，面， Rz的最大值为的最大值为3.2m。3.23.21.63.2maxRz6.33.2max1.6minRz6.3max允许值（上、下限值）和极限值（最大、小值）有何区别？允许值（上、下限值）和极限值（最大、小值）有何区别？允许值和极限值的区别nGB/T 131-93GB/T 131-93规定：规定：p当允许在表面粗糙度参数的所有实测值中，超当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过规定值的个数少于总数的16%16%时，应在图中时，应在图中标注表面粗糙度参数的上限值或下限值；标注表

13、面粗糙度参数的上限值或下限值；p当要求在表面粗糙度参数所有实测值不允许超当要求在表面粗糙度参数所有实测值不允许超过规定值时，应在图样上标注表面粗糙度参数过规定值时，应在图样上标注表面粗糙度参数的最大值或最小值。的最大值或最小值。表面粗糙度标注的有关规定n在同一图样上，每一表面一般只标注一次符号、在同一图样上，每一表面一般只标注一次符号、代号。代号。n表面粗糙度符号、代号一般注在可见轮廓线、表面粗糙度符号、代号一般注在可见轮廓线、尺寸界线、引出线或它们的延长线上。尺寸界线、引出线或它们的延长线上。n符号的尖端必须从材料外指向表面。符号的尖端必须从材料外指向表面。n当零件的大部分表面具有相同的表面

14、粗糙度要当零件的大部分表面具有相同的表面粗糙度要求时，统一标注在图样的右上角，并加求时，统一标注在图样的右上角，并加“其余其余”二二字。字。不同方向表面上的标注3.23.23.23.23.23.23.23.23.2303.23.230表面粗糙度的简化标注表面粗糙度标注示例3.26.31.63.26.36.33.23.23.2245符号末端旋转方符号末端旋转方向为顺时针方向向为顺时针方向符号尖端必须由材符号尖端必须由材料外指向材料内料外指向材料内文字需符合制图的国家文字需符合制图的国家标准规定，朝上朝左进标准规定，朝上朝左进行标注行标注6.3五、表面粗糙度轮廓的检测五、表面粗糙度轮廓的检测常用的

15、常用的表面粗糙度的测量方法有：表面粗糙度的测量方法有： 比较法比较法 光切法光切法 干涉法干涉法 针描法针描法比较法-用表面粗糙度样板测量n将被测表面对照将被测表面对照粗糙度粗糙度样板样板，用肉眼或借助于，用肉眼或借助于放大镜，比较显微镜直放大镜，比较显微镜直接进行比较，也可以用接进行比较，也可以用手触摸，划动感觉来判手触摸，划动感觉来判断被测表面的粗糙度。断被测表面的粗糙度。比较法比较法多用于车间，一般只用于评定表面粗糙度值多用于车间，一般只用于评定表面粗糙度值较大的工件。较大的工件。针描法-用电动轮廓仪测量n针描法也称触针法，是针描法也称触针法，是利用金刚石触针在被测利用金刚石触针在被测表

16、面上轻轻划过，从而表面上轻轻划过，从而测出表面粗糙度测出表面粗糙度Ra值值的的一种方法。一种方法。 电动轮廓仪电动轮廓仪的测量范围一般为的测量范围一般为Ra 0.0256.3m，仪器配有各种附件，以适应平面、内外圆柱面、锥仪器配有各种附件，以适应平面、内外圆柱面、锥面、球面、沟槽等形状表面测量。面、球面、沟槽等形状表面测量。光切法-用双管显微镜测量n双管显微镜是应用双管显微镜是应用光切原光切原理理测量表面粗糙度的。双测量表面粗糙度的。双管显微镜常用于测量管显微镜常用于测量Ra或或Rz值，由于受到分辨率的值，由于受到分辨率的限制，一般测量范围为限制，一般测量范围为Rz 180m。光切法光切法不但

17、适用于测量车、铣、刨及其他类似加工方法的金不但适用于测量车、铣、刨及其他类似加工方法的金属表面，还可以用于测量木板、塑料、电镀层等表面的微观属表面，还可以用于测量木板、塑料、电镀层等表面的微观不平度。不平度。干涉法-用干涉显微镜测量n利用利用光波干涉原理光波干涉原理结合显结合显微系统来测量表面粗糙度微系统来测量表面粗糙度的一种方法。的一种方法。n常用来测量常用来测量Rz的值，测量的值，测量范围一般为范围一般为Rz 0.0250.8m。干涉法干涉法不仅适用于测量高反射率的金属加工表面，也不仅适用于测量高反射率的金属加工表面，也能测量低反射率的玻璃表面，但是主要是用于要求表能测量低反射率的玻璃表面，但是主要是用于要求表面粗糙度参数值小的表面。面粗糙度参数值小的表面。表面粗糙度的测量：总结 比较法比较法：将被测表面和表面粗糙度