第五章 表面粗糙度及检测.

1、概述概述一一表面粗糙度在图样上的标注表面粗糙度在图样上的标注三三 表面粗糙度的选择表面粗糙度的选择四四二二表面粗糙度的评定表面粗糙度的评定第五章第五章 表面粗糙度及其检测表面粗糙度及其检测 表面粗糙度的检测表面粗糙度的检测五五5.1 概述概述 加工表面的几何形貌是由加工过程加工表面的几何形貌是由加工过程中中刀具与被加工工件的摩擦刀具与被加工工件的摩擦、切屑分切屑分离时塑性变形离时塑性变形及及加工系统的振动加工系统的振动等因等因素的作用，在工件表面留下的表面结素的作用，在工件表面留下的表面结构。构。 零件表面的形貌可分为零件表面的形貌可分为四四种情况：种情况： 1）宏观几何形状误差（形状公差）宏

2、观几何形状误差（形状公差） 2）表面波纹度（波度）表面波纹度（波度） 3）微观几何形状误差（表面粗糙度）微观几何形状误差（表面粗糙度） 4）表面缺陷）表面缺陷引入：引入：刀具刀具工件工件切屑切屑波距波距1mm表面粗糙度轮廓表面粗糙度轮廓波距在波距在110mm 波纹度轮廓波纹度轮廓波距波距10mm 宏观形状轮廓宏观形状轮廓实际表面轮廓实际表面轮廓图图 零件表面几何形状误差及其组成成份零件表面几何形状误差及其组成成份表面粗糙度轮廓的界定表面粗糙度轮廓的界定表面粗糙度值越小，表面越光滑表面粗糙度值越小，表面越光滑 是指测量或评定表面粗糙度时用于判别具有表面粗糙度特征是指测量或评定表面粗糙度时用于判别

3、具有表面粗糙度特征的一段基准线长度。的一段基准线长度。 所取范围至少包含所取范围至少包含五个五个以上的轮廓峰和谷。以上的轮廓峰和谷。 表面越粗糙，取样长度应越长。表面越粗糙，取样长度应越长。 是指为了合理并且较全面地反映整个表面的表面粗糙度特征是指为了合理并且较全面地反映整个表面的表面粗糙度特征而在测量和评定表面粗糙度时所必需的一段长度。而在测量和评定表面粗糙度时所必需的一段长度。 一般情况一般情况取评定长度取评定长度 ln =5lr 规则表面规则表面取评定长度取评定长度 ln =（13）lr 不规则表面不规则表面取评定长度取评定长度 ln =（525）lr5.2 表面粗糙度的评定表面粗糙度的

4、评定1、取样长度、取样长度lr 2、评定长度、评定长度ln 一、基本术语一、基本术语 是指评定表面粗糙度参数值时所取的基准。是指评定表面粗糙度参数值时所取的基准。 GB3505-83 表面粗糙度术语表面及其参数表面粗糙度术语表面及其参数规定下列中线规定下列中线作为基准线：作为基准线：1）轮廓的最小二乘中线）轮廓的最小二乘中线 是指具有理想直线形状并划分被测轮廓的基准线在取样长度内是指具有理想直线形状并划分被测轮廓的基准线在取样长度内使轮廓上各点到该基准线的距离（轮廓偏距）的平方之和为最使轮廓上各点到该基准线的距离（轮廓偏距）的平方之和为最小小 。 3、基准线、基准线 （中线）（中线）min12

5、niiz2）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在取样长度内，将实际轮廓划分上下两部分，且使上下面积且使上下面积相等的直线。相等的直线。n即：即：F1+F2+F3+Fn= G1+G2+G3+Gm注：在轮廓图形上确定最小二乘中线的位置比较困难，故通注：在轮廓图形上确定最小二乘中线的位置比较困难，故通常用算术平均中线来代替最下二乘中线。常用算术平均中线来代替最下二乘中线。二、评定参数（二、评定参数（GB/T 3505-2000） 粗糙度轮廓的参数由粗糙度轮廓的参数由幅度参数幅度参数、间距参数间距参数、混合参数混合参数以以及及曲线和相关参数曲线和相关参数组成。组

6、成。1、幅度参数、幅度参数 轮廓算术平均偏差（轮廓算术平均偏差（Ra ） 轮廓的最大高度（轮廓的最大高度（Rz ）2、间距参数、间距参数 轮廓单元的平均宽度轮廓单元的平均宽度(Rsm)3、形状特征参数、形状特征参数 轮廓支承长度率（轮廓支承长度率（Rmr(c)）1、幅度参数、幅度参数-轮廓算术平均偏差轮廓算术平均偏差RaRa-取样长度取样长度内，被测实际轮廓上内，被测实际轮廓上各点至轮廓中线距离绝对各点至轮廓中线距离绝对值的平均值值的平均值 。Ra = Zin1 i=1 n近似表示：近似表示： 轮廓最大峰高轮廓最大峰高lrZxZiXsi 轮廓最大谷深轮廓最大谷深-max-max 轮廓最大高度轮

7、廓最大高度-长度长度内，轮廓的峰顶线和谷底线之间内，轮廓的峰顶线和谷底线之间 的距离。的距离。1、幅度参数、幅度参数-轮廓最大高度轮廓最大高度Rz2、间距参数、间距参数-轮廓单元的平均宽度轮廓单元的平均宽度(Rsm) 在在取样长度取样长度内，轮廓单元宽度内，轮廓单元宽度Xs的的平均值。平均值。 3、形状特征参数、形状特征参数-轮廓支承长度率轮廓支承长度率Rmr(c)C1 C2 M l(c )lnM l(c)i峰顶线峰顶线Rmr(c) -在给定的在给定的水平位置水平位置c上上,轮廓的实体材料长度轮廓的实体材料长度 Ml(c) 与评定长度与评定长度ln之比之比1）当给定水平位置）当给定水平位置C1

8、时，时，Rmr(c)=M l(c)i/ln；2）当给定水平位置）当给定水平位置C2时，时，Rmr(c)= M l(c)/ln = 100% 注：优先选用轮廓算术平均偏差注：优先选用轮廓算术平均偏差Ra三、表面粗糙度评定参数的数值三、表面粗糙度评定参数的数值0.0120.0250.050.1501000.81.60.20.43.26.312.525 Ra的数值的数值 (um)0.0250.050.10.20.40.81.63.26.312.525501002004008001600 Rz的数值的数值 (um)0.0060.01250.0250.050.10.20.40.81.63.26.312.

9、51015202530405060708090Rmr(c)的数值的数值一、表面粗糙度代（符）号一、表面粗糙度代（符）号表面粗糙度代号表面粗糙度代号表面粗糙度符号表面粗糙度符号表面粗糙度参数表面粗糙度参数其它有关规定其它有关规定表面粗糙度符号画法表面粗糙度符号画法 6060H2H1 h/10，11.4，为图中线宽，为图中字高为图中线宽，为图中字高 5.3 表面粗糙度在图样上的标注表面粗糙度在图样上的标注基本符号基本符号:6060H1 1.4hh 字高字高数字与字母高度数字与字母高度符号的线宽符号的线宽高度高度H1高度高度H22.50.253.57.570.710211011430（最小值）（最小

10、值）表表 面面 粗粗 糙糙 度度 符符 号号用任何方法获得的表面用任何方法获得的表面（单独使用无意义）（单独使用无意义）用用去除材料去除材料的方法获得的表面的方法获得的表面用用不去除材料不去除材料的方法获得的表面的方法获得的表面横线上用于标注有关参数和说明横线上用于标注有关参数和说明符符 号号 意意 义义 及及 说说 明明表示所有表面具有相同的表面粗表示所有表面具有相同的表面粗糙度要求糙度要求说明：表面粗糙度参数说明：表面粗糙度参数1）表面粗糙度参数的单位是）表面粗糙度参数的单位是 m。 2）注写注写Ra时，只写数值时，只写数值; 注写注写Rz时时，应同时注出，应同时注出Rz和数值。和数值。例

11、如：例如：3.23.2用任何方法获得的表面粗糙度用任何方法获得的表面粗糙度, Ra的上限的上限值为值为3.2 m。 3）只注一个值时，表示为上限值；注两个值时，表示为上限值）只注一个值时，表示为上限值；注两个值时，表示为上限值和下限值。和下限值。3.23.21.61.6用去除材料方法获得的表面粗糙度用去除材料方法获得的表面粗糙度, Ra的上限的上限值为值为3.2 m，下限下限值为值为1.6 m。Rz3.2Rz3.2用任何方法获得的表面粗糙度用任何方法获得的表面粗糙度, Rz的上限值的上限值为为3.2 m。na- 注写表面注写表面结构的单一要求结构的单一要求; na 和和b( 同时存在同时存在)

12、 a 注写注写第一表面结第一表面结构要求构要求, b 注写注写第二表面结构要求第二表面结构要求; nc- 注写加工方法注写加工方法“,车车”“”“、铣、铣”“”“、镀、镀”等等; nd- 注写表面纹理方向注写表面纹理方向, 如如“=”“、”、“M”等等ne- 注写注写加工余量加工余量（mm）。 在完整符号中，对表面结构的单一要求和补充要求应注写在图中在完整符号中，对表面结构的单一要求和补充要求应注写在图中所示的指定位置。所示的指定位置。acbedRzmax 0.4Ra 25Ra 6.3铣铣Ra 3.2Rz 0.4表面粗糙度标注示例表面粗糙度标注示例 用去除材料的方法获得的表面用去除材料的方法获

13、得的表面, Ra的的上限上限值为值为3.2 m，加工方法为，加工方法为铣削铣削。铣铣Ra 3.2Rz 0.4Rzmax 0.4Ra 25Ra 6.3采用不去除材料的方法获得的表面采用不去除材料的方法获得的表面, Rz的上限的上限值值为为0.4 m。 用去除材料的方法获得的表面用去除材料的方法获得的表面, Rz的最大的最大值为值为0.4 m。 用去除材料的方法获得的表面用去除材料的方法获得的表面, Ra的上限的上限值为值为25 m， Ra的下限的下限值为值为6.3 m。3.23.23.23.23.23.23.23.23.23.2303.23.230二、表面粗糙度在图样上的注法二、表面粗糙度在图样

14、上的注法表面粗糙度的注写和读取方向与尺寸的注写和读取方向一致。表面粗糙度的注写和读取方向与尺寸的注写和读取方向一致。 符号的尖端必须从材符号的尖端必须从材料外指向表面。料外指向表面。 标注在轮廓线上或指引线上标注在轮廓线上或指引线上图图a） 表面结构要求在轮廓线上的标注表面结构要求在轮廓线上的标注 表面结构要求可标注在表面结构要求可标注在轮廓线上轮廓线上, 如图如图a）所示。必要时所示。必要时, 表面表面结构也可用带箭头或黑点的指引线引出标注结构也可用带箭头或黑点的指引线引出标注, 如图如图b）所示。所示。标注在轮廓线上或指引线上标注在轮廓线上或指引线上 图图b） 用指引线引出标注表面结构要求

15、用指引线引出标注表面结构要求 标注在特征尺寸的尺寸线上标注在特征尺寸的尺寸线上 在不致引起误解时在不致引起误解时， 表面结构要求可以标注在装配结构给表面结构要求可以标注在装配结构给定的尺寸线上。如图所示。定的尺寸线上。如图所示。 标注在形位公差的框格上标注在形位公差的框格上 图图 表面结构要求标注在形位公差框格的上方表面结构要求标注在形位公差框格的上方 标注在延长线上标注在延长线上 图图 表面结构要求标注在圆柱特征的延长线上表面结构要求标注在圆柱特征的延长线上 可以直接标注在延长线上，或用带箭头的指引线引出标注可以直接标注在延长线上，或用带箭头的指引线引出标注； 圆柱和棱柱表面的表面结构要求只

16、标注一次圆柱和棱柱表面的表面结构要求只标注一次。标注在圆柱和棱柱表面上标注在圆柱和棱柱表面上 n如果每个棱柱表面有不同的表面结构要求，则应分别单独如果每个棱柱表面有不同的表面结构要求，则应分别单独标注，如图所示。标注，如图所示。图图 圆柱和棱柱的表面结构要求的注法圆柱和棱柱的表面结构要求的注法 有相同表面结构要求的简化注法有相同表面结构要求的简化注法 n如果在工件的多数如果在工件的多数( ( 包包括全部括全部) )表面有相同的表表面有相同的表面结构要求时面结构要求时, , 则其表面则其表面结构要求可统一标注在图结构要求可统一标注在图样的标题栏附近。此时样的标题栏附近。此时, , 表面结构要求的

17、符号后面表面结构要求的符号后面应有应有: : 在圆括号内给出无在圆括号内给出无任何其它标注的基本符任何其它标注的基本符号号，不同的表面结构要求不同的表面结构要求仍应直接标注在图形中仍应直接标注在图形中, , 如如图图所示。所示。图图 大多数表面有相同表面结构要求大多数表面有相同表面结构要求的简化注法（一）的简化注法（一）图图 大多数表面有相同表面结构要求的简化注法（二）大多数表面有相同表面结构要求的简化注法（二） 图图 在图纸空间有限时的简化注法在图纸空间有限时的简化注法多个表面有共同要求的注法多个表面有共同要求的注法 图图 在图纸空间有限时的简化注法在图纸空间有限时的简化注法只用表面结构符号

18、的简化注法只用表面结构符号的简化注法 图图 多个表面结构要求的简化标注多个表面结构要求的简化标注两种或多种工艺获得的同一表面的注法两种或多种工艺获得的同一表面的注法 n由几种不同的工艺方法获得的同一表面，当需要明确每种由几种不同的工艺方法获得的同一表面，当需要明确每种工艺方法获得的同一表面。当需要明确每种工艺方法的表工艺方法获得的同一表面。当需要明确每种工艺方法的表面结构要求时，可按图进行标注。面结构要求时，可按图进行标注。图图 多种工艺方法获得的同一表面的标注多种工艺方法获得的同一表面的标注5.4 表面粗糙度的选择表面粗糙度的选择一、一、 表面粗糙度评定参数的选择表面粗糙度评定参数的选择 如

19、无特殊要求，一般仅选用如无特殊要求，一般仅选用幅度参数幅度参数 。在在Ra=0.0256.3范围内，推荐优先选用范围内，推荐优先选用Ra值，值，因为因为Ra能能充分反映零件表面轮廓的特征，以下情况例外：充分反映零件表面轮廓的特征，以下情况例外：1、表面过于、表面过于粗糙粗糙或或太光滑太光滑时，多采用时，多采用Rz，因为此范围便于选因为此范围便于选择用于测量择用于测量Rz的仪器测量。的仪器测量。2、当表面不允许出现、当表面不允许出现较深加工痕迹较深加工痕迹，防止应力过于集中防止应力过于集中，要，要求保证零件的求保证零件的抗疲劳强度和密封性抗疲劳强度和密封性时，应选择时，应选择Ra与与Rz联用。联

20、用。 3、当测量面积很小时，如顶尖、刀具的刃部、仪表的小元件、当测量面积很小时，如顶尖、刀具的刃部、仪表的小元件的表面，可选用的表面，可选用Ry值。值。附加参数一般不单独使用。附加参数一般不单独使用。1）对有特殊要求的少数零件的重要表面（如要求喷涂均匀、）对有特殊要求的少数零件的重要表面（如要求喷涂均匀、涂层有较好的附着性和光泽表面）需要控制涂层有较好的附着性和光泽表面）需要控制Rsm数值。数值。2）对于有较高支撑刚度和耐磨性的表面，应规定）对于有较高支撑刚度和耐磨性的表面，应规定Rmr(c)参参数。数。 零件表面粗糙度数值的选用，应该既要满足零件表面零件表面粗糙度数值的选用，应该既要满足零件表面功用要求，又要考虑经济合理性。选用时要注意以下问题：功用要求，又要考虑经济合理性。选用时要注意以下问题：a. 在满足功用的前提下，尽量选用在满足功用的前提下，尽量选用较大的表面粗糙度数值较大的表面粗糙度数值，以降低生产成本。以降低生产成本。b. 一般情况下，零件的一般情况下，零件的接触表面接触表面比非接触表面的粗糙度参比非接触表面的粗糙度参数值要数值要小小。c. 受受循环载荷的表面循环载荷的表面极易引起应力集中的表面，表面粗糙度极易引起应力集中的表面，表面粗糙度参数值要参数值要小小。d. 配合性质相同，零件配合性质相同，零件尺寸小尺寸小的比尺寸大的表面粗糙