表面粗糙度的概念和评定参数

表面粗糙度的概念和评定参数第一页，共四十七页，编辑于2023年，星期一学习要求：（1）掌握表面粗糙度的高度特性参数，（2）理解表面粗糙度的基本概念（3）了解表面粗糙度的测量方法第二页，共四十七页，编辑于2023年，星期一4.1表面粗糙度的概念和评定参数1、表面粗糙度的概念

加工表面上具有的较小间距和峰谷所构成的微观几何形状特性，称为表面粗糙度。

零件表面的峰谷

指零件表面的微观几何形状一、表面粗糙度的概述

第三页，共四十七页，编辑于2023年，星期一微小的峰谷高低程度及间距状况λ——波距H——波高λ/h>1000宏观λ/h=40～1000波度误差λ/h<40微观1、表面粗糙度的概念

4.1表面粗糙度的概念和评定参数一、表面粗糙度的概述

第四页，共四十七页，编辑于2023年，星期一由于切削过程中的：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系统中的高频振动等。2、产生的原因加工表面上留下的凸凹不平的痕迹，这些痕迹是由许多微小的凸峰和凹谷组成的，其微小峰谷的高低以及细密程度构成的微观几何形状特性称为表面粗糙度。4.1表面粗糙度的概念和评定参数一、表面粗糙度的概述

第五页，共四十七页，编辑于2023年，星期一3、表面粗糙度、表面波纹度、形状误差的划分(1)波距小于1mm，属于微观几何形状误差——表面粗糙度。(2)波距10mm以上的且不呈明显周期性变化的——宏观的几何形状误差。(3)波距介于1~10mm的并呈周期性变化的——表面波纹度零件表面的形貌可分为三种情况：4.1表面粗糙度的概念和评定参数一、表面粗糙度的概述

第六页，共四十七页，编辑于2023年，星期一表面粗糙度—加工表面所具有的较小间距和微小峰谷不平度。线的大体走向:

形状误差（宏观）波纹度：波距S和波高H均较大表面粗糙度：具有微小的波距s和波高h

（微观）sShSH4.1表面粗糙度的概念和评定参数一、表面粗糙度的概述

第七页，共四十七页，编辑于2023年，星期一表面越粗糙，f↑，两相对表面运动时，磨损越快。4、表面粗糙度对零件使用性能的影响1)对摩擦和磨损的影响2)对配合性质的影响如果是间隙配合，磨损后，间隙增大；如果是过盈配合，由于峰值的存在，压入后，过盈量不足。3)对疲劳强度的影响表面越粗糙，凹谷越深，应力集中越严重，容易产生疲劳破坏。4)对接触刚度的影响表面越粗糙，峰值越大，实际接触面小，单位面积受力增加。5)对耐腐蚀性能的影响表面越粗糙容易将腐蚀物存于谷中，造成对工件表面的腐蚀。4.1表面粗糙度的概念和评定参数一、表面粗糙度的概述

第八页，共四十七页，编辑于2023年，星期一GB规定：三个与轮廓幅度有关的参数(基本评定参数)：轮廓算术平均偏差Ra微观不平度十点高度Rz轮廓最大高度Ry二个与轮廓间距有关的参数：轮廓微观不平度平均间距Sm轮廓单峰平均间距S一个与微观形状有关参数:轮廓支承长度率tp

表面粗糙度是评定零件表面质量的一项重要技术指标，是零件图中必不可少的一项技术要求。

轮廓算术平均偏差（Ra）是目前生产中评定表面粗糙度用的最多的参数，Ra值越小，表面质量就越高。4.1表面粗糙度的概念和评定参数二、评定参数及定义

第九页，共四十七页，编辑于2023年，星期一1.术语及定义1)实际轮廓平面与实际表面相交所得的轮廓线。分横向实际轮廓纵向实际轮廓4.1表面粗糙度的概念和评定参数二、评定参数及定义

第十页，共四十七页，编辑于2023年，星期一2)取样长度l定义：评定表面粗糙度所规定的一段基准线长度，它在轮廓总的走向上量取。作用：为了限制和减弱表面波纹度对表面粗糙测量结果的影响注意：一般表面越粗糙，取样长度就越大；取样长度不可太短或太长;一般应包括5个或5个以上的峰(谷)点

4.1表面粗糙度的概念和评定参数二、评定参数及定义

第十一页，共四十七页，编辑于2023年，星期一3)评定长度ln定义在评定或测量表面轮廓时所必需的一段长度。作用反映加工表面的不均匀性。取法最小的评定长度等于取样长度；由5个连续取样长度构成的评定长度为标准的评定长度。4.1表面粗糙度的概念和评定参数二、评定参数及定义

第十二页，共四十七页，编辑于2023年，星期一评定表面粗糙度参数值大小的一条参考线。基准线有下列两种：轮廓最小二乘中线、轮廓算术平均中线。3)中线基准线——具有几何轮廓形状并划分轮廓的基准线

。

中线：是测量表面粗糙度的基准线，它具有与被测表面一致的几何轮廓形状（如直线、圆弧线等）。4.1表面粗糙度的概念和评定参数二、评定参数及定义

第十三页，共四十七页，编辑于2023年，星期一?这条线好找吗？当某一点距离m大，说明此处是粗糙还是光滑？

轮廓的最小二乘中线m轮廓的最小二乘中线——在一个取样长度lr内，使实际轮廓线上各点至该线的距离的平方和为最小（最小）。4.1表面粗糙度的概念和评定参数二、评定参数及定义

第十四页，共四十七页，编辑于2023年，星期一轮廓算术平均中线——在一个取样长度lr内划分实际轮廓为上下两部分，且使上、下两部分的面积相等的基准线。它可以代替轮廓的最小二乘中线。4.1表面粗糙度的概念和评定参数二、评定参数及定义

第十五页，共四十七页，编辑于2023年，星期一4)加工纹理方向——加工完后在零件表面上留下的痕迹方向

。注意：表面粗糙度是在垂直纹理方向上进行测量的。lnlr4.1表面粗糙度的概念和评定参数二、评定参数及定义

第十六页，共四十七页，编辑于2023年，星期一2.表面粗糙度的参数

★轮廓算术平均偏差Ra★微观不平度十点高度Rz★轮廓最大高度Ry

优先选用轮廓算术平均偏差Ra

轮廓算术平均偏差Ra是指在取样长度内，沿测量方向的轮廓线上的点与基准线之间距离绝对值的算术平均数。

Ra值越小，表面质量要求愈高，零件表面愈光滑，反之亦然。

轮廓算术平均偏差Ra4.1表面粗糙度的概念和评定参数二、评定参数及定义

第十七页，共四十七页，编辑于2023年，星期一1)高度特性参数——主要参数①轮廓算术平均偏差Ra取样长度内，被测轮廓上的各点至轮廓中线偏距绝对值的算术平均值。4.1表面粗糙度的概念和评定参数二、评定参数及定义

第十八页，共四十七页，编辑于2023年，星期一不同表面粗糙度的外观情况，加工方法和应用举例：Ra(μm)表面外观情况主要加工方法应用举例不可辨加工痕迹方向粗车、粗铣、粗刨、钻、粗纹锉刀和粗砂轮加工明显可见刀痕可见刀痕微见刀痕可见加工痕迹微见加工痕迹看不见加工痕迹可辨加工痕迹方向微辨加工痕迹方向暗光泽面亮光泽面镜状光泽面雾状镜面镜面粗糙度值最大的加工面，一般很少应用粗车、刨、立铣、平铣、钻精车、精铣、精刨、铰、镗、精磨等精车、精铰、精拉、精镗、精磨等研磨、抛光、超级精细研磨等不接触表面，不重要的接触面，如螺钉孔、倒角、机座底面等要求很好密合的接触面，如滚动轴承配合的表面、锥销孔等；相对运动速度较高的接触面，如滑动轴承的配合表面、齿轮轮齿的工作表面等精密量具的表面、极重要零件的摩擦面，如气缸的内表面、精密机床的主轴颈、坐标镗床的主轴颈等0.2502512.56.33.21.60.80.40.100.050.0250.0120.006没有相对运动的零件接触面，如箱、盖、套筒要求紧贴的表面、键和键槽工作表面；相对运动速度不高的接触面，如支架孔、衬套、带轮轴孔的工作面等4.1表面粗糙度的概念和评定参数二、评定参数及定义

第十九页，共四十七页，编辑于2023年，星期一②微观不平十点高度Rz取样长度内5个最大的轮廓峰高ypi与5个最大的轮廓谷深yvi的平均值之和。4.1表面粗糙度的概念和评定参数二、评定参数及定义

特点优点：简单、直观缺点：不反映形状RzRz第二十页，共四十七页，编辑于2023年，星期一③轮廓最大高度Ry取样长度内，轮廓的峰顶线和谷底线之间的距离。Ry=︱ypmax︱+︱yvmax︱4.1表面粗糙度的概念和评定参数二、评定参数及定义

第二十一页，共四十七页，编辑于2023年，星期一2)与间距特性有关的参数①轮廓微观不平度的平均间距Sm取样长度内，轮廓微观不平度的间距的平均值。Smi此间距是轮廓峰与相邻轮廓谷在中线上的一端长度。4.1表面粗糙度的概念和评定参数二、评定参数及定义

第二十二页，共四十七页，编辑于2023年，星期一②轮廓的单峰平均间距S取样长度内，轮廓单峰间距的平均值。所谓Si此间距是两相邻单峰的最高点之间沿中线方向上的距离。4.1表面粗糙度的概念和评定参数二、评定参数及定义

第二十三页，共四十七页，编辑于2023年，星期一定义：在取样长度内，一平行于中线且与峰顶线相距为C的线与轮廓峰相截所得到的各段截线之和与取样长度之比。计算式如下：ηp:轮廓支承长度3)与形状特性有关的参数:轮廓的支承长度率tp4.1表面粗糙度的概念和评定参数二、评定参数及定义

第二十四页，共四十七页，编辑于2023年，星期一tp—轮廓的形状特性参数Ra,Sm等是相同的,但对零件功能的影响?4.1表面粗糙度的概念和评定参数二、评定参数及定义

第二十五页，共四十七页，编辑于2023年，星期一

轮廓算术平均偏差Ra（μm）

系列值补充系列系列值补充系列系列值补充系列系列值补充系列0.0120.0250.0500.1000.0080.0100.0160.0200.0320.0400.0630.0800.200.400.800.1250.1600.250.320.500.631.001.63.26.31.252.02.54.05.08.010.012.525501001620324063804.1表面粗糙度的概念和评定参数二、评定参数及定义

第二十六页，共四十七页，编辑于2023年，星期一总结高度方向的评定参数：轮廓算术平均偏差Ra微观不平度十点高度Rz轮廓最大高度Ry间距参数：轮廓微观不平度平均间距Sm轮廓单峰平均间距S形状特性参数：轮廓支承长度率tp4.1表面粗糙度的概念和评定参数二、评定参数及定义

第二十七页，共四十七页，编辑于2023年，星期一三、表面粗糙度的选用1、评定参数的数值规定Ra0.0120.0250.050.10.20.40.81.63.26.312.52550100GB规定的表面粗糙度评定参数允许值为见表3-1~表3-4：Ra的补充系列0.0080.0100.0160.0200.0320.0400.0630.0800.1250.1600.250.320.500.631.001.252.02.54.05.08.010162032406380表3-14.1表面粗糙度的概念和评定参数第二十八页，共四十七页，编辑于2023年，星期一三、表面粗糙度的选用1、评定参数的数值规定GB规定的表面粗糙度评定参数允许值为见表3-1~表3-4：RzRy0.0250.050.10.20.40.81.63.26.312.525501002004008001600Rz、Ry的补充系列0.0320.0400.0630.0800.1250.1600.250.320.500.631.001.252.02.54.05.08.010.016．0203240638012516025032050063010001250表3-24.1表面粗糙度的概念和评定参数第二十九页，共四十七页，编辑于2023年，星期一tp%1015202530405060708090RaμmRz、Ryμmlmmlnmm≥0.008～0.02>0.02~0.1>0.1~2.0>2.0~10.0>10.0~80.0≥0.025～0.10>0.10~0.50>0.50~10.0>10.0~50.0>50.0~3200.080.250.82.58.00.41.254.012.540.0表3-4选用tp时，必须同时给出轮廓水平截距C的数值。C值多用Ry百分数表示。表3-5取样长度、评定长度与评定参数的对应关系若取样长度l按表3-5选定时，在图样上省略不标，否则应在图样上标注出取样长度。4.1表面粗糙度的概念和评定参数三、表面粗糙度的选用第三十页，共四十七页，编辑于2023年，星期一2、

评定参数的选择首先应考虑零件使用功能要求的侧重及各评定参数的特征，其次应考虑仪器设备条件等因素。推荐优先选用Ra值，通常采用电动轮廓仪用针描法进行测量，其测量范围是0.025-6.3μm。Rz也是一个常用的基本评定参数，因为该参数直观易测，一般光学仪器：双管显微镜、干涉显微镜等即可测量。对于某些不允许出现较大的加工痕迹的零件表面，以及对疲劳强度要求较高的表面，可以在选择大Ra或Rz的时，加选Ry。对于仪表、轴承行业中的小零件，难以取得规定的取样长度，选用Ry。当某些关键零件的主要表面有更多的功能要求时,就需要选用Sm、S来控制微观不平度横向间距的细密度。在数值相同的情况下，对表面耐磨性有一定的要求时，需加选tp来进一步控制和保证加工表面的质量。三、表面粗糙度的选用4.1表面粗糙度的概念和评定参数第三十一页，共四十七页，编辑于2023年，星期一

表轮廓算术平均偏差Ra的数值系列（摘自GB/T3505-2000）μmRa0.0120.0250.050.13.26.312.5250.20.40.81.650100

表各种Ra值下的表面状况、加工方法和应用

100~12.5

Ra（μm）6.3~1.600.80~0.200.10~0.012表面状况可见刀纹可见加工痕迹看不见加工痕迹光泽面加工方法粗车、粗铣、钻孔、粗刨等精车、精铣、粗磨、粗铰等精磨、精铰、精拉等研磨、抛光、超级加工等应用

不接触表面。如倒角、退刀槽表面等

静止的接触面或零件相对运动速度低的接触面。如凸台、沉孔的加工面、键和键槽的表面等

要求密合很好的接触面或相对运动速度较高的接触面。如轴和孔的配合面、定位销和销孔的表面、阀和阀座的接触面等精密量具的工作面等4.1表面粗糙度的概念和评定参数三、表面粗糙度的选用第三十二页，共四十七页，编辑于2023年，星期一3、参数允许值的确定表面粗糙度参数值的选择原则是：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（tp值反之）。具体选用时，采用类比法确定表面粗糙度参数值，再对比具体的工作条件做适当的调整，调整过程中应注意以下几点：①同一零件上，工作表面比非工作表面粗糙度值小；②摩擦表面粗糙度要求高于非摩擦表面，滚动摩擦表面高于滑动摩擦表面，运动速度高、单位面积承受压力大的表面粗糙度要求高些；③承受交变载荷的表面及容易引起应力集中的部分，粗糙度要求高些；④对配合性质有稳定可靠性要求的表面，粗糙度要求应高些；⑤配合性质相同时，小尺寸比大尺寸、轴比孔的表面粗糙度要求要高些；⑥对特殊用途的零件，表面粗糙度参数值的选择应按照特殊要求考虑。三、表面粗糙度的选用4.1表面粗糙度的概念和评定参数第三十三页，共四十七页，编辑于2023年，星期一4、参数值的确定方法应考虑尺寸公差、形状公差、表面粗糙度三者之间的关系一般尺寸公差、形状公差小时，表面粗糙度参数值也小，但三者之间并不存在确定的函数关系。如机床的手轮或手柄。在正常的工艺条件下，三者之间有一定的对应关系，设形状公差为T，尺寸公差为IT，它们之间的关系可参照以下对应关系：若T≈0.6IT，则Ra≤0.05IT；Rz≤0.2IT若T≈0.５IT，则Ra≤0.0４IT；Rz≤0.1５IT若T≈0.4IT，则Ra≤0.025IT；Rz≤0.1IT若T≈0.25IT，则Ra≤0.012IT；Rz≤0.05IT若T＜0.25IT，则Ra≤0.15T；Rz≤0.6T三、表面粗糙度的选用4.1表面粗糙度的概念和评定参数第三十四页，共四十七页，编辑于2023年，星期一例：某齿轮减速器的轴与滚动轴承配合的轴颈，其基本尺寸的公差带代号为φ65k6

，试确定其表面粗糙度参数Ra的允许值。解：根据上述关系式，轴颈表面属于重要表面，T≈0.５IT，则Ra≤0.0４IT根据表1-6：IT6=19μmRa≤0.0４IT=0.04×19=0.76μm查表3-1知：Ra取0.8μm如果根据零件功能要求，不允许采用0.8μm，则可用补充系列值0.63μm三、表面粗糙度的选用4.1表面粗糙度的概念和评定参数第三十五页，共四十七页，编辑于2023年，星期一在一般情况下，f40H7和f80H7相比，f40H6/f5和f40H6/s5相比，哪个应选较小的表面粗糙度值?答：f40H7比f80H7的粗糙度可选小些，因为其尺寸小些，较易保证；

f40H6／s5比f40H6／f5的粗糙度应选小些，因该配合是过盈配合，为了连接可靠、安全，应减小粗糙度，以免装配时将微观不平的峰、谷挤平而减少实际过盈量。三、表面粗糙度的选用4.1表面粗糙度的概念和评定参数第三十六页，共四十七页，编辑于2023年，星期一三个评定主参数对照Ｒa：能客观地反映表面微观几何形状的特征。Ｒz：反映表面微观几何形状特征方面不如Ｒa全面，但测量方便。Ｒy：所反映表面微观几何形状特征更不全面，但测量十分简便，弥补了Ｒa、Ｒz不能测量极小面积的不足。三、表面粗糙度的选用4.1表面粗糙度的概念和评定参数第三十七页，共四十七页，编辑于2023年，星期一调整时应考虑的因素：1)

同一零件上，工作表面的粗糙度值应比非工作表面小。2)摩擦表面的粗糙度值应比非摩擦面小。3)

运动速度高，单位面积压力大的表面数值要小。4)

配合性质要求越稳定，数值应小。同一公差等级轴的表面粗糙度值应比孔的数值小。5)表面粗糙度数值与尺寸、形位公差协调。6)防腐性、密封性要求高、外表美观的表面，粗糙度值应小。三、表面粗糙度的选用4.1表面粗糙度的概念和评定参数第三十八页，共四十七页，编辑于2023年，星期一四、表面粗糙度的测量常用的表面粗糙度的测量方法有：

比较法光切法干涉法针描法4.1表面粗糙度的概念和评定参数第三十九页，共四十七页，编辑于2023年，星期一比较法--用表面粗糙度样板测量比较法：

将被测表面对照粗糙度样板，用肉眼或借助于放大镜，比较显微镜直接进行比较，也可以用手触摸，划动感觉来判断被测表面的粗糙度。多用于车间，一般只用于评定表面粗糙度值较大的工件。四、表面粗糙度的测量4.1表面粗糙度的概念和评定参数第四十页，共四十七页，编辑于2023年，星期一比较法：将被测表面与粗糙度标准样板相比较，通过视觉、触感或其它方法进行比较后，对被测表面的粗糙度作出评定的方法。

四、表面粗