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1、表面粗糙度及其检测,成都纺织高等专科学校机械系 刘建新,表面粗糙度及其检测,1 概述2 表面粗糙度的评定3 表面粗糙度在图样中的标注4 表面粗糙度的选择5 表面粗糙度的检测,第一节 概述,经过加工所获得的零件表面，总会存在几何形状误差。几何形状误差分为宏观几何形状误差(形位公差)、表面波纹度(波度)和微观几何形状误差(表面粗糙度)三类。目前，通常是按波距的大小来划分的。波距小于1mm的属于表面粗糙度，波距在110mm的属于表面波度，波距大于10mm的属于形状误差。,第一节 概述,表面粗糙度(Roughness)是表征零件表面在加工后形成的由较小间距的峰谷组成的微观几何形状特性的。表面粗糙度越小
2、，则表面越光滑。,第一节 概述,表面粗糙度参数值的大小对零件的使用性能和寿命有直接影响:对摩擦和磨损的影响：表面粗糙度大-磨损大-寿 命低对配合性质的影响：表面粗糙度影响配合性质的稳定性对疲劳强度的影响：表面越粗糙，疲劳强度越低对接触刚度的影响：表面越粗糙，接触刚度越低对耐腐蚀性能的影响：粗糙的表面易造成表面锈蚀,第二节 表面粗糙度的评定,在测量和评定表面粗糙度时，要确定取样长度、评定长度、中线和评定参数。,2.1 基本术语,1、取样长度lr取样长度是在测量表面粗糙度时所取的一段与轮廓总的走向一致的长度。规定和选择这段长度是为了限制和减弱表面波纹度对表面粗糙度测量结果的影响，表面越粗糙，取样长
3、度应越大。取样长度范围内至少包含五个以上的轮廓峰和谷。国家标准规定的取样长度lr见表。,2.1 基本术语,2、评定长度ln评定长度是指评定表面粗糙度所需的一段长度，它可包括一个或几个取样长度。,2.1 基本术语,2、评定长度ln由于被测表面上各处的表面粗糙度不一定很均匀，在一个取样长度上往往不能合理地反映被测表面的粗糙度，所以需要在几个取样长度上分别测量，取其平均值作为测量结果，国家标准推荐ln=5lr。对均匀性好的表面，可选ln5lr。,2.1 基本术语,3、中线中线是指用以评定表面粗糙度参数的给定的线。中线有以下两种：（1）轮廓的最小二乘中线-是指具有几何轮廓形状并划分轮廓的基准线，在取样
4、长度内，使轮廓线上各点的纵坐标值Z(x)的平方和为最小。（2）轮廓的算术平均中线-是指具有几何轮廓形状，在取样长度内与轮廓走向一致并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。,2.1 基本术语,3、中线最小二乘中线符合最小二乘原则，从理论上讲是理想得基准线，但在轮廓图形上确定最小二乘中线的位置比较困难，而算术平均中线与最小二乘中线的差别很小，故通常用算术平均中线来代替最小二乘中线，用目测估计来确定轮廓的算术平均中线。当轮廓很不规则时，算术平均中线不是唯一的中线。,2.2 评定参数,评定表面粗糙度的参数有幅度参数、间距参数、混合参数以及曲线和相关参数等。,2.2 评定参数,1、
5、轮廓的幅度参数（1）轮廓的算术平均误差Ra-在一个取样长度内，纵坐标Z(x)绝对值的算术平均值。测得的Ra值越大，则表面越粗糙。Ra参数能充分反映表面微观几何形状高度方面的特性，一般用电动轮廓仪进行测量，因此是普遍采用的评定参数。,2.2 评定参数,1、轮廓的幅度参数（2）轮廓的最大高度Rz-在一个取样长度内，最大轮廓峰高Zp和最大轮廓谷深Zv之和的高度。Rz=Zp+Zv,2.2 评定参数,2、轮廓单元的平均宽度RSm轮廓单元是轮廓峰与轮廓谷的组合。轮廓单元的平均宽度是指在一个取样长度内，轮廓单元宽度Xs的平均值。RSm是评定轮廓的间距参数，其值愈小，表示轮廓表面愈细密，密封性愈好。,2.2
6、评定参数,3、轮廓的支承长度率Rmr(c)轮廓的支承长度率是指在给定水平位置c上的轮廓实体材料长度Ml(c)与评定长度的比率。,2.2 评定参数,3、轮廓的支承长度率Rmr(c)Rmr(c)值对应于不同的c值，c值可用微米或c值与Rz值的百分比表示。Rmr(c)是评定轮廓的曲线和相关参数，当c一定时，Rmr(c)值愈大，则支承能力和耐磨性更好。,2.3 评定参数的数值规定,2.3 评定参数的数值规定,2.3 评定参数的数值规定,第三节 表面粗糙度在图样中的标注,1、表面粗糙度符号,第三节 表面粗糙度在图样中的标注,2、表面粗糙度的代号及其标注,一般情况下，只注出表面粗糙度评定参数代号及其允许值
7、即可。如对零件表面功能有特殊要求时，则还应注出表面特征的其它规定，如取样长度、加工纹理方向、加工方法等。,第三节 表面粗糙度在图样中的标注,3、标注示例,第三节 表面粗糙度在图样中的标注,3、标注示例Ra只标数值，本身符号不标。Rz除标数值外，还需在数值前标出相应的符号，在一个符号上可同时标出两个参数值。当允许在表面粗糙度参数的所有实测值中超过规定值得个数少于总数的16%时，应在图样上标注表面粗糙度参数的上限值或下限值。当要求在表面粗糙度参数的所有实测值中不得超过规定值时，应在图样上标注表面粗糙度参数的最大值或最小值。,第三节 表面粗糙度在图样中的标注,3、标注示例表面粗糙度在图样上的标注方法
8、如图所示。表面粗糙度代号一般标注于轮廓线处，但也可标注于尺寸界线或其延长线上，符号的尖端应从材料外指向被注表面。,第三节 表面粗糙度在图样中的标注,3、标注示例图(a)表示表面粗糙度代号在不同位置的表面上的标注方法；图(b)是表面粗糙度要求在图样上的标注示例。当零件的大部分表面具有相同的表面粗糙度要求时，对其中使用最多的一种符号、代号可以统一注在图样的右上角，并加注“其余”两字。,第三节 表面粗糙度在图样中的标注,3、标注示例,零件上光滑过渡的各表面具有相同粗糙度要求时的注法,具有相同粗糙度要求的两平面，用细实线相连时只注一次,第三节 表面粗糙度在图样中的标注,3、标注示例,螺纹的表面粗糙度代
9、号注写在尺寸线或尺寸引出线上,在指定长度上标注表面粗糙度（如值0.8）,第三节 表面粗糙度在图样中的标注,3、标注示例,齿轮轮齿的表面粗糙度代号注写在分度线上,第三节 表面粗糙度在图样中的标注,3、标注示例,键槽的表面粗糙度代号的注法,第三节 表面粗糙度在图样中的标注,3、标注示例,表面经特殊处理时表面粗糙度的代号的注法,第四节 表面粗糙度的选择,表面粗糙度的选择主要包括评定参数的选择和参数值的选择。1、评定参数的选择国家标准规定，轮廓的幅度参数(如Ra或Rz)是必须标注的参数，而其它参数(如RSm、Rmr(c)是附加参数。一般情况下选择Ra或Rz就可以满足要求。1）对有特殊要求的少数零件的重
10、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RSm数值。2）对于有较高支撑刚度和耐磨性的表面，应规定Rmr(c)参数。,第四节 表面粗糙度的选择,如无特殊要求，一般仅选用幅度参数 1）在Ra=0.0256.3范围内，优先选用Ra。表面过于粗糙或太光滑时，多采用Rz。2）当表面不允许出现较深加工痕迹，防止应力过于集中，要求保证零件的抗疲劳强度和密封性时，需选Rz。,第四节 表面粗糙度的选择,2、评定参数值的选择表面粗糙度评定参数值的选择，不但与零件的使用性能有关，还与零件的制造及经济性有关。选用的原则：在满足零件表面功能的前提下，评定参数的允许值尽可能大（除Rmr(c)外），以
11、减小加工困难，降低生产成本。,第四节 表面粗糙度的选择,2、评定参数值的选择表面粗糙度参数值的选择通常采用类比法。具体选择时应注意以下几点：（1）在同一零件上工作表面比非工作表面粗糙度值小。（2）摩擦表面比非摩擦表面、滚动摩擦表面比滑动摩擦表面的表面粗糙度值小。（3）运动速度高、单位面积压力大、受交变载荷的零件表面，以及最易产生应力集中的部位（如沟槽、园角、台肩等），表面粗糙度值均应小些。,第四节 表面粗糙度的选择,2、评定参数值的选择（4）配合要求高的表面，表面粗糙度值应小些。（5）对防腐性能、密封性能要求高的表面，表面粗糙度值应小些。（6）配合零件表面的粗糙度与尺寸公差、形位公差应协调。一
12、般应符合：尺寸公差形位公差表面粗糙度；轴的粗糙度值小于孔。（7）还需考虑其他一些因素和要求。,第五节 表面粗糙度的检测,常用的表面粗糙度的检测方法：比较法光切法干涉法针描法,第五节 表面粗糙度的检测,1、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。用比较法评定表面粗糙度虽然不能精确地得出被测表面的粗糙度的数值，但由于器具简单，使用方便且能满足一般生产要求，故常用于生产现场。,第五节 表面粗糙度的检测,1、比较法,第五节 表面粗糙度的检测,2、光切法利用“光切原理”测量表面粗糙度的方法.光切显微镜又称双管显微镜。光切法一般用于测量
13、表面粗糙度的RZ参数，参数的测量范围依仪器的型号不同而有所差异。,第五节 表面粗糙度的检测,3、干涉法利用光波干涉原理来测量表面粗糙度的方法.主要用于测量表面粗糙度的Rz值,可以测到较小的参数值,通常测量范围0.031m。常用的测量仪器是干涉显微镜。,Rz连续变焦体视显微镜,第五节 表面粗糙度的检测,4、针描法触针法又称感触法，实验室是利用金刚石针尖与被测表面相接触，当针尖以一定的速度沿着被测表面移动时，被测量表面的微观不平将使指针在垂直于表面轮廓方向产生上下移动，将这种上下移动转换为电量并加以处理。人们可对记录装置记录得到的实际轮廓图进行分析计算，或直接从仪器的指示仪表中获得参数值。采用针描法测量表面粗糙度的仪器叫电动轮廓仪，它可以直接指示值Ra，也可经放大器记录出图形，作为Rz等多种参数的评定依据。,
