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1、2010.03表面粗糙度理论与标准的发展1918年，飞机工业对零部件制造提出轻质量高强度要求，开始关注表面加工痕迹。2030年代，各工业国家广泛使用“”来定性的衡量表面加工质量。40年代，美国Abbott提出波峰深度和支撑长度曲线评定法，从而奠定了定量评价的基础 。5060年代，各个工业国家纷纷制定自己的评价标准，并研发相关仪器粗糙 度度 评评 价 的意价 义义评评 价价 义义密封性耐磨性润润 滑性结结黏黏 结结 性性光学性能结结 合面 刚刚 性性强强 度与疲 劳劳光光 泽泽 性性噪音与振 动动应用/参数 气密性 大粗糙度引起间隙 由粗糙度引起的泄露无法密封泄露量取决于 Rp表面纹路的方向应该
2、与流动方向垂直密封件 或 垫圈 表面纹路的方向应该与流动方向垂直 . 需要控制粗糙度以保证气密性 .密封件 或 垫圈工件表面断面曲线 P断面曲线波纹度曲线 W间隙最大波峰高度 Rp平均线8粗糙度曲线 R平均线润滑 & 粗糙度 滑动轴承 , 滑轨 & 滚动轴承需要润滑 油膜 ：起到润滑作用 油膜 的厚度 &摩擦力 取决于 Rz 油膜 的厚度 摩擦力 取决于 & 油层方向 油膜 参数 Sll hGood lubricationOil film 油膜 参数 确认润滑状态Small roug nessh=h: 油膜厚度: 复合粗糙度Large roughness Wear or damage9油膜 &
3、 粗糙度复合粗糙度2221RqRq +=滑动摩擦力 & 粗糙度 滑动表面接触在少数微小的点上 巨大的应力 支撑在接触点上 支撑在接触点上 滑行运动在两表面间产生摩擦力 滑行轨道的特性 提高硬度较少磨损 降低 Rz以较少峰点间的应力集中度Appearancearea A 降低 以较少峰点间的应力集中度10实际接触区域 ai如何测量粗糙度 ？1比较法将被测表面与标有一定评定参数值的表面粗糙度样板比较从判断被测表面的粗糙度。2光切法应用光切原理测量表面粗糙度的一种测量方法。按光切原理制成的仪器叫做光切显微镜 这种方法用来测量 R。 z。3干涉法利用光波干涉原理测量表面粗糙度的 种方法 按干涉原一 种
4、方法 。理制成的仪器叫做干涉显微镜，一般用来测量粗糙度值要求低的表面4针描法接触式测量表面粗糙度的方法 ， 最为常见 。， 。Surfcom Surfcom - 仪器结构立柱Z轴驱 动部与工件竖直宽度垂直工件实表面X轴测针放大器动部来回移动测针顶端形状测针 (Pickup)LVDT (模拟 )测针压力 : 0.75mNrtip= 60 (or 90 )测针压力(测针顶端为 0.2 m)工件 夹具 / 定位 基准r tip = 2m (or 5,10m)粗糙度的定 义义粗糙度 加工表面上具有的较小间距和微小峰谷义义所组成的微观几何形状误差粗糙度的定 义义义义任何 个被加工的实际表面都不可能是理想
5、化的表面 一 个被加工的实际表面都不可能是理想化的表面 ，而是呈现出不同节距的峰谷起伏状轮廓。这种实际轮廓对理想表面的偏差可按其峰谷起伏的高低幅度及节距大小分为：表面粗糙度（微观不平度）、波纹度和几何形状误差Waviness SpacingSurface表面波长M i H i htWevinessHeightLay波长高度评价宽度Roughness Spacingax mum egof Roughness粗糙度高度最大值SectionProfile curve / Total profile表面结构粗糙度长度轮 廓曲 线断面轮轮 廓 、 粗糙度廓 、 和波 纹纹 度度轮轮 廓 、廓 、 纹纹
6、度度测量剖面曲线形状偏差曲线(粗糙度曲线的平均线 )剖面曲线 P 滤波器粗糙度曲线的平均线P-参数s 滤波器测针歪斜 杂音滤波波纹曲线 Wf 滤波器粗糙度曲线 Rc 滤波器100%测针歪斜 、 杂音滤波波纹曲线W-参数粗糙度曲线R-参数粗糙度曲线波纹度曲线幅传达率50%振幅滤波器 (波长 )波长 fcs0测测 量曲 线线测测 线线测测 量曲 线线 的的 种类轮轮 廓曲 线线 P曲曲 线线 （ 原始（ 轮轮 廓 ）廓 ）轮轮 线线 ： 曲曲 线线 （ 轮轮 廓 ）廓 ）是粗糙度 测测 量量 仪仪 的触 针针 在工件表面的一定 长长 度内的 扫扫 描描 轨轨 迹（垂直与加工 纹纹 路的切断曲 线线
7、 ） 所得到的） 结结 果 它是不做果 滤滤 波波 处处 理的 测测 量切断纹纹 线线 ） 结结 果 。果 。 滤滤 波波 处处 测测面曲 线线 。测测 量曲 线线测测 线线测测 量曲 线线 的的 种类粗糙度曲 线线 R曲曲 线线线线 ： 曲曲 线线是是 对轮 廓曲 线实 施施 滤滤 波波 处处 理。把波 长较长 的成份 滤滤 掉之后所得到的曲线线 使用的 滤滤 波器是高通 滤滤 波器线线 。 滤滤 滤滤 。粗糙度 术语剖面曲线 P平均线顶峰粗糙度曲线 R平均线顶峰平均线谷底取样长度 lrCtfflr lr lr lr评价长度 ln = n lr （ n: 标准 5）前预备长度 后预备长度=
8、Cutoff轨迹长度 Lt = Lp + Ln + Lp前预备长度lp (/2)后预备长度lp (/2)术 语术 语术术主要 术语说 明明取取 样长 度度 l 用于 评评 定表面粗糙度特征所 规规 定的 段基准 线线 的的 长长 度度取取 度度 ： 评评 规规 一 段基准一 线线 的的 长长 度 。度 。取取 样长 度的大小的 规规 定和 选选 取是 为为 了限制和减弱工件表面波 纹纹 及及 轮轮 廓廓度度 对对 表面粗糙度 测测 量量 结结 果的影响 。 既不能。 过过 大 ， 与不能大 ， 过过 小 。 一 般小 。 一 般 应应度度 对对 测测 量量 结结 。 过过 大 ，大 ， 过过
9、小 。 般小 。 般 应应保保 证证 在取 样长 度上有五个以上的表面微 观观 起伏的峰谷。国 际标 准准 规规 定定了五个 标标 准的取 样长 度度 值值 ，它 们们 是是 0.08 ; 0.25; 0.8; 2.5； 8 mm。通常表面越粗糙 取取 样长 度度 值值 l 应应 越大， 取， 取 度度 值值 应应 。测 量速度的 选 取测 选 取测 量速度 截止波 长0 003-0 015 0 008 0 025 008 025 08. . . ， . ， 0.08， 0.25， 0.80.03-0.06 0.025， 0.08， 0.25， 0.8， 2.50.15-0.6 0.08， 0
10、.25， 0.8， 2.5， 81.5 0.25， 0.8， 2.5， 8， 253 0.8， 2.5， 8.， 25术 语术 语术术主要 术语说 明明评评 价价 长长 度度 l 由由 连续 个取 样长 度度 l 所构成评评 价价 长长 度度 n ：由由 n 度度 。由于工件表面存在微 观观 的起伏不平不均匀性，因此只在一个取 样长 度度内来 测测 量和 评评 定表面粗糙度 ， 其代表性往往不充分 。 所以， 。 规规 定在 测测 量量测测 评评 ， 。， 。 规规 测测 量量时时 ，要 连续 拾取多个取 样长 度，在 每每 个取 样长 度上得出一个 评评 定数 值值 ，再取平均 值值 作作
11、为评 价价 结结 果。国国 际标 准准 规规 定，一个 评评 价价 长长 度度 应应 含有五个取 样长 度（通常 ln = 5 l ）。但 对对 均匀性好的表面可少于五个，反之可多于五个。术 语术 语术术主要 术语说 明明平均中 线线 粗糙度 评评 定定 时规 定的 条用于 计计 算表面粗糙度参数 值值 的的线线 ： 评评 定定 一 条用于一 计计 值值 的的基准 线线 。 （最小二乗直線） （最小二乗直線）（ 1）最小二乘中 线线（ 2） 算） 算 术术 平均中 线线（ ） 算） 算 术术 线线（ 3）最小二乘中 线线 与算 术术 平均中 线线 差差 别别 极小术 语术 语术术（ 1） 最小
12、二乘中） 线线 （ 2） 算） 算 术术 平均中 线线（ ） 线线 （ ） 算） 算 术术 线线在取 样长 度内 ， 使粗糙度曲， 线线 上上 在取 样长 度内 ， 划分粗糙度曲， 线线 ， 线线 上上各点到 该该 中中 线线 的距离的平方和最小小， 线线 ，使上下面 积积 相等的基准 线线粗糙 度的参 数数ISO 4287:97/JISB0601:01数主要参数 说说 明明高度参数（ 1） Ra：轮轮 廓的算 术术 平均偏差。1取样长度中 Z(x) 绝对值的平均LRa, Pa, Wa = |Z(x)|dxL0RaRa1 LRa = | Z(x) | dxL 0Sampling length
13、LSampling Length L粗糙 度的参 数数ISO 4287:97/JISB0601:01数主要参数 说说 明明高度参数（ 2） Rz：最大高度粗糙度最大高度粗糙度 。RpRz取样长度中轮廓曲线峰高 Zp的最大值& 轮廓曲线谷深 Zv的最大值RvSampling length LSampling length L粗糙度 参 数参 数数主要参数 说说 明明形状参数100mtp(c) = bi (%)lni 1（ 1） tp ：轮轮 廓支承 长长 度率=bib1c在评价长度范围内 ， 将平行于，平均线的截线放置于测量曲线上，超过此线（上方）的凸出部分的底边边长 （ 平行线与测（量曲线的交
14、点间的长度）的总和与评价长度之比，（和与评价长度之比，（% %表示）表示）称之为切断位置的 t 值值评价长度 lnp值 。值 。粗糙 度的参 数数数主要参数 说说 明明间间 距参数=ninSnS11间间（ 1） S：轮轮 廓廓 单单 峰平均 间间 距距(JIS B0601:82)=（ 2） Sm ：轮轮 廓微 观观 不平度的平均 间间 距距=ninSmiSm11Sm1 Sm2 Sm3 S1S2Surfcom 负荷曲线Ml( )iMl( )1 c)icc0%Rt0% 100%100%评价长度 lRmr(c)100mRmr (c) = Ml(c)i (%)nlni=1作为切断水平 C的函数所显示的
15、轮廓曲线要素负荷长度率的曲线Surfcom 为何有如此多的参数？两个表面都表现出了相同的 Ra 和 RzRzAB表面的结构完全不同 但传统参数 (Ra, Rz) 仍表现出相同值 Surfcom 负荷曲线ABC由负荷曲线可以直观的看出表面的结构实际工件表面的负荷曲线图形车削表面珩磨 表面珩磨 表面35表面粗糙度的功能 & 参数 1功能描述 相关 工 作部件 参数描述 相关 作部件 参数密封渗漏 阀体 ,水龙头 ,气缸 Ra,Rp,RSm,Rpk打滑表面滑动力 离合器 Rq.Rz,Rp磨损对承载波峰的磨损 轴 ,轴承 ,滑块 Rp,Mr,Rpk,Rsk润滑润滑油在波谷沉积 打磨石 Rv,Mr,Rvk,Rc附着力贴合 量块 Flatness,Rz,Pt黏合适合于黏合的轮廓 黏合表面 Rz, Rq剥落从模具上取下模型 模具 RR剥落从模具上取下模型 模具 Rz, R q外观呈轻微反射 金属表面 Rq,Rq,Ra表面车用冷轧钢 Wa Rq PPI Ra亮度表面车用冷轧钢 , , ,光学有明显的光反射 Rq,Rq,Ra绝缘易潮湿 导体 防水部分 RqRaRvMr2亮度镜子 ,镜头 ,棱镜绝缘易潮湿 导体 ,防水部分 q
