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1、第四章表面粗造度及其检测掌握表面粗糙度的基本概念，表面粗糙度的评定、选用、标注及测量。重点内容：表面粗糙度的评定、选用及标注。难点内容：表面粗糙度的评定、选用。操作技能：表面粗糙度的测量。第一节表面粗糙度的概念 表面粗糙度：指机械加工（或铸造、锻打）的零件表面上，总会存在着具有的较小间距和峰谷的微观几何形状误差。也称为微观不平度。这种较小间距和峰谷的微观几何形状特性称为表面粗糙度。表面粗糙度的产生：(1) 切削后遗留 的刀痕；(2) 切削过程中切屑分离时的塑性变形；(3) 以及机床等工装系统的振动等。表面粗糙度的界定 零件的截面轮廓形状包括: 1 、表面粗糙度：入波距小于 1mm；2、表面波纹
2、度：波距入在 110mm3、形状误差：波距入大于 10mm。 二、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：表面粗糙度大 磨损大寿 命低表面越粗糙，摩擦系数越大，零件运动表面磨损加快。 2、对配合性质的影响：表面粗糙度影响配合性质的稳定性对间隙配合：表面粗糙则易磨损，使配合间隙逐渐增大。从而降低机器的工作精度。 对于过盈配合，有效过盈减小； 3、对疲劳强度的影响：表面越粗糙，疲劳强度越低则对应力集中越敏感。4、对接触刚度的影响：表面越粗糙，接触刚度越低5、对耐腐蚀性能的影响：粗糙的表面易造成表面锈蚀 表面越粗糙，则表面越容易积聚腐蚀性物质，腐蚀加剧。因此，在零件的精度设计中，对零件
3、表面粗糙度轮廓要提出合理的技术要求。第二节 表面粗糙度的评定掌握：测量和评定表面粗糙度时，应规定取样长度、评定长度、基准线和评定参数。测量截面方向一般垂直于表面主要加工痕迹的方向，即测量横向轮廓或垂直于切削方向的轮廓。一、主要术语及定义1、实际轮廓实际表面 -实际表面是物体与周围介质分离的表面。 实际表面轮廓 -由理想平面与实际表面相交所得的轮廓。 2、 取样长度 L评定表面粗糙度时所取的一段基准线长度。 图 4-3 用于判别被评定轮廓的不规则特征 X 轴向上的长度。取样长度在轮廓总的走向上量取在一个取样长度 l 范围内，一般应包含五个以上的轮廓峰和轮廓谷。表面越粗糙，取样长度就应越大。为了得
4、到较好的测量结果，取样长度应满足下列要求：设取样长度上限为 Lmax ，下限为 Lmin ，波度的波距为 w ，粗糙度的波距为 R ，则取样长度上限与 波度的波距的关系应满足：取样长度的下限与粗糙度的波距的关系应满足：3、 评定长度 LN图 4-3 最小的测量长度。连续的几个取样长度。目的是为了更可靠地反映表面粗糙度轮廓的特性 。一般 LN=5L 用于判别被评定轮廓的 X 轴方向上的长度。评定长度包括一个或几个取样长度。 Ln=n lr4、 基准线 是指评定表面粗糙度参数值时所取的基准。基准线应穿过轮廓，且与轮廓走向一致，因此也称为中线。（1）轮廓的最小二乘中线 图 4-4A在取样长度内使轮廓
5、上各点到该基准线的距离的平方之和最小。y i2=min（2 ）轮廓的算术平均中线图 4-4B基准线将轮廓划分为上下两部分，且使上部分的面积之和等于下部分的面积之和。F i=Fi/将实际轮廓划分上下两部分，且使上下面积相等的直线 。即：F 1+F3+F2n-1= F2+F4+F2n二、评定参数 主要有：高度参数、间距参数、形状参数，表面粗糙度的评定参数是用来定量描述零件表面微观几何形状特征的；其评定参数按照微观几何形状的高度、间距和形状等三个方面的特性来划分。 1、高度特性参数-主参数（1 ） 轮廓算术平均偏差 Ra:在一个取样长度内，被测实际轮廓上各点至基准线的距离 的绝对值的算术平均值。在取
6、样长度内，轮廓的纵坐标值y（x）绝对值的算术平均值。 特点；1 客观反映实际表面。图 4-5 书上公式（4-2）2、Ra能充分反映 表面微观几何形状高度方面的特性，但因受计量器具功能的限制，不用作过于粗糙或太光滑的表面的评定参数。 （2 ）微观不平度十点平均高度 Rz 指在取样长度内，5 个最大轮廓峰高的平均值与 5 个最大轮廓谷深的平均值之和。用下式表示：书上公式 4-3峰顶线和谷底线平行于中线且分别通过轮廓最高点和最低点。Rz = Rp + Rv 特点：Rz 只能反映轮廓的峰高，不能反映峰顶的尖锐或平钝的几何特性，同时若取点不同，则所得 Rz 值不同，因此受测量者的主观影响较大。但易于在光
7、学仪器上量取。在零件有疲劳要求时最好使用该参数。对于同一表面，只标注a 和z 中的一个，切勿同时把两者都标注，测量、计算方便，反映表面微观几何形状特征方面不如a 全面。轮廓最大高度 Ry 在一个取样长度内，实际轮廓的峰顶线至谷低线之间的距离。特点：测量方便，所反映表面微观几何形状特征更不全面。三个评定主参数对照a ：能客观地反映表面微观几何形状的特征。z：反映表面微观几何形状特征方面不如a 全面，但测量方便。y：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a、z 不能测量极小面积的不足。2、 间距特征开状特征附加参数 图 4-6 公式（4-4） （4-5）在取样长度 L 内， （
8、1 ）轮廓微观不平度的间距 SM：是含有一个轮廓峰和相邻轮廓谷的一端中线长度。Smi：含有一个轮廓峰和相邻轮廓谷的一段基准线长度（2 ）轮廓微观不平度的平均间距：是指在取样长度 L 内，轮廓微观不平度的间距的平均值。（3 ）轮廓单峰的平均间距 S：指在取样长度内，轮廓单峰的间距的平均值。 轮廓单峰的间距两相邻单峰的最高点之间的投影在中线上的长度。 3、形状特性参数 tp （1 、轮廓支承长度 p：在取样长度 L 内，一条平行于中线的直线与轮廓相截，所得各截线长度之和。 p=b1+b2+.bi+bn =bi（2 、轮廓支承长度率 tp：t p =p /Lbi： 一平行与基准线的线与轮廓相截得到的
9、截线长度。说明：表面粗糙度一般只给出主要参数即可，主要参数不能满足表面功能时，可选用附加参数。在取样长度内,距峰顶线距离图中 C,且与中线平行的一条线, 与轮廓相截所得到的各线段长度bi 之和称为轮廓支承长度 轮廓支承长度 与取样长度 l 之比表面粗糙度小结 ： 1、 表面粗糙度的概念 2、 基本术语及评定参数 取样长度 L，评定长度 LN，基准线 lblt npL21基本参数 RA、RZ ，附加参数 2 个设计中，最常用的参数是幅度参数 Ra 或 Rz， 其他参数根据需要选择，使用较少。 1.对于光滑表面和半光滑表面，采用 Ra 作为评定参数。2.对于极光滑和粗糙表面，采用 Rz 作为评定参
10、数。3、间距特性参数 S：密封性要求较高的表面。4、形状特性参数 tp：耐磨性要求较高的表面。 第三节表面粗糙评定参数及数值的选用确定零件表面粗糙度时，既要满足零件表面的功能要求，又要考虑工艺的可行性和经济性。表面粗糙度选择包括参数选择和参数值的选择。一、参数选取的原则确定表面粗糙度时，可在三项高度特性方面的参数（Ra、 Rz、Ry）中选取，只有当高度参数不能满足表面的功能要求时，才选取附加参数作为附加项目。书上二、高度参数值选择原则在满足零件表面使用功能前提下，应尽量选用大的参数值。表 4-2 和 4-3具体选择参数值时应注意：（1 ）同一零件上，工作表面粗糙度值小于非工作表面。（2 ）摩擦
11、表面粗糙度值小于非摩擦表面。3）运动速度高、单位面积压力大，以及受交变应力作用的钢质零件圆角、沟槽处、应有较小的粗糙度。（4 ）配合性质要求高的配合表面，如小间隙的配合表面，受重载荷作用的过盈配合表面，都应有较小的表面粗糙度。（5 ）尺寸精度要求高时，参数值应相应地取得小。（6 ）有关标注已对表面粗糙度要求作出规定的，应安相应标准确定表面粗糙度值。例有关圆柱体结合的表面粗糙度数值的选用，轮廓参数，与 GB/T 3505 标准相关的参数有：R 轮廓（粗糙度参数） ；W 轮廓（波纹度参数） ；P 轮廓（原始轮廓参数） 。粗糙度的三类轮廓各有不同的波长范围, 它们又同时叠加在同一表面轮廓上, 因此,
12、在测量评定三类轮廓上的参数时, 必须先将表面轮廓在特定仪器上进行滤波, 以便分离获得所需波长范围的轮廓。将轮廓分成长波和短波成分的仪器称为轮廓滤波器。由两个不同截止波长的滤波器分离获得的轮廓波长范围则称为传输带。按滤波器的不同截止波长值, 由小到大顺次分为 s、c 、和 f 三种。应用 s 滤波器修正后的轮廓称为原始轮廓( P 轮廓) ; 在 P 轮廓上再应用 c 滤波器修正后形成的轮廓即为粗糙度轮廓( R 轮廓) ; 对 P 轮廓连续应用 f 和 c 滤波器后形成的轮廓则称为波纹度轮廓( W 轮廓) 。完工零件表面按检验规范测得轮廓参数值后, 需与图样上给定的极限比较, 以判定其是否合格。极
13、限值判断规则有两种:16%规则 : 运用本规则时, 当被检表面测得的全部参数值中, 超过极限值的个数不多于总个数 16%时 , 该表面是合格的。超过极限值有两种含义: 当给定上限值时, 超过是指大于给定值; 当给定下限值时, 超过是指小于给定值。最大规则: 运用本规则时, 被检的整个表面上测得的参数值一个也不应超过给定的极限值。16%规则是所有表面结构要求标注的默认规则。即当参数代号后未标注写“max”字样时, 均默认为应用 16%规则( 例如 Ra0.8) 。反之, 则应用最大规则( 例如 Ramax0.8) 评定参数的选择：如无特殊要求，一般仅选用高度参数。推荐优先选用 Ra 值，因为 R
14、a能充分反映零件表面轮廓的特征。以下情况下例外：当表面过于粗糙（R a6.3m）或过于光滑（ Ra 0.025 m ）时，可选用 Rz，因为此范围便于选择用于测量 Rz 的仪器测量。当零件材料较软时，因为 Ra 一般采用触针测量。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 Ry 值。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：a. 在满足功用的前提下，尽量选用较大的表面粗糙度数值，以降低生产成本。b. 一般情况下，零件的接触表面比非接触表面的粗糙度参数值要小。c. 受循环载荷的表面极易引起应力集中的表面，表面粗糙度参数
15、值要小。d. 配合性质相同，零件尺寸小的比尺寸大的表面粗糙度参数值要小；同一公差等级，小尺寸比大尺寸、轴比孔的表面粗糙度参数值要小。e. 运动速度高、单位压力大的磨擦表面比运动速度低，单位压力小的磨擦表面的粗糙度参数值小。f. 要求密封性、耐腐蚀的表面其粗糙度参数值要小。二、评定参数值的选用原则：在满足功能要求的前提下，尽量选用大的参数值。方法：采用类比法选择类比法选择表面粗糙度参数值时,可先根据经验统计资料初步选定表面粗糙度参数值,然后再对比工作条件作适当调整。参数值的选用方法可用类比法来确定。一般尺寸公差、表面形状公差小时，表面粗糙度参数值也小，但也不存在确定的函数关系。如机床的手轮或手柄
16、。一般情况下，它们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 T0.6 IT，则 Ra0.05 IT； Rz 0.2 ITT0.4 IT，则 Ra0.025 IT； Rz 0.1 IT T0.25 IT，则 Ra0.012 IT； Rz 0.05 ITT0.25 IT，则 Ra0.15 T； Rz 0.6 T书上表格小结1、参数 RA RZ RY 的选择2、参数值的选择表 4-2 4-3 4-4 3、加工应用表格 4-5 4-6第四节表面粗造度符号和代号及其标注法掌握代号符号意义及标注方法一、表面粗造度符号和代号A B 基本符号：用任意方法获得的表面，当不加注粗造参数值或有关说明时，
