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1、第五章 表面粗糙度1. 表面粗糙度的评定2. 表面粗糙度的选择及其标注3. 表面粗糙度的测量5.1 5.1 表面粗糙度的评定表面粗糙度的评定一、一、 基本概念基本概念二、表面粗糙度的基本术语二、表面粗糙度的基本术语三、表面粗糙度的评定参数及其数值三、表面粗糙度的评定参数及其数值表面粗糙度就是表述这些峰谷高低程度和间 距状况的微观几何形状特性的指标。如图所示 一、一、 基本概念基本概念切削加工的零件，不仅有尺寸精度和形位公差 的要求，而且有表面质量的要求。表面质量影响零 件的使用性能。表面粗糙度就是用来衡量零件表面 质量的。1、表面粗糙度的概念零件被加工表面上的微观的几何形状误差称 为表面粗糙度
2、，又称微观不平度。1）表面粗糙度产生的原因 在切削加工过程中， 刀具和被加工表面间的相对运动轨迹（即刀痕）、刀 具和被加工表面间的摩擦、切削过程中切屑分离时表 层金属材料的塑性变形以及工艺系统的高频振动。2）表面粗糙度与表面波度、形状误差的区别 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。波距与波幅h的比值小于40时属于表面粗糙 度；比值在401000时属于表面波度；比值大于1000 时属于形状误差。如图所示 表面实 际轮廓表面粗 糙度表面 波度形状 误差2 表面粗糙度对零件使用性能的影响表面的凹凸不平使两表面接触时实际接触面积 减小，接
3、触部分压力增加。表面越粗糙，接触面积越 小，压力越大，接触变形越大，摩擦阻力也增加，磨 损也越快。 实际接触面1）影响两接触表面间的摩擦、磨损和接触变形2）影响配合性质表面粗糙使间隙配合，间隙增大；过盈配合的 过盈减小；过渡配合变松。 3）影响疲劳强度 表面微观不平度的凹痕越深，其底部曲率半径 越小，则应力集中越严重，零件疲劳损坏的可能性 越大，疲劳强度就越低。 4）影响耐腐蚀性腐蚀介质在表面凹谷聚集，不易清除，产生 金属腐蚀。表面越粗糙，凹谷越深，谷底越尖， 零件抗腐蚀能力越差。 此外，表面粗糙度对零件结合面的密封性 能、表面反射能力和外观质量等都有影响。 二、表面粗糙度的基本术语二、表面粗
4、糙度的基本术语1实际轮廓平面与实际表面相交所得的轮廓线为实际 轮廓。（分为横向轮廓和纵向轮廓）横向实际轮廓 : 垂直于表面加工纹理的平面与表面相交 所得的轮廓线.纵向实际轮廓 ：平行于表面加工纹理的平面与 表面相交所得的轮廓线。2、取样长度 l (lr)取样长度是指用于判别被评定轮廓的不规则特 征的一段基准线基准线长度。为了限制和削弱表面波度对为了限制和削弱表面波度对 表面粗糙度测量结果的影响，至少包含表面粗糙度测量结果的影响，至少包含5 5个以上轮个以上轮 廓峰和谷。廓峰和谷。 取样长度和评定长度 取样长度应与表面粗糙度的要求相适应(见见表) 。取样长度过短，不能反映表面粗糙度的实际情况；
5、取样长度过长，表面粗糙度的测量值又会把表面波度 的成分包括进去。在取样长度范围内，一般应包含5个 以上的轮廓峰和轮廓谷。 为了充分合理地反映表面的特性，通常取几个 取样长度来评定表面粗糙度，一般 lnln =5l。 评定长度是指用于判别被评定轮廓表面粗糙 度所必须的一段长度3、评定长度 ln取样长度与评定长度的选用值 (摘自GB/T106101998) 4、基准线用以测量或评定表面粗糙度数值大小的一条 参考线称为基准线，基准线通常有轮廓最小二乘 中线和轮廓算术平均中线两种。 （1） 轮廓最小二乘中线（简称中线） 在取样长度 范围内，实际被测轮廓线上的各点至一条假想线的 距离的平方和为最小，即
6、=Min，这条假想线 就是最小二乘中线（图a中的 O1O1 和 O2O2 ） 。 轮廓中线（2） 轮廓算术平均中线在取样长度内，由一条假想线将实际轮廓分成上、下 两部分，而且使上部分面积之和等于下部分面积之和，即。这条假想线就是轮廓算术平均中线（图b中 的 O1O1 和 O2O2 ）。在轮廓图形上确定最小二乘中线的位置比较困难，在实 际工作中可用算术平均中线代替最小二乘中线，两者相差 不大. 三、表面粗糙度的评定参数 1.高度特征参数主参数 （1）轮廓算术平均偏差R a 在取样长度内，被测表面轮廓 上各点至基准线距离Yi的绝对值的平均值（如图）。 式中：y(x)表面轮廓上点到基准线的距离；yi
7、表面轮廓上第i个点到基准线的距离；l取样长度；n取样数。 公式表示为或近似为轮廓算术平均偏差 R aR a 较全面地反映表面粗 糙度的高度特征，概念清楚，检测方便，为当前 世界各国普遍采用。 轮廓算术平均偏差（2）微观不平度十点高度 R z 在取样长度内，被测实际轮廓上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（如图）。式中；Ypi第i个最大轮廓峰高；Yvi第i个最大轮廓谷深，谷深不取成负值。 （3）轮廓最大高度Ry在取样长度内，轮廓的峰顶线与轮廓谷底线之间的距 离（如图）。 公式表示为由于测量点不多，故在反映微观几何形状高度方面的特性不如由于测量点不多，故在反映微观几何形状高度
8、方面的特性不如 RaRa参数充分。参数充分。轮廓峰顶线和轮廓谷底线，分别指在取样长度l内，平行 于基准线且通过轮廓最高点和最低点的直线。 高度特征参数 公式表示为2.间距特征参数附加参数 （1） 轮廓微观不平度的平均间距 S mS m 在取样长度内轮廓微 观不平度间距Smi 的平均值（如图）。所谓轮廓微观不平度 的间距Smi是指轮廓峰和相邻的轮廓谷在中线上的一段长度。 （2）轮廓的单峰平均间距S 在取样长度内轮廓的单峰间距 Si 的算术平均值（如图）。所谓轮廓单峰间距Si是指两相邻单峰的 最高点之间距离投影在中线上的长度。 式中：n轮廓单峰的个数 第i个轮廓单峰间距。 轮廓间距参数 3.形状特
9、征参数附加参数 轮廓的支承长度率 tptp： 在取样长度内，一平行于基准线 的直线从峰顶线向下移到某一水平位置时，与轮廓相截所得 到的各段截线长度bi之和与取样长度l之比，如图所示。 轮廓支承长度 间距参数、形状特征参数均为附加的评定参数。一般情间距参数、形状特征参数均为附加的评定参数。一般情 况下应从三个基本评定参数中选取，只有少数零件的重要表况下应从三个基本评定参数中选取，只有少数零件的重要表 面有面有 特殊使用要求时才选用附加的评定参数。特殊使用要求时才选用附加的评定参数。四、表面粗糙度国家标准 表面粗糙度的评定参数值已经标准化，设计时 应根据国家标准规定的参数值系列选取。国家标准 GB
10、 /T10311995要求优先选用基本系列值 。轮廓算术平均偏差Ra的数值 (m ）5.2 5.2 表面粗糙度的选择及其标注表面粗糙度的选择及其标注一、 表面粗糙度符号二、 表面粗糙度代号 在表面粗糙度符号基础上，标上其它表面特征要求组成了 表面粗糙度的代号。 表面粗糙度代号注法a1、a2粗糙度高度参数代号及其数值，单位为mb加工方法、镀覆、涂覆、表面处理或其他说明等c取样长度（单位为mm）或波纹度（单位为m）d加工纹理方向符号e加工余量，单位为mmf粗糙度间距参数值（单位为mm）或轮廓支承长度率n n当允许在表面粗糙度参数的所有实测值中超过固定值的个当允许在表面粗糙度参数的所有实测值中超过固
11、定值的个 数少于总数的数少于总数的1616时，应在图样上标注表面粗糙度参数的上时，应在图样上标注表面粗糙度参数的上 限值或下限值限值或下限值n n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时，应在图样上标注表面粗糙度参数的最大值或最小值表面粗糙度附加参数的标注表面粗糙度附加参数的标注表面粗糙度其他项目的标注表面粗糙度其他项目的标注加工纹理方向的符号加工纹理方向的符号三、表面粗糙度符号、代号在图样上的标注表面粗糙度代（符）号应注在可见轮廓线、尺寸 界线或其延长线上，符号的尖端必须从材料外指
12、向被 注表面，数字及符号的注写方向必须与尺寸数字方向 一致。 表面粗糙度代 号注法 表面粗糙度标注示例 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。当零件的所有表面具有相同的表面粗糙度要求时 ，其标注如图所示。当齿轮、蜗轮、渐开线花键等工作表面没有画 出齿形时，其表面粗糙度代号可注在节圆上。如图 所示。齿轮、花键表面粗糙度标注示例螺纹工作表面没有画出牙形时，可按如图的方 式标注。中心孔、键槽工作表面、圆角、倒角的表面 粗糙度标注示例 例、图示为一减速箱中的输出轴，轴颈55j6（两处）与滚 动轴承配合，56r6和4
13、5m6与齿轮和带轮配合，表面粗糙度 要求高。输出轴上形位 公差、表面粗 糙度标注示例四、新旧国标的对照 由于旧国标宣贯使用的时间比较长,在年长的工 程技术人员和工人中,对旧国标中的表面光洁度印象 较深,为了帮助对照记忆,介绍一种简单的方法:旧国标的5相当于新国标的Ra3.2(第一系列值 ,3.2可以当成3+2=5记忆),记住这一对应值后, Ra值 只需向上乘2、向下除2，即可推出新国标所对应的 相邻旧国标的各级符号。例6相当于Ra1.6；3相 当于Ra12.5。或直接记1相当于Ra50。五、表面粗糙度的选择1、表面粗糙度的选择 主要包括表面粗糙度评定 参数及参数值的选择零件表面粗糙度选择是否恰
14、当不仅影响产品的使 用性能，而且也直接关系到零件的加工工艺和制造成 本。3、 表面粗糙度选用原则首先满足使用性能要求，其次兼顾经济性。即 在满足使用要求的前题下，尽可能降低表面粗糙 度要求，放大表面粗糙度允许值。 2、 表面粗糙度选用方法 具体选用时多用类比法来 确定粗糙度的参数值。4、 表面粗糙度评定参数的选用GB/T10311995规定，表面粗糙度参数应从高度 特性参数中选取。1) R a 参数最能充分反映表面微观几何形状高 度方面的特性，R a 值用触针式电动轮廓仪测量也比 较简便，所以对于光滑表面和半光滑表面，普遍采用 Ra 作为评定参数。但材料较软时不能用 R a，因为 Ra一般用触
15、针接触测量。一般在常用的参数值范围 （ Ra 为0.0256.3m，Rz为0.125m）内，国家 标准推荐优先选用Ra 。2 2）R z R z 参数虽不如参数虽不如R a R a 参数反映的几何特参数反映的几何特 性准确、全面，但性准确、全面，但R z R z 的概念简单，测量也很的概念简单，测量也很 简便。简便。当表面过于粗糙（当表面过于粗糙（ RaRa6.3m）或太光或太光 滑（滑（ Ra Ra 0.025m）时，选用时，选用RzRz。3 3）如测量面积很小，在取样长度内，轮廓）如测量面积很小，在取样长度内，轮廓 峰或谷少于峰或谷少于5 5个时，可用个时，可用RyRy （如：顶尖、刀刃（如：顶尖、刀刃 、手表零件和轴承滚道、钢球等）、手表零件和轴承滚道、钢球等） 。4 4）当表面有特殊功能时，为保证功能要求）当表面有特殊功能时，为保证功能要求 ，提高产品质量，可同时选几个参数综合控制，提高产品质量，可同时选几个参数综合控制 表面质量。如表面要求耐磨时可选用表面质量。如表面要求耐磨时可选用RaRa、RyRy 和和tptp；表面要求承受交变应力时可选用表面要求承受交变应力时可选用RyRy、 S S mm和和S S；当表面着重要求外观质量和可漆性，；当表面着重要求外观质量和可漆性， 可选用可选用 S mS m和和S S。5 5、 表面粗糙度参数值的选用表面粗糙
