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1、第3章 表面粗糙度和测量,3.1 表面粗糙度的概念 3.2 表面粗糙度的评定标准 3.3 表面粗糙度参数值的选择及标注 3.4 表面粗糙度检验,3.1 表面粗糙度的概念 在切削加工过程中，由于刀痕、切屑分离时的变形、刀具和已加工表面间的摩擦及工艺系统的高频振动等原因，在零件已加工表面上总会出现较小间距和微小峰谷所组成的微观几何形状特征，此特征称为表面粗糙度。,图3-1 表面粗糙度示意图,表面粗糙度会影响零件的耐磨性、强度和抗腐蚀性，还会影响配合性质的稳定性。 间隙配合，粗糙的表面会因峰顶很快磨损而使间隙逐渐加大； 过盈配合，因装配表面的峰顶被挤平， 使实际有效过盈减小，降低连接强度。 表面越粗
2、糙，表面微观不平的凹痕就越深，交变应力作用下的应力集中就会越严重，越容易造成零件抗疲劳强度的降低，导致失效；腐蚀性气体或液体越易在谷底出聚集，并通过表面微观凹谷渗入到金属内层，造成表面锈蚀。在接触刚度方面，表面越粗糙，表面间接触面积越小，导致单位面积受力增大，造成峰顶处的塑性变形加剧，接触刚度下降，影响机器的工作精度和平稳性。,综上所述，为保证零件的使用性能和寿命，应对零件的表面粗糙度加以合理限制。,3.2 表面粗糙度的评定标准,3.2.1 基本术语 1.实际轮廓（表面轮廓） 实际轮廓是指平面与实际表面相交所得的轮廓线。,图3-2 实际轮廓,2.取样长度lr 取样长度是指用于判别具有表面粗糙度
3、特征的一段基准线长度。 标准规定取样长度按表面粗糙程度合理取值，通常应包含至少5个轮廓峰和轮廓谷。,图3-3 取样长度和评定长度,3.评定长度ln 评定长度是指评定轮廓表面粗糙度所必需的一段长度。 一般情况下，标准推荐ln =5lr ，,4.基准线（中线m） 基准线是用以评定表面粗糙度参数大小所规定的一条参考线，据此来作为评定表面粗糙度参数大小的基准。 （1）轮廓的最小二乘中线,图3-4 轮廓最小二乘中线,（2）轮廓算术平均中线,图3-5 轮廓算术平均中线,5.轮廓单元 即一个轮廓峰和其相邻的一个轮廓谷的组合。 6.轮廓峰高zp 7.轮廓谷深zv 8.轮廓单元的高度zt 9.轮廓单元的宽度xs
4、,图3-6 轮廓单元,10.在水平位置c上轮廓的实体材料长度Ml,图3-7 轮廓的实体材料长度,3.2.2 评定参数 1. 幅度参数（与高度特性有关的参数） （1）评定轮廓的算术平均偏差Ra 即在一个取样长度lr 内，轮廓上各点至基准线的距离的绝对值的算术平均值。如图3-8所示。 Ra值越大，表面越粗糙。,图3-8 轮廓算术平均偏差,（2）轮廓的最大高度Rz 即在一个取样长度lr 内，最大轮廓峰高zp 和最大轮廓谷深zv之和的高度。 用公式表示为 Rz =zp +zv,图3-9 轮廓的最大高度,Rz参数对不允许出现较深加工痕迹的表面和小零件的表面质量有着实际意义，尤其是在交变载荷作用下，是防止
5、出现疲劳破坏源的一项保证措施。,2. 间距参数与（间距特性有关的参数） 轮廓单元的平均宽度RSm 即在一个取样长度lr 内，轮廓单元宽度xs 的平均值。,图3-11 轮廓单元的宽度,3.形状特性参数（曲线参数） 轮廓的支承长度率Rmr（c） 即在给定水平位置c上，轮廓的实体材料长度Ml（c）与评定长度ln 的比率。,图3-7 轮廓的实体材料长度,3.3表面粗糙度参数值的选择及标注 对零件表面粗糙度进行合理的选择，主要是指评定参数的选择和参数值的确定。选择原则是在满足零件表面功能要求的同时，应保证加工工艺的经济性。选择的方法有计算法、试验法和类比法。 3.3.1 表面粗糙度评定参数的选则 鉴于零
6、件表面粗糙度对其使用性能的多方面影响，在选择表面粗糙度评定参数时，应能充分合理地反映表面微观几何形状的真实情况。,选择原则如下。 如没有特殊要求，一般选用幅度参数。 在Ra=0.0256.3m范围内，优先选用Ra，因为在该范围内用轮廓仪能很方便地测出Ra的实际值。在Ra6.3m和Ra0.025m范围内，即表面过于粗糙或过于光滑时，用光切显微镜和干涉显微镜测量很方便，多采用Rz。 当表面不允许出现较深加工痕迹时，为防止应力过于集中，或要求保证零件的抗疲劳强度和密封性时，须选用Rz。 附加参数一般不单独使用，对有特殊要求的少数零件的重要表面，需要控制RSm的数值；对于有较高支承刚度和耐磨性的表面，
7、应规定Rmr(c)参数。,3.3.2 类比法选择表面粗糙度评定参数,用类比法选择表面粗糙度参数时，应注意以下原则。 （1）在满足零件表面使用功能的前提下，尽可能选用较大的 参数值。 （2）同一零件上下工作表面应比非工作表面参数值小。 （3）在一般情况下，摩擦表面比非摩擦表面参数值小，滚动摩擦比滑动摩擦表面参数值小。 （4）运动速度高、承受载荷大，承受交变载荷以及容易产生应力集中的部位，如圆角、沟槽等处，参数值要小。 （5）防腐性、密封性要求高时，其参数值要小。 （6）配合性质要求稳定时，参数值应小；配合性质相同时，小尺寸比大尺寸的参数值小。 （7）尺寸精度、形位精度要求高时，应取小的参数值；公
8、差等级相同时，轴比孔的参数值小；对于手柄、手轮等外观要求高的零件，尺寸精度虽然低但参数值要小。,3.3.3 表面粗糙度的标注 1.符号 表面粗糙度的评定参数及其数值确定后，应按GB/T 1311993表面粗糙度符号、代号及其注法的规定，把表面粗糙度要求正确地标注在零件图上。 2.代号 表面粗糙度符号代表 完工后的零件表面所要 达到的表面质量，体现 零件在机器设备中的功 能要求。,图3-13 表面粗糙度代号和各种要求的注写位置,3.表面粗糙度在图样上的标注方法 （1）表面粗糙度代（符）号应注在可见轮廓线、尺寸线、尺寸界线或它们的延长线上，也可以注在指引线上。符号的尖端必须从材料外指向被注表面，代
9、号中数字及符号的方向必须与尺寸线上的数字方向一致。,图3-15 表面粗糙度代号标注示例,（2）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。,（3）当零件的所有表面具有相同的表面粗糙度要求时的标注。,图3-16 零件所有表面具有相同要求的表面粗糙度,（4）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。,图3-17 齿轮、花键表面粗糙度标注示例,（5）螺纹工作表面没有画出牙形时的标注。,图3-18 螺纹表面粗糙度标注示例,（6） 尽量采用简化标注。,图3-19 表面粗糙度简化代号的标注示
10、例,（7） 中心孔的工作表面，键槽工作表面、圆角、倒角的表面粗糙度代号标注。,图3-20 表面粗糙度标注示例,（8） 同一表面上有不同的表面粗糙度要求时，需用细实线画出其分界线并注出相应的表面粗糙度代号和尺寸。以及用细实线连接的不连续的同一表面，其粗糙度代号只注一次。,图3-21 表面粗糙度标注示例,（9）对零件上的连续表面及重复要素（如孔、槽、齿等）的表面的标注。,图3-22 表面粗糙度标注示例,3.4 表面粗糙度的评定 1 比较法 比较法是用已知其高度参数值的粗糙度样板与被测表面相比较，通过人的感官，亦可借助放大镜、显微镜来判断被测表面粗糙度的一种检测方法。 2 光切法 光切法是利用“光切原理”来测量零件表面粗糙度的方法。光切显微镜（又称双管显微镜）就是应用这一原理设计而成的。,图3-23 光切法测量原理,光切显微镜的外形结构。,图3-24 光切显微镜外形结构,光切显微镜实物,3 干涉法 干涉法是利用光波干涉原理测量表面粗糙度的一种方法。,图3-26 干涉法测量原理,干涉显微镜,4 针描法 针描法又称触针法，是一种接触测量表面粗糙度的方法。电动轮廓仪（又称表面粗糙度检查仪）就是利用针描法来测量表面粗糙度。,图3-27 电动轮廓仪,电动轮廓仪实物,
