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1、2019/5/25,1,第5章：表面粗糙度及检测,学习任务,1. 了解表面粗糙度基本概念及其对机械零件使用性能的影响；掌握粗糙度参数的符号、代号及标注。 2. 熟悉表面粗糙度国家标准，掌握基本评定参数及数值选择原则；能正确理解表面粗糙度代号的技术意义。 3. 熟悉表面粗糙度的常用检测方法原理，并能运用进行检测。,2019/5/25,2,5.1概述,（一）表面粗糙度的概念 加工表面上微小的峰谷高低程度及其间距状况，称为表面粗糙度。宏观几何形状误差、表面波度误差、表面粗糙度三者之间的区分，目前还没有统一的标准，通常按波距或波距与波幅之比来划分，如图5-1所示。一般波距与波幅的比值小于40者属于表面
2、粗糙度；大于1000者属于宏观几何形状误差；介于两者之间者属于表面波度误差。波距小于1mm属于表面粗糙度；波距大于10mm属于宏观几何形状误差；波距在110mm的属于表面波度。,2019/5/25,3,图5-1 表面误差示意图 a) 表面实际轮廓 b) 表面粗糙度 c) 表面波度误差 d) 形状误差,2019/5/25,4,（二）表面粗糙度对零件使用性能的影响 1.耐磨性方面 2.配合性质方面 3.腐蚀性方面 4.疲劳强度方面,此外，此外，表面粗糙度对零件结合面接触刚度、密封性和零件的外观质量等都有影响，因此，表面粗糙度是评定产品质量的重要指标。在保证零件尺寸精度、形位公差的同时，必须控制表面
3、粗糙度。,2019/5/25,5,5.2表面粗糙度的评定,（一）主要术语及定义 1.取样长度lr 是指用于判别用于判别被评定轮廓特征的X轴向的一段基准线长度。 规定取样长度是为了限制和减弱表面波度对表面粗糙度测量结果的影响。一般取样长度至少包含5个轮廓峰和轮廓谷，表面越粗糙，取样长度应越大。 2.评定长度ln 指评定轮廓表面X轴方向上的的一段长度 。由于被加工表面粗糙度不一定很均匀，为了合理、客观反映表面质量，通常取几个连续取样长度，一般情况下，标准推荐ln =5lr,2019/5/25,6,图5-2 取样长度和评定长度,2019/5/25,7,4.轮廓中线 是用以评定表面粗糙度参数大小所规定
4、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 具有几何轮廓形状并划分轮廓的基准线，如图5-3所示。在取样长度内使轮廓上各点至该线的距离的平方和为最小，即 最小值。,图5-3 轮廓最小二乘中线,2019/5/25,8,（2）轮廓算术平均中线 具有几何轮廓形状，在取样长度内与轮廓走向一致的基准线，该线划分轮廓并使上、下两部分的面积相等，即 ，如图5-4所示。,图5-4 轮廓算术平均中线 注：用最小二乘方法确定的中线是唯一的，但比较困难。在实际生产中常用轮廓算术平均中线替代最小二乘中线，二者相差不大。,2019/5/25,9,（二） 表面粗糙度的评定参数 1.幅度
5、参数 （1）轮廓的算术平均偏差Ra 即在一个取样长度lr 内，轮廓上偏距 绝对值的算术平均值。,图5-5 轮廓算术平均偏差,2019/5/25,10,（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,图5-6 轮廓的最大高度,2019/5/25,11,2.间距特征参数 轮廓单元的平均宽度RSm指在一个取样长度lr 内，轮廓单元宽度xsi 的平均值。 用公式表示为,图5-7 轮廓单元的平均宽度,注：粗糙度轮廓峰与粗糙度轮廓谷的组合称为粗糙度轮廓单元，中线与粗糙度轮廓单元相交线段的长度称为轮廓单元的宽度，用符号xsi表示。,2019
6、/5/25,12,2.混合参数Rmr(c) 指在给定水平位置c上，轮廓的实体材料长度Ml(c)与评定长度的比率，如图5-8所示。公式表示为,图5-8 轮廓单元的平均线高度 注：水平位置c上轮廓的实体材料长度Ml(c)是指评定长度内，在一水平位置c上，用一条平行于X轴的直线从峰顶向下移一水平截距c时，与轮廓单元相截所得的各段截线长度之和。 不同的水平截距c对应着不同的 值，c值可用微米或的百分数表示。,2019/5/25,13,5.3表面粗糙度在图样上的标注,（一）符号及意义,2019/5/25,14,图5-10 表面粗糙度代号的注写位置,（二）表面粗糙度代号及其标注 a注写表面结构的单一要素（
7、表面粗糙度参数代号、数值和传输带或取样长度； b和a一起注写两个或多个表面结构要求； c注写加工方法； d注写表面纹理和方向； e注写加工余量（mm）； 注：传输带或取样长度后应有一斜线“/”， 之后是表面粗糙度参数代号，最后是数值。 示例1:0.0025-0.8/ Rz 6.3（传输带标注） 示例2:-0.8/ Rz 6.3（取样长度标注）,2019/5/25,15,补充：轮廓滤波器、传输带,* *轮廓滤波器 轮廓滤波器是把轮廓分成长波和短波成分的滤波器，长波滤波器和短波滤波器分别用C和S表示。确定粗糙度与波纹度成分之间相交界线的滤波器即长波滤波器C，确定存在于表面上的粗糙度与比它更短的波的
8、成分之间相交界限的滤波器即短波滤波器S。 * *传输带 传输带是两个定义的滤波器之间的波长范围，例如0.00025-0.8,2019/5/25,16,2019/5/25,17,（1）幅度参数的标注 表面粗糙度幅度参数是基本参数，当选用幅度参数时 ，在参数代号和极限值间应插入空格参数值和参数代号均应标出，其中，参数代号前的U、L为上限值与下限值代号。 （2）表面粗糙度附加参数的标注 表面粗糙度的间距参数和混合特性参数称为附加参数，在幅度参数未标注时，附加参数不能单独标注。,图5-11 表面粗糙度附加参数标注,2019/5/25,18,（3）表面粗糙度其他项目的标注,图5-12 表面粗糙度其他要求
9、标注,2019/5/25,19,（三）表面粗糙度在图样上的标注 （1）总的原则 根据GB/T 4458.4的规定，使表面粗糙度的注写和读取方向与尺寸的注写和读取方向一致。,图5-13 表面粗糙度要求的注写方向,2019/5/25,20,（2）标注在轮廓线上或指引线上 当要求可标注在轮廓线上，其符号应从材料外指向并接触表面。 必要时，表面粗糙度符号也可用带箭头或黑点的指引线引出标注。,图3-16表面粗糙度标注在轮廓线上或指引线上示例,2019/5/25,21,（3）标注在特征尺寸的尺寸线上 在不致引起误解时，表面粗糙度要求可以标注在给定的尺寸线上。 （4）标注在形位公差的框格上 表面粗糙度要求可
10、标注在形位公差框格的上方。,表面粗糙度要求 标注在尺寸线上,表面粗糙度要求标注在 形位公差框格的上方,2019/5/25,22,（5）标注在延长线上 表面粗糙度要求可以直接标注在延长线上，或用带箭头的指引线引出标注。,表面粗糙度要求标注在圆柱特征的延长线上,2019/5/25,23,（6）表面粗糙度要求的简化注法 有相同表面粗糙度要求的简化注法,大多数表面有相同表面粗糙度要求的简化注法,2019/5/25,24,1. 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
11、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。,5.4表面粗糙度的测量,2019/5/25,25,图5-15 光切法显微镜及光切法测量原理示意图,2019/5/25,26,光切显微镜实物,2019/5/25,27,3. 针描法 针描法是利用仪器的触针在被测表面上轻轻划过，被测表面的微观不平度将使触针作垂直方向的位移，再通过传感器将位移量转换成电量，经信号放大后送入计算机，在显示器上显示出被测表面粗糙度的评定参数值。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。,电动轮廓仪,2019/5/25,28,电动轮廓仪实物,2019/5/25,29,4. 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。 常用的仪器称为干涉显微镜。,干涉显微镜实物,2019/5/25,30,思考： 1.评定表面粗糙度时，为什么要规定取样长度？有了取样长度，为何还要规定评定长度？ 2.表面粗糙度对零件的使用性能有哪些影响？,
