4.1 表面粗糙度的概念和评定参数,第4章 零件的表面粗糙度,一.表面粗糙度概述 Concept of surface texture,二.评定参数 Parameter of surface texture,三.表面粗糙度的选用 Selection of surface texture,四.表面粗糙度的测量 Meter of surface texture,学习要求：（1）掌握表面粗糙度的高度特性参数， （2）理解表面粗糙度的基本概念（3）了解表面粗糙度的测量方法,4.1 表面粗糙度的概念和评定参数,1、表面粗糙度的概念,加工表面上具有的较小间距和峰谷所构成的微观几何形状特性，称为表面粗糙度零件表面的峰谷,指零件表面的微观几何形状,一、表面粗糙度的概述,微小的峰谷高低程度及间距状况,λ——波距,H——波高,λ/h>1000宏观,λ/h =40～1000波度误差,λ / h <40微观,1、表面粗糙度的概念,4.1 表面粗糙度的概念和评定参数,一、表面粗糙度的概述,由于切削过程中的：刀痕切屑分离时的塑性变形刀具和被加工表面间的摩擦工艺系统中的高频振动等。
2、产生的原因,加工表面上留下的凸凹不平的痕迹，这些痕迹是由许多微小的凸峰和凹谷组成的，其微小峰谷的高低以及细密程度构成的微观几何形状特性称为表面粗糙度4.1 表面粗糙度的概念和评定参数,一、表面粗糙度的概述,3、表面粗糙度、表面波纹度、形状误差的划分,(1)波距小于1mm，属于微观几何形状误差——表面粗糙度2)波距10mm以上的且不呈明显周期性变化的——宏观的几何形状误差3)波距介于1~10mm的并呈周期性变化的——表面波纹度,零件表面的形貌可分为三种情况：,4.1 表面粗糙度的概念和评定参数,一、表面粗糙度的概述,表面粗糙度—加工表面所具有的较小间距和微小峰谷不平度线的大体走向: 形状误差（宏观）波纹度：波距S和波高H均较大表面粗糙度：具有微小的波距 s 和波高 h （微观）,4.1 表面粗糙度的概念和评定参数,一、表面粗糙度的概述,表面越粗糙，f↑，两相对表面运动时，磨损越快4、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,2)对配合性质的影响,如果是间隙配合，磨损后，间隙增大；如果是过盈配合，由于峰值的存在，压入后，过盈量不足3)对疲劳强度的影响,表面越粗糙，凹谷越深，应力集中越严重，容易产生疲劳破坏。
4)对接触刚度的影响,表面越粗糙，峰值越大，实际接触面小，单位面积受力增加5)对耐腐蚀性能的影响,表面越粗糙容易将腐蚀物存于谷中，造成对工件表面的腐蚀4.1 表面粗糙度的概念和评定参数,一、表面粗糙度的概述,GB规定：三个与轮廓幅度有关的参数(基本评定参数)：轮廓算术平均偏差Ra微观不平度十点高度Rz轮廓最大高度Ry,二个与轮廓间距有关的参数：轮廓微观不平度平均间距Sm轮廓单峰平均间距S一个与微观形状有关参数:轮廓支承长度率tp,表面粗糙度是评定零件表面质量的一项重要技术指标，是零件图中必不可少的一项技术要求 轮廓算术平均偏差（Ra）是目前生产中评定表面粗糙度用的最多的参数，Ra值越小，表面质量就越高4.1 表面粗糙度的概念和评定参数,二、评定参数及定义,1. 术语及定义,1)实际轮廓平面与实际表面相交所得的轮廓线分,,横向实际轮廓,纵向实际轮廓,4.1 表面粗糙度的概念和评定参数,二、评定参数及定义,2)取样长度l,定义：评定表面粗糙度所规定的一段基准线长度，它在轮廓总的走向上量取作用：为了限制和减弱表面波纹度对表面粗糙测量结果的影响,注意：,一般表面越粗糙，取样长度就越大；,取样长度不可太短或太长; 一般应包括5个或5个以上的峰(谷)点,4.1 表面粗糙度的概念和评定参数,二、评定参数及定义,3)评定长度ln,定义在评定或测量表面轮廓时所必需的一段长度。
作用反映加工表面的不均匀性取法 最小的评定长度等于取样长度；由5个连续取样长度构成的评定长度为标准的评定长度4.1 表面粗糙度的概念和评定参数,二、评定参数及定义,评定表面粗糙度参数值大小的一条参考线基准线有下列两种：轮廓最小二乘中线、轮廓算术平均中线3)中线基准线——具有几何轮廓形状并划分轮廓的基准线 中线：是测量表面粗糙度的基准线，它具有与被测表面一致的几何轮廓形状（如直线、圆弧线等）4.1 表面粗糙度的概念和评定参数,二、评定参数及定义,轮廓的最小二乘中线 m,轮廓的最小二乘中线——在一个取样长度lr内，使实际轮廓线上各点至该线的距离的平方和为最小（ 最小） 4.1 表面粗糙度的概念和评定参数,二、评定参数及定义,轮廓算术平均中线——在一个取样长度 lr内划分实际轮廓为上下两部分，且使上、下两部分的面积相等的基准线它可以代替轮廓的最小二乘中线4.1 表面粗糙度的概念和评定参数,二、评定参数及定义,4)加工纹理方向——加工完后在零件表面上留下的痕迹方向 注意：表面粗糙度是在垂直纹理方向上进行测量的4.1 表面粗糙度的概念和评定参数,二、评定参数及定义,2. 表面粗糙度的参数,★ 轮廓算术平均偏差 Ra,★ 微观不平度十点高度 Rz,★ 轮廓最大高度 Ry,优先选用轮廓算术平均偏差Ra,轮廓算术平均偏差Ra是指在取样长度内，沿测量方向的轮廓线上的点与基准线之间距离绝对值的算术平均数。
轮廓算术平均偏差Ra,4.1 表面粗糙度的概念和评定参数,二、评定参数及定义,1)高度特性参数——主要参数①轮廓算术平均偏差Ra取样长度内，被测轮廓上的各点至轮廓中线偏距绝对值的算术平均值4.1 表面粗糙度的概念和评定参数,二、评定参数及定义,不同表面粗糙度的外观情况，加工方法和应用举例：,,,,,,,4.1 表面粗糙度的概念和评定参数,二、评定参数及定义,②微观不平十点高度Rz取样长度内5个最大的轮廓峰高ypi与5个最大的轮廓谷深yvi的平均值之和4.1 表面粗糙度的概念和评定参数,二、评定参数及定义,特点优点：简单、直观,缺点：不反映形状,③轮廓最大高度Ry取样长度内，轮廓的峰顶线和谷底线之间的距离Ry =︱ypmax︱+︱yvmax︱,4.1 表面粗糙度的概念和评定参数,二、评定参数及定义,2)与间距特性有关的参数①轮廓微观不平度的平均间距Sm取样长度内，轮廓微观不平度的间距的平均值Smi此间距是轮廓峰与相邻轮廓谷在中线上的一端长度4.1 表面粗糙度的概念和评定参数,二、评定参数及定义,②轮廓的单峰平均间距S取样长度内，轮廓单峰间距的平均值所谓Si此间距是两相邻单峰的最高点之间沿中线方向上的距离。
4.1 表面粗糙度的概念和评定参数,二、评定参数及定义,定义：在取样长度内，一平行于中线且与峰顶线相距为C的线与轮廓峰相截所得到的各段截线之和与取样长度之比计算式如下：,ηp:轮廓支承长度,3)与形状特性有关的参数:轮廓的支承长度率tp,4.1 表面粗糙度的概念和评定参数,二、评定参数及定义,tp—轮廓的形状特性参数,Ra,Sm等是相同的,但对零件功能的影响?,4.1 表面粗糙度的概念和评定参数,二、评定参数及定义,轮廓算术平均偏差Ra （μm）,,4.1 表面粗糙度的概念和评定参数,二、评定参数及定义,总结,高度方向的评定参数：轮廓算术平均偏差Ra微观不平度十点高度Rz轮廓最大高度Ry间距参数：轮廓微观不平度平均间距Sm轮廓单峰平均间距S形状特性参数：轮廓支承长度率tp,4.1 表面粗糙度的概念和评定参数,二、评定参数及定义,三、表面粗糙度的选用,1、评定参数的数值规定,GB规定的表面粗糙度评定参数允许值为见表3-1~表3-4：,表3-1,4.1 表面粗糙度的概念和评定参数,三、表面粗糙度的选用,1、评定参数的数值规定,GB规定的表面粗糙度评定参数允许值为见表3-1~表3-4：,表3-2,4.1 表面粗糙度的概念和评定参数,表3-4,选用tp时，必须同时给出轮廓水平截距C的数值。
C值多用Ry百分数表示表3-5 取样长度、评定长度与评定参数的对应关系,若取样长度l按表3-5选定时，在图样上省略不标，否则应在图样上标注出取样长度4.1 表面粗糙度的概念和评定参数,三、表面粗糙度的选用,2、 评定参数的选择,首先应考虑零件使用功能要求的侧重及各评定参数的特征，其次应考虑仪器设备条件等因素推荐优先选用Ra值，通常采用电动轮廓仪用针描法进行测量，其测量范围是0.025-6.3μmRz也是一个常用的基本评定参数，因为该参数直观易测，一般光学仪器：双管显微镜、干涉显微镜等即可测量对于某些不允许出现较大的加工痕迹的零件表面，以及对疲劳强度要求较高的表面，可以在选择大Ra或Rz的时，加选Ry 对于仪表、轴承行业中的小零件，难以取得规定的取样长度，选用Ry当某些关键零件的主要表面有更多的功能要求时,就需要选用Sm 、 S来控制微观不平度横向间距的细密度在数值相同的情况下，对表面耐磨性有一定的要求时，需加选tp来进一步控制和保证加工表面的质量三、表面粗糙度的选用,4.1 表面粗糙度的概念和评定参数,4.1 表面粗糙度的概念和评定参数,三、表面粗糙度的选用,3、参数允许值的确定,表面粗糙度参数值的选择原则是：在满足零件表面功能要求的前提下，尽量选取较大的参数值（tp值反之）。
具体选用时，采用类比法确定表面粗糙度参数值，再对比具体的工作条件做适当的调整，调整过程中应注意以下几点： ① 同一零件上，工作表面比非工作表面粗糙度值小； ② 摩擦表面粗糙度要求高于非摩擦表面，滚动摩擦表面高于滑动摩擦表面，运动速度高、单位面积承受压力大的表面粗糙度要求高些； ③ 承受交变载荷的表面及容易引起应力集中的部分，粗糙度要求高些； ④ 对配合性质有稳定可靠性要求的表面，粗糙度要求应高些； ⑤ 配合性质相同时，小尺寸比大尺寸、轴比孔的表面粗糙度要求要高些； ⑥ 对特殊用途的零件，表面粗糙度参数值的选择应按照特殊要求考虑三、表面粗糙度的选用,4.1 表面粗糙度的概念和评定参数,4、参数值的确定方法,应考虑尺寸公差、形状公差、表面粗糙度三者之间的关系一般尺寸公差、形状公差小时，表面粗糙度参数值也小，但三者之间并不存在确定的函数关系如机床的手轮或手柄在正常的工艺条件下，三者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T≈0.6 IT，则Ra≤0.05 IT； Rz≤ 0.2 IT若T≈0.５ IT，则Ra≤0.0４IT； Rz≤ 0.1５ IT若T≈0.4 IT，则Ra≤0.025 IT； Rz≤ 0.1 IT若T≈0.25 IT，则Ra≤0.012 IT； Rz≤ 0.05 IT若T＜0.25 IT，则Ra≤0.15 T； Rz≤ 0.6 T,三、表面粗糙度的选用,4.1 表面粗糙度的概念和评定参数,例：某齿轮减速器的轴与滚动轴承配合的轴颈，其基本尺寸的公差带代号为φ65k6 ，试确定其表面粗糙度参数Ra的允许值。
解：根据上述关系式，轴颈表面属于重要表面， T≈0.５ IT，则,Ra≤0.0４IT,根据表1-6：IT6=19μm,Ra≤0.0４IT=0.04×19=0.76μm,查表3-1知：Ra取0.8μm,如果根据零件功能要求，不允许采用0.8μm，则可用补充系列值0.63μm,三、表面粗糙度的选用,4.1 表面粗糙度的概念和评定参数,在一般情况下，f40H7和f80H7相比，f40H6/f5和f40H6/s5相比，哪个应选较小的表面粗糙度值?答：f40H7比f80H7的粗糙度可选小些，因为其尺寸小些，较易保证； f40H6／s5比f40H6／f5的粗糙度应选小些，因该配合是过盈配合，为了连接可靠、安全，应减小粗糙度，以免装配时将微观不平的峰、谷挤平而减少实际过盈量。