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1、第 4 章 表面粗糙度概述在机械加工过程中，由于切削会留下切痕，切削过程中切屑 分离时的塑性变形，工艺系统中的高频振动，刀具和已加工表面 的磨擦等等原因，会使被加工零件的表面产生许多微小的峰谷， 这些微小峰谷的高低程度和间距状况就称为表面粗糙度。一、表面粗糙度的实质表面粗糙度是一种微观的几何形状误差，通常按波距的大小分为：波距W1mm的属表面粗糙度；波距在110mm间的属表面波度；波距10mm的属于形状误差。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 一般地，表面越粗糙，则摩擦阻力越大，零件的磨损也越快。2. 对配合性能的影响 表面越粗糙，配合性能越容易改变，稳定性越差。3.
2、对疲劳强度的影响 当零件承受交变载荷时，由于应力集中的影响，疲劳强度就会降低，表面越粗糙，越容易产生疲劳裂纹和破坏。4. 对接触刚度的影响 表面越粗糙，实际承载面积越小，接触刚度越低。5. 对耐腐蚀性的影响 表面越粗糙，越容易腐蚀生锈。此外，表面粗糙度还影响结合的密封性，产品的外观，表面 涂层的质量，表面的反射能力等等，所以要给予充分的重视。表面粗糙度的评定一. 基本术语1. 轮廓滤波器 把轮廓分成长波和短波成分的滤波器。2. 入滤波器 确定粗糙度与波纹度成分之间相交界限的滤波 器。3. 取样长度 用以判别具有表面粗糙度特征的一段基准线长 度。规定和选取取样长度的目的是为了限制和削弱表面波纹度
3、对 表面粗糙度测量结果的影响。推荐的取样长度值见表4-1。在取样 长度内一般应包含五个以上的轮廓峰和轮廓谷。4. 评定长度 评定表面粗糙度时所必须的一段基准线长度。 为了充分合理地反映表面的特性，一般取In =51。5. 轮廓中线m用以评定表面粗糙度值的基准线。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。在取样长度范围内，使被测轮廓线上的各点至该线的偏距 的平方和为最小。即：dx = min轮廓的算术平均中线 在取样长度内，将实际轮廓划分为 上、下两部分，并使上、下两部分的面积相等的基准线。即：F1+F3+F2n-1二F2+F4+F2n二、评定参数（GB/T 3505-2000）
4、1. 与高度特性有关的参数：轮廓的算术平均偏差Ra在取样长度内，被测轮廓上各点 至轮廓中线偏距绝对值的算术平均值。即：Ra = dx或近似为：Ra =Ra参数能充分反映表面微观几何形状高度方面的特性，并且 所用仪器（电动轮廓仪）的测量比较简便，因此是GB推荐的首选 评定参数。图样上标注的参数多为Ra。如 表示RaW。Ra参数的测量：用精密粗糙度仪（针描原理）轮廓的最大高度Rz在取样长度内，轮廓峰顶线和谷底线 间的距离。峰顶线和谷底线，分别指在取样长度内平行于中线且 通过轮廓最高点和最低点的线。Rz=Rz 参数对某些小表面上不允许出现较深的加工痕迹和小零 件的表面有实用意义。表示RzWo2. 与
5、间距特性有关的参数轮廓单元的平均宽度RSm：在一个取样长度内轮廓单元宽 度Xs的平均值，用RSm 表示。 即轮廓单元的平均宽度RSm是指轮廓峰和相邻的轮廓谷在中线 上的一段长度。3. 与形状特性有关的参数轮廓的支承长度率 Rmr 在取样长度内,一平行于中线的 线从峰顶线向下移动一段截距C到某一水平位置时，与轮廓相截 所得的各段截线长度bi之和与评定长度的比值。显然，从峰顶线向下所取的水平截距C不同，其支承长度率 也不同，因此Rmr值应是对应于水平截距C值而给出的。在标 准中，Rmr值是以百分率来表示的，当C值一定时，Rmr值越大， 表示轮廓凸起的实体部分越多，故起支承作用的长度长，表面接 触刚
6、度高，耐磨性好。如图所示，图（a）承载能力强，图（b） 承载能力差。（a）（b）三、评定参数值各项评定参数的数值规定见表。表面粗糙度的符号及其标注一、基本符号基本符号，用任何方法获得的表面； 表示用去除材料的方法获得的表面； 表示用不去除材料的方法获得的表面。如上图，在上述三个符号的长边上均可加一横线，用于标注 有关参数和说明。在上述三个符号上均可加一小圆，表示所有表 面具有相同的表面粗糙度要求。二、表面粗糙度参数及其数值的标注如图：a ：粗糙度高度参数允许值（nm），当选用Ra值时，可省略标注 代号Ra而直接标注允许值，若用Rz或Ry值时，则应在其允许 值前加注相应的代号。如：表示Ra值应不
7、大于|im表示Ra值应在 n m之间表示Rz值应不大于m表示 Ry值应不大于25|imb ：加工方法，涂镀或其它表面处理，若无特殊要求，一般 不予标注。如图：表示表面镀硬铬，镀层厚度为（605）um,镀后抛光且Ra值不大于|dmo又如：表示表面刮削后，在25mmX 25mm面积内，接触点不小于10点，且Ra值不大于|imc :取样长度值（mm）,若按表4-1中的规定选取取样长度值， 则不必标注。d ： 加工纹理方向，一般对纹理方向无要求时，不必标注， 若需控制纹理方向时，则标注相应的纹理方向符号。如：=表示加工纹理方向为水平；丄表示加工纹理方向为垂直；X表示加工纹理方向为网纹；M表示加工纹理方
8、向为螺旋线形状。e :加工余量(mm),般均在工艺文件中说明，所以基本上 也不标注。f :间距参数值RSm或Rmr值(mm)若需要标注RSm值或Rmr(c)值时,数值写在相应代号的后面。 图4.9a为RSm上限值的标注示例；图为RSm最大值的标注示例； 图4.9c为Rmr(c)的标注示例，表示水平截距C在Rz的50%位置 上，Rmr(c)为70%,此时Rmr(c)为下限值；图为Rmr(c)最小值的 标注示例三、表面粗糙度标注示例表面粗糙度的选用、评定参数的选用高度参数是基本参数，在Ra的常用值范围(|im)内，国标 推荐优先选用Ra；当粗糙度要求特别高(RaVm =或特别低(Ra Um)时,可
9、选用Rz；当高度参数已不能满足控制功能要求时，根 据需要可选用RSm或Rmr补充控制。二、评定参数值的选用 表4-2列出了各参数的系列值。表4-5列出了表面粗糙度参 数值与所适应的零件表面的关系,可供选用时参考。且般应考 虑下列关系：1. 同零件上的工作表面应比非工作表面的参数值小；2. 磨擦表面应比非磨擦表面的参数小；3. 承受交变载荷的表面,其圆角、沟槽等易产生应力集中的 部位,参数值应小；4. 配合性质要求愈高的表面,其粗糙度值应愈小；5. 通常尺寸精度和形位精度要求愈高的部位,参数值应愈小；6. 与标准件配合的表面,按标准件的有关规定选取。在常用值范围内,表面粗糙度与加工方法的关系：
10、钻、粗车、粗刨等；半精(车、刨、铣、镗等)加工； 精(车、铣、刨、镗)加工及拉削、刮削、铰孔、滚压；(有 配合要求的内孔,精度较高的平面如减速器的分离平面等)磨、精铰、精细镗；(有配合要求的外圆,如轴颈,轴头等) 以上超精加工如：精磨、珩磨、研磨、镜面磨、抛光等等。（如各种量具工作面，量规、量块工作面、非工作面等） 表面粗糙度的测量 测量表面粗糙度的方法有比较法、光切法、针描法、干涉法 和印模法等。1. 比较法：用表面粗糙度样板进行比较测量；2. 光切法：用双管显微镜测量Rz值；3. 针锚法：用精密粗糙度仪（电动轮廓仪）测量Ra值；4. 干涉法：用干涉显微镜测量Rz值；5. 印模法：用塑性材料将表面印模下来，再测量有关参数值。
