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1、 第四章第四章 表面粗糙度及检测表面粗糙度及检测表面粗糙度：指加工表面所具有的较小间距和微小表面粗糙度：指加工表面所具有的较小间距和微小表面粗糙度：指加工表面所具有的较小间距和微小表面粗糙度：指加工表面所具有的较小间距和微小峰谷不平度。峰谷不平度。峰谷不平度。峰谷不平度。( (微观几何形状误差微观几何形状误差微观几何形状误差微观几何形状误差) )造成原因：切削刀痕、表面撕裂、振动及摩擦等。造成原因：切削刀痕、表面撕裂、振动及摩擦等。造成原因：切削刀痕、表面撕裂、振动及摩擦等。造成原因：切削刀痕、表面撕裂、振动及摩擦等。对机械零件使用性能影响：配合性质、耐磨性、抗对机械零件使用性能影响：配合性质
2、、耐磨性、抗对机械零件使用性能影响：配合性质、耐磨性、抗对机械零件使用性能影响：配合性质、耐磨性、抗腐蚀性、疲劳强度及密封性等。腐蚀性、疲劳强度及密封性等。腐蚀性、疲劳强度及密封性等。腐蚀性、疲劳强度及密封性等。 GB 35052000 GB 35052000 。表面粗结构的术语、。表面粗结构的术语、。表面粗结构的术语、。表面粗结构的术语、定义及参数定义及参数定义及参数定义及参数GBGBT10311995 T10311995 表面粗糙度表面粗糙度表面粗糙度表面粗糙度 参数及其数值参数及其数值参数及其数值参数及其数值GBGBT1311993 T1311993 机械制图表面粗糙度符号、机械制图表面
3、粗糙度符号、机械制图表面粗糙度符号、机械制图表面粗糙度符号、代号及其注法代号及其注法代号及其注法代号及其注法主要内容：主要内容：一、表面粗糙度评定参数及其数值一、表面粗糙度评定参数及其数值 （一）基本术语（一）基本术语 （二）评定参数（二）评定参数 （三）表面粗糙度参数的数值（三）表面粗糙度参数的数值二、表面粗糙度的标注二、表面粗糙度的标注三、三、 表面粗糙度参数值的选择表面粗糙度参数值的选择4.1表面粗糙度的国家标准表面粗糙度的国家标准4.1.14.1.1表面粗糙评定参数及其数值表面粗糙评定参数及其数值表面粗糙评定参数及其数值表面粗糙评定参数及其数值1.1.主要术语及定义主要术语及定义主要术
4、语及定义主要术语及定义(1)(1)取样长度取样长度取样长度取样长度l l是用于判别和测量表面粗糙度时所规定的一段基准是用于判别和测量表面粗糙度时所规定的一段基准是用于判别和测量表面粗糙度时所规定的一段基准是用于判别和测量表面粗糙度时所规定的一段基准线长度线长度线长度线长度它在轮廓总的走向上量取。一般含有五个以上波峰它在轮廓总的走向上量取。一般含有五个以上波峰它在轮廓总的走向上量取。一般含有五个以上波峰它在轮廓总的走向上量取。一般含有五个以上波峰波谷（限制和削弱表面波纹度的影响）。波谷（限制和削弱表面波纹度的影响）。波谷（限制和削弱表面波纹度的影响）。波谷（限制和削弱表面波纹度的影响）。(2)(
5、2)评定长度评定长度评定长度评定长度LnLn规定在评定时所必须的一段表面长度，它包括一个规定在评定时所必须的一段表面长度，它包括一个规定在评定时所必须的一段表面长度，它包括一个规定在评定时所必须的一段表面长度，它包括一个或数个取样长度，称为评定长度或数个取样长度，称为评定长度或数个取样长度，称为评定长度或数个取样长度，称为评定长度LnLn在评定长度内，在评定长度内，在评定长度内，在评定长度内，根据取样长度进行测量，此时可得到一个或数个测根据取样长度进行测量，此时可得到一个或数个测根据取样长度进行测量，此时可得到一个或数个测根据取样长度进行测量，此时可得到一个或数个测量值，取其平均值作为表面粗糙
6、度数值的可靠值。量值，取其平均值作为表面粗糙度数值的可靠值。量值，取其平均值作为表面粗糙度数值的可靠值。量值，取其平均值作为表面粗糙度数值的可靠值。评定长度一般按五个取样长度来确定。评定长度一般按五个取样长度来确定。评定长度一般按五个取样长度来确定。评定长度一般按五个取样长度来确定。(3)(3)轮廓中线轮廓中线轮廓中线轮廓中线mm轮廓中线轮廓中线轮廓中线轮廓中线mm是评定表面粗糙度数值的基准线。它将是评定表面粗糙度数值的基准线。它将是评定表面粗糙度数值的基准线。它将是评定表面粗糙度数值的基准线。它将具有与被测表面几何形状一致的几何轮廓形状加以具有与被测表面几何形状一致的几何轮廓形状加以具有与被
7、测表面几何形状一致的几何轮廓形状加以具有与被测表面几何形状一致的几何轮廓形状加以划分的线。划分的线。划分的线。划分的线。轮廓的最小二乘中线轮廓的最小二乘中线轮廓的最小二乘中线轮廓的最小二乘中线在取样长度在取样长度在取样长度在取样长度l l内，使轮廓上各内，使轮廓上各内，使轮廓上各内，使轮廓上各点的轮廓偏距点的轮廓偏距点的轮廓偏距点的轮廓偏距yiyi( (在测量方向上轮廓上的点至基准线在测量方向上轮廓上的点至基准线在测量方向上轮廓上的点至基准线在测量方向上轮廓上的点至基准线的距离的距离的距离的距离) )的平方和为最小的基准线。的平方和为最小的基准线。的平方和为最小的基准线。的平方和为最小的基准线
8、。轮廓的算术平均中线轮廓的算术平均中线轮廓的算术平均中线轮廓的算术平均中线在取样长度在取样长度在取样长度在取样长度l l内，使划分出来内，使划分出来内，使划分出来内，使划分出来的轮廓上下两部分的面积之和分别相等的基准线。的轮廓上下两部分的面积之和分别相等的基准线。的轮廓上下两部分的面积之和分别相等的基准线。的轮廓上下两部分的面积之和分别相等的基准线。2.评定参数及数值评定参数及数值国家标准规定表面粗糙度的参数由高度参国家标准规定表面粗糙度的参数由高度参数、间距参数和综合参数所组成。数、间距参数和综合参数所组成。高度参数共三个高度参数共三个（1）轮廓算术平均偏差）轮廓算术平均偏差在取样长度在取样
9、长度l内，内，轮廓偏距绝对值的算术平均值。轮廓偏距绝对值的算术平均值。（2）微观不平度十点高度）微观不平度十点高度Rz在取样长度在取样长度内五个最大的轮廓峰高的平均值与五个最内五个最大的轮廓峰高的平均值与五个最大的轮廓谷深的平均值之和。大的轮廓谷深的平均值之和。（3）轮廓最大高度）轮廓最大高度R y在取样长度内，轮在取样长度内，轮廓峰顶线和轮廓谷底线之间的距离。廓峰顶线和轮廓谷底线之间的距离。间距参数共二个间距参数共二个(4)(4)轮廓单峰平均间距轮廓单峰平均间距轮廓单峰平均间距轮廓单峰平均间距SS两相邻轮廓单峰的最高点在中线上两相邻轮廓单峰的最高点在中线上两相邻轮廓单峰的最高点在中线上两相邻
10、轮廓单峰的最高点在中线上的投影长度的投影长度的投影长度的投影长度SiSi，称为轮廓单峰间距，在取样长度内，轮廓单称为轮廓单峰间距，在取样长度内，轮廓单称为轮廓单峰间距，在取样长度内，轮廓单称为轮廓单峰间距，在取样长度内，轮廓单峰间距的平均值，就是轮廓单峰平均间距。峰间距的平均值，就是轮廓单峰平均间距。峰间距的平均值，就是轮廓单峰平均间距。峰间距的平均值，就是轮廓单峰平均间距。(5)(5)轮廓微观不平度的平均间距轮廓微观不平度的平均间距轮廓微观不平度的平均间距轮廓微观不平度的平均间距SmSm含有一个轮廓峰和相邻含有一个轮廓峰和相邻含有一个轮廓峰和相邻含有一个轮廓峰和相邻轮廓谷的一段中线长度轮廓谷
11、的一段中线长度轮廓谷的一段中线长度轮廓谷的一段中线长度SmiSmi ，称轮廓微观不平度间距，在取称轮廓微观不平度间距，在取称轮廓微观不平度间距，在取称轮廓微观不平度间距，在取样长度内，轮廓微观不平度间距的平均值，就是轮廓微观不样长度内，轮廓微观不平度间距的平均值，就是轮廓微观不样长度内，轮廓微观不平度间距的平均值，就是轮廓微观不样长度内，轮廓微观不平度间距的平均值，就是轮廓微观不平度的平均间距。平度的平均间距。平度的平均间距。平度的平均间距。综合参数(6)(6)轮廓支承长度率轮廓支承长度率tptp平行于中线且与轮廓峰顶线相距为平行于中线且与轮廓峰顶线相距为C C的一条直线与轮廓峰相截所得到的各
12、段截线的一条直线与轮廓峰相截所得到的各段截线bibi之和，称为之和，称为轮廓支承长度轮廓支承长度pp。pp与取样长度与取样长度l l之比，就是轮廓支承长度之比，就是轮廓支承长度率。率。注意点：注意点：1. (GB1. (GBT10311995)T10311995)规定，表面粗糙度的要求可从规定，表面粗糙度的要求可从规定，表面粗糙度的要求可从规定，表面粗糙度的要求可从上述六个参数中选取。其中上述六个参数中选取。其中上述六个参数中选取。其中上述六个参数中选取。其中高度参数高度参数高度参数高度参数(Ra(Ra、RzRz和和和和RyRy) )是是是是基本参数基本参数基本参数基本参数，对表面粗糙度有要求
13、的表面均需选取。当，对表面粗糙度有要求的表面均需选取。当，对表面粗糙度有要求的表面均需选取。当，对表面粗糙度有要求的表面均需选取。当高度参数还不满足表面的功能要求时，根据需要可再高度参数还不满足表面的功能要求时，根据需要可再高度参数还不满足表面的功能要求时，根据需要可再高度参数还不满足表面的功能要求时，根据需要可再选取间距参数选取间距参数选取间距参数选取间距参数(S m(S m或或或或S)S)或综合参数或综合参数或综合参数或综合参数( (tptp) )。2. 2. 表面粗糙度评定参数表面粗糙度评定参数表面粗糙度评定参数表面粗糙度评定参数SmSm、S S和和和和tptp不能单独使用，只不能单独使
14、用，只不能单独使用，只不能单独使用，只有当规定高度参数还不能控制表面功能要求时，才能有当规定高度参数还不能控制表面功能要求时，才能有当规定高度参数还不能控制表面功能要求时，才能有当规定高度参数还不能控制表面功能要求时，才能选取用以作为补充控制，当选取参数选取用以作为补充控制，当选取参数选取用以作为补充控制，当选取参数选取用以作为补充控制，当选取参数tptp时，还时，还时，还时，还应同时应同时应同时应同时给出水平截距给出水平截距给出水平截距给出水平截距C C的数值的数值的数值的数值。C C的数值一般按的数值一般按的数值一般按的数值一般按RyRy的百分数给的百分数给的百分数给的百分数给出。出。出。
15、出。3. 3. 在高度参数的选取中推荐在高度参数的选取中推荐在高度参数的选取中推荐在高度参数的选取中推荐优先选用参数优先选用参数优先选用参数优先选用参数RaRa，当粗糙当粗糙当粗糙当粗糙度要求特别高或特别低时，生产中常选用参数度要求特别高或特别低时，生产中常选用参数度要求特别高或特别低时，生产中常选用参数度要求特别高或特别低时，生产中常选用参数RzRz，当当当当表面比较小，不足一个取样长度时，常选取参数表面比较小，不足一个取样长度时，常选取参数表面比较小，不足一个取样长度时，常选取参数表面比较小，不足一个取样长度时，常选取参数RyRy，对于应力集中而导致疲劳破坏比较敏感的表面，在选对于应力集中
16、而导致疲劳破坏比较敏感的表面，在选对于应力集中而导致疲劳破坏比较敏感的表面，在选对于应力集中而导致疲劳破坏比较敏感的表面，在选取参数取参数取参数取参数RaRa或或或或RzRz时可同时选取时可同时选取时可同时选取时可同时选取RyRy以控制波谷深度。但以控制波谷深度。但以控制波谷深度。但以控制波谷深度。但RaRa和和和和RzRz在一个表面上不能同时选取。在一个表面上不能同时选取。在一个表面上不能同时选取。在一个表面上不能同时选取。表面粗糙度参数的数值表面粗糙度参数的数值表面租糙度国家标准中各参数的数值除表面租糙度国家标准中各参数的数值除表面租糙度国家标准中各参数的数值除表面租糙度国家标准中各参数的
17、数值除tptp的数值外均分别由的数值外均分别由的数值外均分别由的数值外均分别由优先数系中的派生数系确定。优先数系中的派生数系确定。优先数系中的派生数系确定。优先数系中的派生数系确定。 (1) Ra(1) Ra它的数值由派生数系它的数值由派生数系它的数值由派生数系它的数值由派生数系R10R103(0.0123(0.012，100)100)所所所所组组组组 成，单位为微米，共成，单位为微米，共成，单位为微米，共成，单位为微米，共1414个。个。个。个。 (2) (2) RzRz、RyRy两者的数值相同，由派生数系两者的数值相同，由派生数系两者的数值相同，由派生数系两者的数值相同，由派生数系R10R
18、103(0.0253(0.025，1600)1600)所组成，单位为微米，共所组成，单位为微米，共所组成，单位为微米，共所组成，单位为微米，共1717个。个。个。个。 (3)Sm(3)Sm、S S两者的数值相同，由派生数系两者的数值相同，由派生数系两者的数值相同，由派生数系两者的数值相同，由派生数系R10R103(0.0063(0.006，12.5)12.5)所组成，单位毫米，共有所组成，单位毫米，共有所组成，单位毫米，共有所组成，单位毫米，共有1212个。个。个。个。 (4)l(4)l、lnln两者的数值分别由派生数系两者的数值分别由派生数系两者的数值分别由派生数系两者的数值分别由派生数系R
19、10R105(0.085(0.08，25)25)和和和和R10R105(0.45(0.4，40)40)所组成，单位为毫米。所组成，单位为毫米。所组成，单位为毫米。所组成，单位为毫米。 (5)tp(5)tp是一个比值，由百分数表示，共是一个比值，由百分数表示，共是一个比值，由百分数表示，共是一个比值，由百分数表示，共1111个。个。个。个。4.1.2表面粗糙度的标注表面粗糙度的标注4.2表面粗糙度参数值的选择表面粗糙度参数值的选择一般选择原则（类比法）：一般选择原则（类比法）：一般选择原则（类比法）：一般选择原则（类比法）：1 1在满足表面功能要求的情况下，尽量选用较大的在满足表面功能要求的情况
20、下，尽量选用较大的在满足表面功能要求的情况下，尽量选用较大的在满足表面功能要求的情况下，尽量选用较大的表面粗糙度参数值。表面粗糙度参数值。表面粗糙度参数值。表面粗糙度参数值。2 2同一零件上，工作表面的粗糙度参数值小于非工同一零件上，工作表面的粗糙度参数值小于非工同一零件上，工作表面的粗糙度参数值小于非工同一零件上，工作表面的粗糙度参数值小于非工作表面的粗糙度参数值。作表面的粗糙度参数值。作表面的粗糙度参数值。作表面的粗糙度参数值。3 3摩擦表面比非摩擦表面的粗糙度参数值要小；滚摩擦表面比非摩擦表面的粗糙度参数值要小；滚摩擦表面比非摩擦表面的粗糙度参数值要小；滚摩擦表面比非摩擦表面的粗糙度参数
21、值要小；滚动摩擦表面比滑动摩擦表面的粗糙度参数值要小；动摩擦表面比滑动摩擦表面的粗糙度参数值要小；动摩擦表面比滑动摩擦表面的粗糙度参数值要小；动摩擦表面比滑动摩擦表面的粗糙度参数值要小；运动速度高，单位压力大的摩擦表面应比运动速度运动速度高，单位压力大的摩擦表面应比运动速度运动速度高，单位压力大的摩擦表面应比运动速度运动速度高，单位压力大的摩擦表面应比运动速度低，单位压力小的摩擦表面的粗糙度参数值要小。低，单位压力小的摩擦表面的粗糙度参数值要小。低，单位压力小的摩擦表面的粗糙度参数值要小。低，单位压力小的摩擦表面的粗糙度参数值要小。4 4运动精度要求高的表面比运动精度要求低的表面运动精度要求高
22、的表面比运动精度要求低的表面运动精度要求高的表面比运动精度要求低的表面运动精度要求高的表面比运动精度要求低的表面的粗糙度参数值要小；接触刚度要求高的表面比接的粗糙度参数值要小；接触刚度要求高的表面比接的粗糙度参数值要小；接触刚度要求高的表面比接的粗糙度参数值要小；接触刚度要求高的表面比接触刚度要求低的表面的粗糙度参数值要小；承受腐触刚度要求低的表面的粗糙度参数值要小；承受腐触刚度要求低的表面的粗糙度参数值要小；承受腐触刚度要求低的表面的粗糙度参数值要小；承受腐蚀工作环境下的零件表面比不承受腐蚀工作环境下蚀工作环境下的零件表面比不承受腐蚀工作环境下蚀工作环境下的零件表面比不承受腐蚀工作环境下蚀工
23、作环境下的零件表面比不承受腐蚀工作环境下的零件表面粗糙度参数值要小。的零件表面粗糙度参数值要小。的零件表面粗糙度参数值要小。的零件表面粗糙度参数值要小。 5受循环载荷的表面及易引起应力集中的部受循环载荷的表面及易引起应力集中的部分分(如圆角、沟槽如圆角、沟槽)，表面粗糙度参数值要小。，表面粗糙度参数值要小。6配合性质要求高的结合表面、配合间隙小配合性质要求高的结合表面、配合间隙小的配合表面以及要求连接可靠、受重载的过的配合表面以及要求连接可靠、受重载的过盈配合表面等，都应取较小的粗糙度参数值。盈配合表面等，都应取较小的粗糙度参数值。7配合性质相同，零件尺寸愈小则表面粗糙配合性质相同，零件尺寸愈
24、小则表面粗糙度参数值应愈小；同一精度等级，小尺寸比度参数值应愈小；同一精度等级，小尺寸比大尺寸、轴比孔的表面粗糙度参数值要小。大尺寸、轴比孔的表面粗糙度参数值要小。通常尺寸公差、表面形状公差小时，表面粗通常尺寸公差、表面形状公差小时，表面粗糙度参数值也小。但表面粗糙度参数值和尺糙度参数值也小。但表面粗糙度参数值和尺寸公差、表面形状公差之间并不存在确定的寸公差、表面形状公差之间并不存在确定的函数关系。函数关系。4.34.3表面粗糙度测量表面粗糙度测量（略）（略）1.1.比较法将被测表面和相应的比较样块进行比较，比较比较法将被测表面和相应的比较样块进行比较，比较时可用手触模或用眼观察，也可用放大镜
25、或比较显微镜进行。时可用手触模或用眼观察，也可用放大镜或比较显微镜进行。2.2.光切法用几何光学原理构成的光切显微镜进行测量。光切法用几何光学原理构成的光切显微镜进行测量。3.3.光波干涉法用光波干涉原理构成的干涉显微镜进行测光波干涉法用光波干涉原理构成的干涉显微镜进行测量。量。4.4.针描法用各种触针式轮廓仪进行测量。针描法用各种触针式轮廓仪进行测量。5.5.激光光斑法利用激光光斑和光电转换电压比的原理进激光光斑法利用激光光斑和光电转换电压比的原理进行测量。行测量。6.6.纳米测量技术利用隧道显微镜、原子力显微镜或光探纳米测量技术利用隧道显微镜、原子力显微镜或光探针扫描外差干涉仪等对更小的粗糙度参数值的进行测量。针扫描外差干涉仪等对更小的粗糙度参数值的进行测量。
