《机械加工表面粗糙度及其影响因素.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《机械加工表面粗糙度及其影响因素.docx（19页珍藏版）》请在taowenge.com淘文阁网|工程机械CAD图纸|机械工程制图|CAD装配图下载|SolidWorks_CaTia_CAD_UG_PROE_设计图分享下载上搜索。
1、题目 机械加工表面粗糙度及其影响因素 摘要：在现代工业生产中，许多制件的表面被加工而具有特定的技术性能特征，诸如：制件表面的耐磨性、密封性、配合性质、传热性、导电性以及对光线和声波的反射性，液体和气体在壁面的流动性、腐蚀性，薄膜、集成电路元件以及人造器官的表面性能，测量仪器和机床的精度、可靠性、振动和噪声等等功能，而这些技术性能的评价常常依赖于制件表面特征的状况，也就是与表面的几何结构特征有密切联系。因此，控制加工表面质量的核心问题在于它的使用功能，应该根据各类制件自身的特点规定能满足其使用要求的表面特征参量。不难看出，对特定的加工表面，我们总希望用最(或比较)恰当的表面特征参数去评价它，以期
2、达到预期的功能要求；同时我们希望参数本身应该稳定，能够反映表面本质的特征，不受评定基准及仪器分辨率的影响，减少因对随机过程进行测量而带来参数示值误差。 关键词：机械加工 表面粗糙度 表面质量 物理因素Abstract: In modern industrial production in many parts of the surface processing technology and with specific performance characteristics, Such as: parts of the surface wear resistance, tightness, wi
3、th nature, heat, electrical conductivity and the reflection of light and sound waves, liquids and gases in the wall of liquidity, corrosive, film, integrated circuit components and man-made Organ of the surface, measuring instruments and machine tool accuracy, reliability, vibration and noise, etc.
4、functions, These technical performance evaluation is often dependent on the surface characteristics of the situation in parts, that is, the geometric structure and surface characteristics are closely linked. Therefore, the surface quality control process is the core issue of the use of its functions
5、, should be based on various parts of the characteristics of its provisions to meet the requirements of the use of surface features of the Senate. It is easy to see, the processing of specific surface, we hope to use the most (or comparison) appropriate to the surface characteristics of parameters t
6、o assess it, with a view to achieve the desired functional requirements at the same time we hope that the parameters of their own should be stable, to reflect the nature of the surface characteristics, Not to inform the baseline and equipment resolution of the impact and reduce the random process of
7、 measuring parameters brought indication error.Keywords: Machining surface roughness surface quality physical factors目 录1.绪论 1 1.1 机械加工表面粗糙度历史1 1.2表面粗糙度标准中的基本参数定义12. 精密加工表面性能3 2.1精密加工表面性能评价的内容及其迫切性33.机械加工表面质量3 31 机械加工表面定义3 32 表面粗糙度产生的原因3 33机械加工表面质量对机械使用性能的影响6 34 影响粗糙度的因素7 35 表面粗糙度理论的新进展93. 6研究加工精度的方
8、法 134.结论语14参考文献15致谢161. 绪论1.1机械加工表面粗糙度历史表面粗糙度标准的提出和发展与工业生产技术的发展密切相关，它经历了由定性评定到定量评定两个阶段。表面粗糙度对机器零件表面性能的影响从1918年开始首先受到注意，在飞机和飞机发动机设计中，由于要求用最少材料达到最大的强度，人们开始对加工表面的刀痕和刮痕对疲劳强度的影响加以研究。但由于测量困难，当时没有定量数值上的评定要求，只是根据目测感觉来确定。在20世纪2030年代，世界上很多工业国家广泛采用三角符号()的组合来表示不同精度的加工表面。 为研究表面粗糙度对零件性能的影响和度量表面微观不平度的需要，从20年代末到30年
9、代，德国、美国和英国等国的一些专家设计制作了轮廓记录仪、轮廓仪，同时也产生出了光切式显微镜和干涉显微镜等用光学方法来测量表面微观不平度的仪器，给从数值上定量评定表面粗糙度创造了条件。从30年代起，已对表面粗糙度定量评定参数进行了研究，如美国的Abbott就提出了用距表面轮廓峰顶的深度和支承长度率曲线来表征表面粗糙度。1936年出版了Schmaltz论述表面粗糙度的专著，对表面粗糙度的评定参数和数值的标准化提出了建议。但粗糙度评定参数及其数值的使用，真正成为一个被广泛接受的标准还是从40年代各国相应的国家标准发布以后开始的。 1.2表面粗糙度标准中的基本参数定义随着工业的发展和对外开放与技术合作
10、的需要，我国对表面粗糙度的研究和标准化愈来愈被科技和工业界所重视，为迅速改变国内表面粗糙度方面的术语和概念不统一的局面，并达到与国际统一的作用，我国等效采用国际标准化组织(ISO)有关的国际标准制订了GB3505-1983表面粗糙度术语表面及其参数。GB3505专门对有关表面粗糙度的表面及其参数等术语作了规定，其中有三个部分共27个参数术语： 与微观不平度高度特性有关的表面粗糙度参数术语。其中定义的常用术语为：轮廓算术平均偏差Ra、轮廓均方根偏差Rq、轮廓最大高度Ry和微观不平度十点高度Rz等11个参数。 与微观不平度间距特性有关的表面粗糙度参数术语。其中有轮廓微观不平度的平均间距Sm、轮廓峰
11、密度D、轮廓均方根波长lq以及轮廓的单峰平均间距S等共9个参数。 与微观不平度形状特性有关的表面粗糙度参数术语。这其中有轮廓偏斜度Sk、轮廓均方根斜率Dq和轮廓支承长度率tp等共5 个参数。2. 精密加工表面性能2.1精密加工表面性能评价的内容及其迫切性表面粗糙度参数这一概念开始提出时就是为了研究零件表面和其性能之间的关系，实现对表面形貌准确的量化的描述。随着加工精度要求的提高以及对具有特殊功能零件表面的加工需求，提出了表面粗糙度评价参数的定量计算方法和数值规定，同时这也推动了国家标准及国际标准的形成和发展。 在现代工业生产中，许多制件的表面被加工而具有特定的技术性能特征，诸如：制件表面的耐磨
12、性、密封性、配合性质、传热性、导电性以及对光线和声波的反射性，液体和气体在壁面的流动性、腐蚀性，薄膜、集成电路元件以及人造器官的表面性能，测量仪器和机床的精度、可靠性、振动和噪声等等功能，而这些技术性能的评价常常依赖于制件表面特征的状况，也就是与表面的几何结构特征有密切联系。因此，控制加工表面质量的核心问题在于它的使用功能，应该根据各类制件自身的特点规定能满足其使用要求的表面特征参量。不难看出，对特定的加工表面，我们总希望用最(或比较)恰当的表面特征参数去评价它，以期达到预期的功能要求；同时我们希望参数本身应该稳定，能够反映表面本质的特征，不受评定基准及仪器分辨率的影响，减少因对随机过程进行测
13、量而带来参数示值误差。 但是从标准制定的特点和内容上我们容易发现，随着现代工业的发展，特别是新型表面加工方法不断出现和新的测量器具及测量方法的应用，标准中的许多参数已无法适应现代生产的需求，尤其是在一些特殊加工场合，如精加工时，用不同方法加工得到的Ra值相同(或很相近)的表面就不一定会具有相同的使用功能，可见，此时Ra值对这类表面的评定显得无能为力了，而且传统评定方法过于注重对高度信息做平均化处理，而几乎忽视水平方向的属性，未能反映表面形貌的全面信息。 工业生产的飞速发展迫切需要更加行之有效且适应性更强的表面特征评价参数的出现，为解决这一矛盾，各国的许多学者都在这方面加大研究力度，以期在不远的
14、将来制订出一套功能特性显著的参数。另一方面，为了防止“参数爆炸”，同时也防止大量相关参数的出现，要做到用一个参数来评价多个性能特性，用数量很少的一组参数实现对表面的本质特征的准确描述。3.机械加工表面质量机械加工后零件表面层的微观几何结构及表层金属材料性质发生变化的情况。经机械加工后的零件表面并非理想的光滑表面，它存在着不同程度的粗糙波纹、冷硬、裂纹等表面缺陷。虽然只有极薄的一层（ 0.05 0 .15mm），但对机器零件的使用性能有着极大的影响；零件的磨损、腐蚀和疲劳破坏都是从零件表面开始的，特别是现代化工业生产使机器正朝着精密化、高速化、多功能方向发展，工作在高温、高压、高速、高应力条件下
15、的机械零件，表面层的任何缺陷都会加速零件的失效。因此，必须重视机械加工表面质量。 3.1机械加工表面质量的含义 机器零件的加工质量不仅指加工精度，还包括加工表面质量，它是零件加工后表面层状态完整性的表征。机械加工后的表面，总存在一定的微观几何形状的偏差，表面层的物理力学性能也发生变化。因此，机械加工表面质量包括加工表面的几何特征和表面层物理力学性能两个方面的内容。 3.1.1 加工表面的几何特征 加工表面的微观几何特征主要包括表面粗糙度和表面波度两部分组成，如图 5 1所示。表面粗糙度是波距 L小于 1mm的表面微小波纹；表面波度是指波距 L在 1 20mm之间的表面波纹。通常情况下，当 L/
16、H（波距 /波高） 50时为表面粗糙度， L/H=50 1000时为表面波度。 表面粗糙度 表面粗糙度主要是由刀具的形状以及切削过程中塑性变形和振动等因素引起的，它是指已加工表面的微观几何形状误差。表面波度 主要是由加工过程中工艺系统的低频振动引起的周期性形状误差（图 5 1中 L 2/H 2 ），介于形状误差（ L 1/H 1 1000）与表面粗糙度（ L 3/H 3 50）之间。 3.1.2加工表面层的物理力学性能表面层的物理力学性能包括表面层的加工硬化、残余应力和表面层的金相组织变化。机械零件在加工中由于受切削力和热的综合作用，表面层金属的物理力学性能相对于基本金属的物理力学性能发生了变
17、化。图 5 2a所示为零件表面层沿深度方向的变化。最外层生成有氧化膜或其他化合物，并吸收、渗进气体粒子，称为吸附层。吸附层下是压缩层，它是由于切削力的作用造成的塑性变形区，其上部是由于刀具的挤压摩擦而产生的纤维层。切削热的作用也会使工件表面层材料产生相变及晶粒大小变化。 表面层的加工硬化 表面层的加工硬化一般用硬化层的深度和硬化程度 N来评定： N= （ H-H 0 ） / H 0 l00 式中 H 加工后表面层的显微硬度； H 0原材料的显微硬度。表面层金相组织的变化 在加工过程 (特别是磨削 )中的高温作用下，工件表层温度升高，当温度超过材料的相变临界点时，就会产生金相组织的变化，大大降低
18、零件使用性能，这种变化包括晶粒大小、形状、析出物和再结晶等。金相组织的变化主要通过显微组织观察来确定。表面层残余应力 在加工过程中，由于塑性变形、金相组织的变化和温度造成的体积变化的影响， 表面层会产生残余应力。 目前对 残余应力的判断大多是定性的， 它对零件使用性能的影响大小取决于它的方向、大小和分布状况。 通过详细分析切削加工工件时，工件已加工表面粗糙度产生的各种原因，并对产生表面粗糙度的因素逐一分析，从而找出减小表面粗糙度的具体措施，为提高工件的表面质量提供了理论依据。 3.2 表面粗糙度产生的原因 3.2.1 几何因素 由于刀具切削刃的几何形状、几何参数、进给运动及切削刃本身的粗糙度等
19、原因，未能将被加工表面上的材料层完全干净地去除掉(只有当刀具上带有刀具的副偏角kr=0的修光刃、且进给量小于修光刃宽度时，理论上才不产生残留面积)，在已加工表面上遗留下残留面积，残留面积的高度构成了表面粗糙度Rz。 当f2resinkr，残留面积是由圆弧过渡刃构成。此时 式中：f进给量，mm/r； re刀尖圆弧半径。 当2resinkrf(re/sinkr)1-cos(kr+kr，残留面积是由刀尖圆弧过渡刃和直线副切削刃构成。此时 Rz=re1-sin(kr+b)1,000sinb=1-(f/re)sinkr式中kr，kr刀具的主偏角、副偏角。 当f(re/sinkr)1-cos(kr+kr)
20、，残留面积是由刀尖圆弧过渡刃和二直线主、副切削刃构成。此时 当re0时，残留面积是由主、副2条直线切削刃构成。此时 刀具切削刃的粗糙度由于直接复映在加工表面上，所以刀具切削刃的粗糙度值，应低于加工表面要求的粗糙度值。 实际上加工表面的粗糙度总是大于按以上计算的残留面积的高度，只有切削脆性材料或高速切削塑性材料时，实际加工表面的粗糙度才比较接近残留面积的高度，说明影响表面粗糙度的还有其他原因。 3.2.2积屑瘤 积屑瘤的产生，是由于切屑在切削过程中的塑性流动及刀具与切屑的外摩擦超过了内摩擦，在刀具和切屑间很大的压力作用下造成切削底层与刀具前面发生冷焊。积屑瘤对表面粗糙度的影响有两方面：它能刻划出
21、纵向的沟纹来;它还会在破碎脱落时沾附在已加工表面上。其主要原因是:当积屑瘤处在生长阶段时，它与前刀面的粘结比较牢，因此积屑瘤在已加工表面上刻划纵向沟纹的可能性大于对已加工表面的沾附。当积屑瘤处于最大范围以及消退阶段，它已经不很稳定。这时它一方面虽然还时而刻划沟纹，但更多的是沾附在已加工表面上。 3.2.3 鳞刺 鳞刺是指已加工表面上鳞片状的毛刺，是用高速钢刀具低速切削时，经常见到的一种现象。鳞刺一般是在积屑瘤增长阶段的前期里形成的。甚至在没有积屑瘤的时候，以及在更低一些的切削速度范围内也有鳞刺发生。刀具的后角小的时候特别容易产生鳞刺。鳞刺对已加工表面质量有严重的影响，它往往使表面粗糙度等级降低
22、24级。鳞刺的成因是前刀面上摩擦力的周期变化造成的。 3.2.4 振动 切削过程中如果有振动，表面粗糙度就会显著变大。振动是由于径向切削力Fr太大，或工件系统的的刚度小而引起的。 3.2.5 其他因素 副切削刃对残留面积的挤压，使残留面积向与进给相反方向变形，使残留面积顶部歪斜而产生毛刺，加大了表面粗糙度。过渡刃圆弧部分的切削厚度是变化的，近刀尖处的切削厚度很小。当进给量小于一定限度后，这部分的切削厚度小于刃口圆弧所能切下的最小厚度时，就有部分金属未能切除，就会使表面粗糙度增大。切削脆性材料时，产生崩碎切屑，切屑崩碎时的裂缝深人到已加工表面之下，使粗糙度增大。此外，排屑状况、机床设备的精度和刚
23、度等，也会影响已加工表面的表面粗糙度。3.3机械加工表面质量对机器使用性能的影响3.3.1表面质量对耐磨性的影响表面粗糙度对耐磨性的影响一个刚加工好的摩擦副的两个接触表面之间，最初阶段只在表面粗糙的的峰部接触，实际接触面积远小于理论接触面积，在相互接触的峰部有非常大的单位应力，使实际接触面积处产生塑性变形、弹性变形和峰部之间的剪切破坏，引起严重磨损。零件磨损一般可分为三个阶段，初期磨损阶段、正常磨损阶段和剧烈磨损阶段。表面粗糙度对零件表面磨损的影响很大。一般说表面粗糙度值愈小，其磨损性愈好。但表面粗糙度值太小，润滑油不易储存，接触面之间容易发生分子粘接，磨损反而增加。因此，接触面的粗糙度有一个
24、最佳值，其值与零件的工作情况有关，工作载荷加大时，初期磨损量增大，表面粗糙度最佳值也加大。表面冷作硬化对耐磨性的影响加工表面的冷作硬化使摩擦副表面层金属的显微硬度提高，故一般可使耐磨性提高。但也不是冷作硬化程度愈高，耐磨性就愈高，这是因为过分的冷作硬化将引起金属组织过度疏松，甚至出现裂纹和表层金属的剥落，使耐磨性下降。3.3.2表面质量对疲劳强度的影响金属受交变载荷作用后产生的疲劳破坏往往发生在零件表面和表面冷硬层下面，因此零件的表面质量对疲劳强度影响很大。表面粗糙度对疲劳强度的影响在交变载荷作用下，表面粗糙度的凹谷部位容易引起应力集中，产生疲劳裂纹。表面粗糙度值愈大，表面的纹痕愈深，纹底半径
25、愈小，抗疲劳破坏底能力就愈差。3.4影响粗糙度的因素3.4.1 刀具方面 几何参数 刀具几何参数中对表面粗糙度影响最大的是刀尖圆弧半径re、副偏角kr和修光刃。刀尖圆弧半径re对表面粗糙度有双重影响：re增大时，残留高度减小，另一方面变形将增加。由于前一种影响较大，所以当刀尖圆弧半径re增大时，表面粗糙度将降低。因此在刚度允许的条件下，增大刀尖圆弧半径re是降低表面粗糙度的好方法。副偏角kr愈小，表面粗糙度愈低。但减小副偏角容易引起振动，故减小副偏角，必须视机床系统的刚度而定。当kr大到一定值时，副刃就不参与残留面积的组成，再增大kr，也不会使表面粗糙度值增加。采用一段长度稍大于进给量的修光刃
26、(修光刃上kr=0)是降低表面粗糙度的有效措施，利用增加修光刃来消除残留面积是实际加工工件中常常采用的方法。前角g0对表面粗糙度没有直接的影响，由于g0大时对抑制积屑瘤和鳞刺有利，且增大了。可使刃口圆弧半径re减小，所以在中、低速范围内适当增大g0可有利于减小表面粗糙度。当v50m/min时，g0就基本上不产生影响。 刀具的刃磨质量 刀刃前、后刀面，切削刃本身的粗糙度值直接影响被加工面的粗糙度。一般来说，刀刃前、后刀面的粗糙度应比加工面要求的粗糙度小12级。 刀具的材料 刀具材料与被加工材料金属分子的亲和力大时，被加工材料容易与刀具粘结而生成积屑瘤和鳞刺，且被粘结在刀刃上的金属与被加工表面分离
27、时还会形成附加的粗糙度。因此凡是粘结情况严重，摩擦严重的，表面粗糙度都大;反之如果粘结和摩擦不严重的，表面粗糙度都小。 3.4.2 切削条件 切削速度v 加工塑性材料时，切削速度对积屑瘤和鳞刺的影响非常显著。切削速度较低易产生鳞刺，低速至中速易形成积屑瘤，粗糙度也大。避开这个速度区域，表面粗糙度值会减小。加工脆性材料时，因为一般不会形成积屑瘤和鳞刺，所以切削速度对表面粗糙度基本无影响。 由此可见，用较高的切削速度，既可提高生产率，同时又可使加工表面粗糙度较小。所以最重要的是发展各种新刀具材料和相应的新刀具结构，以便有可能采用更高的切削速度。 进给量f 从几何因素中可知，减小进给量f可以降低残留
28、面积的高度。同时也可以降低积屑瘤和鳞刺的高度，因而减小进给量可以使表面粗糙度值减小。但进给量减小到一定值时，再减小，塑性变形要占主导地位，粗糙度值不会明显下降。当进给量更小时，由于塑性变形程度增加，粗糙度反而会有所上升。 切削深度ap 一般来说，切削深度对加工表面粗糙度的影响是不明显的，在实际工作中可以忽略不计。但当ap11D2(1)Z(x)为机械加工表面轮廓。这样，就在工程表面的函数描述中引入了分形维数D这一参数，式中rn是表面上各次谐波的频率。它的取值范围取决于采样长度L和采样的最高分辨率，即截止频率，A为特征长度。对W-M函数求功率谱可以得到 S(w)=A2(D-1)12lnrw(5-2
29、D)(2)轮廓的功率谱服从幂定律，在式(2)两端取对数为 lgs(w)=B+klgw(3)B=2(D-1)lgA-lg(2lnr)k=2D-5在双对数坐标lgs(w)-lgw中，k是斜率，w是截距，从上式可以看出分形维数D决定着图线的斜率，特征长度A和分形维数D决定着图线的位置(截距)。因此对于机械加工表面，可以通过其双对数坐标下的功率谱图，由(3)式算得分形维数D和特征长度A。 分形理论在实际应用中还有许多工作有待进一步研究。一是并非所有表面都具有分形特征，分形维数能否完全表征实际表面，还有待进一步研究；二是现有的分形数学模型并没有考虑表面的功能特性，也没有一种方法能唯一确定分形参数。随着制
30、造技术的不断进步，表面质量不仅表现为表面的形状误差、波度、表面粗糙度等要求，而且对表面的峰、谷及其形成的沟、脉走向与分布等也有要求，需要对与表面功能密切相关的表面纹理结构进行综合评定。显然，现在普遍采用的以2维参数为基础的表面形貌评定方法过于注重高度信息，对高度信息做平均化处理，而几乎忽视水平方向的属性，不能反映表面的其实形貌。 Motif法基于地貌学理论从表面原始信息出发，不采用任何轮廓滤波器，通过设定不同的阈值将波度和表面粗糙度分离开来，强调大的轮廓峰和谷对功能的影响，在评定中选取了重要的轮廓特征，而忽略了不重要的特征，该方法被引入法国汽车工业表面粗糙度和波度标准，也已制订成国际标准ISO
31、12085。 Motif由两个单个轮廓峰的最高点之间的基本轮廓部分组成，两个峰之间的谷为一个单个的Motif，如图1所示，并用平行于轮廓的总走向的长度AR，垂直于基本轮廓总走向的两个深度Hj和Hj+1，以及特征量T(T=minHj，Hj+1)表征。在设定阈值条件下，Motifs经过不断的合并，得到评定表面功能的Motifs集合，ISO12085推荐的参数见表1。 Motif的合并应遵循4个条件，否则2个相邻的峰不能被合并，只能作为单个的Motif处理。 包络条件如果两个相邻Motif的中间峰大于两边的峰，则2个Motif不能合并。 宽度条件2个相邻Motif合并后的长度不大于A(对表面粗糙度M
32、otif)或B(对表面波度)，则可以合并。预先设定的Motif宽度的最大值A可以分离表面粗糙度和表面波度，实 际上即为阈值。设定的B值则可以分离波度和残留形状。 3.扩大条件2个Motif合并后的高度必须大于或等于原来的2个Motif。 深度条件单个Motif的高度必须小于合并后Motif高度的60%。Motif法仅用7个参数就能对表面粗糙度和波纹度进行完整的描述，它尤其适合没有预行程或延迟行程的轮廓；在未知表面和过程上进行技术分析；与表面的包络面相关的性能研究；辩识粗糙度和波度具有相当接近波长的轮廓。Motif法以宽度阈值代替取样长度，自动给定截止波长，真实匹配轮廓的局部特征，评定参数少。但
33、是Motif法的四个合并条件是来自多年的实践工作经验，缺乏理论依据，并且三维Motif仍没有统一的定义和合并准则。 3.5.2特定功能参数集 在工程应用中，机加工的许多零件表面需要具有特定的功能特性，如支承性能、密封性和润滑油滞留性能等。基于这些功能需求，零件表面就必须被设计、加工成特定的形貌以满足预期的应用。所以我们有必要定义特定的功能参数来有效地表征零件表面的特殊属性，零件表面从接触应用角度(如摩擦磨损，润滑，密封紧密性，接触应力，接触刚度、承载面积和热导率等)和非接触应用角度(如光学镜头，表面维护和表面油漆处理)来看，其在功能方面的特殊属性要求是极其广泛的。在实际工程应用中应针对表面特殊
34、性能要求设定功能参数集。比较典型的是表征具有高预应力表面的基于轮廓支承度率曲线的Rk功能参数集。在20世纪80年代初，Trautwein提出了一个关于Abbott-Firestone曲线的两段线性模型，他用这个模型去表示缸膛表面的特征。从这个模型中还引伸出一个被称为液体滞留容积的参数。最近，又有学者把Abbott-Firestone曲线分成三个区域，并在此基础上提出了Rk参数集，该参数集也正式地被写进德国DIN4776标准。这个参数集主要是用于表征具有高预应力的表面，如珩磨表面、抛光表面、磨削表面等，这些相关的参数将轮廓支承度率的增长描述成粗糙度轮廓深度的函数，结合气缸套的平台网纹本身的特点及
35、气缸套的工作状况，确立了基于轮廓支承度率曲线的参数指标，这套评定指标能够对气缸套内表面粗糙度轮廓的磨合特性、润滑特性、网纹分布等进行对应的定量分析，实现完整、准确地描述及评价气缸套平台网纹。轮廓支承长度率曲线tp(c)，又称Abbott-Firestone曲线，是描述轮廓形状的主要指标。tp(c)能直观地反映零件表面的耐磨性，对提高承载能力也具有重要的意义。在动配合中，值tp值大的表面，使配合面之间的接触面积增大，减少了磨擦损耗，延长零件的寿命。从tp(c)曲线的特征可以看出，它对气缸套内孔表面耐磨性能、润滑性能，使用寿命等都有非常重要的意义。为此设定了一组基于轮廓支承长度率曲线的参数集，对应
36、气缸套的实际工作状况，对tp(c)曲线进行量化的描述，如图2所示，粗糙度轮廓及对应的tp(c)曲线被分为三个部分，分别为轮廓峰、核心轮廓和轮廓谷。 （1）简约峰高RPK 是指粗糙度核心轮廓上方的轮廓峰的平均高度。表面轮廓顶部的这一部分，当发动机开始运行时，将很快被磨损掉，其减低的高度将影响气缸套进入正常工作状态的磨合时间，及实际材料磨损量。 （2）核心粗糙度深度RK 在分离出轮廓峰和轮廓谷之后剩余的核心轮廓的深度为RK。这一部分是气缸套长期工作表面，它影响着气缸套的运转性能和使用寿命，是粗糙度轮廓的核心部分。 简约谷深RVK 是指从粗糙度核心轮廓延伸到材料内的轮廓谷的平均深度。这些深入表面的深
37、沟槽在活塞相对缸套运动时，形成附着性能很好的油膜，在提高孔的耐磨性、缩短发动机磨合时间的同时，能大幅度降低油耗。 （3）轮廓支承长度率Mr1 以百分数表示的轮廓支承长度率Mr1是为一条将轮廓峰分离出粗糙度核心轮廓的截线而确定的。Mr1值是气缸套进入长期工作表面的上限，其数值的大小直接反映了气缸的加工水平和使用性能。 （4）轮廓支承长度率Mr2 以百分数表示的轮廓支承长度率Mr2是为一条将轮廓谷分离出粗糙度核心轮廓的截线而确定的。Mr2值是进入长期工作表面的下限，其数值的大小不但决定了磨损量，还决定了工作表面以下深沟槽的贮油、润滑能力。 （5）存油量V0 粗糙度核心轮廓向下延伸到材料内的轮廓谷的
38、横截面积实际上就是深沟网纹的存油量V0，它是tp(c)曲线与右边纵轴及Mr2对应的截线构成的阴影部分面积，它对缸套的润滑性能无疑有重要意义。它近似为三角形面积：V0(100-Mr2)RVK/2。 图中参数的确定需要使用一条回归线，回归线的40%以上的部分是tp(c)曲线上的点构成，回归线在纵坐标方向上的差值平方最小，回归线与纵轴两交点之间的垂直距离即为核心粗糙度深度RK，两交点对应的截线位置即为Mr1、Mr2对应的截线位置。 对于Rk参数集的功能特征参数，其定义方法在于把Abbott-Firestone曲线分成不同的部分以对应不同的功能区域。虽然这些方法可以成功地用来表征特定的一些工程表面，但
39、是由于它主要是基于制造工艺经验，缺乏理论依据，这种方法在表征大多数其它的工程表面时会失去原有的意义。 3.6研究加工精度的方法3.6.1单因素分析法 运用物理学和力学原理，分析研究某一个或某几个因素对加工精度的影响。 通常分析、计算、测试、实验，得出单因素与加工误差间的关系。3.6.2统计分析法以生产一批工件的实例结果为基础，运用数理统计方法进行数据处理。用以控制工艺过程的正常进行，当发生质量问题是可以从中判断误差性质，找出误差出现的规律。实际生产中，两种方法常常结合应用。先用统计分析法寻找误差的出现规律，初步判断加工误差的可能原因，再适用单因素等分析，试验，以便迅速有效地找出影响加工精度的主
40、要原因。4.结论语表面形貌极大地影响着零件的使用性能，合理地表征和评定表面形貌是一项具有重要意义的课题，表面粗糙度理论及标准在不足百年的时间内得到了巨大的发展，随着当今微机处理技术、集成电路技术等的发展，出现了时序分析法、最小二乘多项式拟合法、滤波法、分形法、Motif法、功能参数集法等各种评定方法，取得了诸多进展，但是它们只能得到真实表面的有限信息，仍然存在一些问题有待完善： a.表面轮廓微观统计特征的全面准确描述问题； b.表面轮廓为随机过程，评定参数的值并不确定，由此产生了测量不确定性问题； c.评定参数的相互关系以及参数数目越来越多的参数爆炸问题； d.表面轮廓的测量结果受测量基准和仪
41、器分辨率影响的问题； e.表面粗糙度参数与使用性能不能完全对应的问题。参考文献1 赖清华.压铸工艺及模具.北京：机械工业出版社，2007.72 李硕，栗新 机械制造工艺基础 国防工业出版社.20063 吴慧媛 机械制造技术 西安电子科技大学出版社 20064 师昌绪、钟群鹏、李成功等 中国材料工程大典 第1卷 材料工程基础 化学工业出版社2006，5 费业泰 误差理论与数据处理机械工业出版社.20056 曲兴华. 仪器制造技术机械工业出版社.20047 陆名彰 胡忠举主编，机械制造技术基础，中南大学出版社，20048 余宁主编，机械基础，哈儿滨工业大学出版社，20029 周楠.机械加工.机械工业出版社，2001，10 Arzamasov B.Materials Science,Moscow:Mir Publishe