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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 本本章章学学习习目目的的是是掌掌握握表表面面粗粗糙糙度度轮轮廓廓的的评评定定参参数数和和标标注注，为为合合理理选选用用表表面面粗粗糙糙度度轮轮廓廓打打下下基基础础。学学习习要要求求是是从从微微观观几几何何误误差差的的角角度度理理解解表表面面粗粗糙糙度度轮轮廓廓的的概概念念；了了解解表表面面粗粗糙糙度度轮轮廓廓对对机机械械零零件件使使用用性性能能的的影影响响。理理解解规规定定取取样样长长度度及及评评定定长长度度的的目目的的及及中中线线的的作作用用；掌掌握握表表面面粗粗糙糙度度轮轮廓廓的的幅幅度度参参数数及及其其检检测测手手段段；了了解解表表面面粗粗
2、糙糙度度轮轮廓廓的的间间距距特特性性参参数数；掌掌握握表表面面粗粗糙糙度度轮轮廓廓参参数数和和参参数数值值的的选选用用原原则则和和方方法法；掌掌握握表表面面粗粗糙糙度度轮轮廓廓技技术术要要求求在零件图上的在零件图上的标注方法标注方法。第一节第一节 表面粗糙度的基本概念表面粗糙度的基本概念 零件零件表面轮廓表面轮廓图图4-1 4-1 表面轮廓表面轮廓 二、表面轮廓：由理想二、表面轮廓：由理想平面平面与零件与零件表面表面相交所得的轮廓相交所得的轮廓线，称为表面轮廓。线，称为表面轮廓。一、表面粗糙度：加工表面所具有的微观几何形状误差。一、表面粗糙度：加工表面所具有的微观几何形状误差。表面粗糙度轮廓表
3、面粗糙度轮廓波纹度轮廓波纹度轮廓（1-101-10毫米）毫米）宏观形状轮廓宏观形状轮廓表面轮廓表面轮廓图图4-2 4-2 零件表面几何形状误差及其组成成份零件表面几何形状误差及其组成成份二维滤波二维滤波 线性轮廓滤波器滤波过程 三维滤波三维滤波 幅度采样点数三、表面粗糙度轮廓形成的原因三、表面粗糙度轮廓形成的原因1 1加工过程中零件表面留下的刀痕；加工过程中零件表面留下的刀痕；2 2切屑分离时工件表面的塑性变形；切屑分离时工件表面的塑性变形；3 3切削过程中工艺系统的高频振动；切削过程中工艺系统的高频振动；4 4刀具与零件表面的摩擦。刀具与零件表面的摩擦。四、表面粗糙度轮廓对零件工作四、表面粗
4、糙度轮廓对零件工作 性能的影响性能的影响1 1耐磨性耐磨性2 2配合性质稳定性配合性质稳定性3 3耐疲劳性耐疲劳性4 4抗腐蚀性抗腐蚀性第二节第二节 表面粗糙度轮廓的评定表面粗糙度轮廓的评定1 1取样长度取样长度lrlr 取样长度：用于测量或评定表面粗糙度所规定的一段基取样长度：用于测量或评定表面粗糙度所规定的一段基准线长度，至少包含准线长度，至少包含5 5个微峰和个微峰和5 5个微谷。个微谷。中线中线lnlrlrlrlrlr 图图4-3 4-3 取样长度和评定长度取样长度和评定长度 一、取样长度和评定长度一、取样长度和评定长度2 2评定长度评定长度l ln n 包含有一个或几个取样长度的长度
5、。标准评定长包含有一个或几个取样长度的长度。标准评定长度度l ln n5l5lr r。若被测表面比较均匀，可选若被测表面比较均匀，可选l ln n5l5lr r；若若均匀性差，可选均匀性差，可选l ln n5l5lr r。二、二、表面粗糙度轮廓的中线表面粗糙度轮廓的中线lryi最小二乘中线最小二乘中线图图4-4 4-4 表面粗造度轮廓的最小二乘中线表面粗造度轮廓的最小二乘中线 表面粗糙度轮廓中线：为了定量地评定表面粗糙度表面粗糙度轮廓中线：为了定量地评定表面粗糙度轮廓而确定的一条基准线。轮廓而确定的一条基准线。1 1轮廓最小二乘中线轮廓最小二乘中线算术平均中线算术平均中线 lrF1F2FiF1
6、F2Fi2 2轮廓算术平均中线轮廓算术平均中线 图图4-5 4-5 表面粗造度轮的算术平均中线表面粗造度轮的算术平均中线1 1、轮廓峰、轮廓峰2 2、轮廓谷、轮廓谷3 3、轮廓单元、轮廓单元4 4、轮廓峰高、轮廓峰高5 5、轮廓谷深、轮廓谷深6 6、轮廓单元高度、轮廓单元高度7 7、轮廓单元宽度、轮廓单元宽度1)1)轮廓算术平均偏差：在取样长度内，轮廓纵坐标绝轮廓算术平均偏差：在取样长度内，轮廓纵坐标绝对值的算术平均值。对值的算术平均值。图图4-6 4-6 轮廓算术平均偏差轮廓算术平均偏差RaRa的确定的确定Raxynyiy1y2 近似为近似为1 1高度参数高度参数三、三、表面粗糙度轮廓评定参
7、数表面粗糙度轮廓评定参数 在一个取样长度范围内，最大轮廓峰高在一个取样长度范围内，最大轮廓峰高RpRp与最大轮廓谷深与最大轮廓谷深RvRv之和称之和称之为轮廓最大高度，用符号之为轮廓最大高度，用符号RzRz表示，即表示，即RzRz=RpRp +RvRv。图图4-7 4-7 表面粗糙度轮廓的最大高度表面粗糙度轮廓的最大高度RzRz的确定的确定Zp2lrZv6Zv5Zp6Zp5Zp4Zp3Zv4Zv3Zp1Rz中线Zv1Zv22)2)轮廓的最大高度轮廓的最大高度 一个轮廓峰与相邻轮廓谷的组合叫做轮廓单元。在一个一个轮廓峰与相邻轮廓谷的组合叫做轮廓单元。在一个取样长度取样长度lrlr范围内，中线与各
8、个轮廓单元相交线段的长度叫范围内，中线与各个轮廓单元相交线段的长度叫做轮廓单元的宽度，用符号做轮廓单元的宽度，用符号XsXsi i表示。表示。1 1）轮廓单元的平均宽度：是指在一个取样长度）轮廓单元的平均宽度：是指在一个取样长度lrlr范围范围内所有轮廓单元的宽度内所有轮廓单元的宽度XsXsi i的平均值，用符号的平均值，用符号RSmRSm表示，即表示，即 Xs6Xs5Xs4Xs3Xs2Xs1lr中线图图4-8 4-8 轮廓单元的宽度与轮廓单元的平均宽度轮廓单元的宽度与轮廓单元的平均宽度2.2.间距特征参数间距特征参数 2 2）轮廓的支承长度率）轮廓的支承长度率Rmr(cRmr(c)：在给定位
9、置：在给定位置c c上，轮廓的上，轮廓的实体材料长度与取样长度之比。实体材料长度与取样长度之比。Xs6Xs5Xs4Xs3Xs2Xs1lr中线图图4-8 4-8 轮廓的支承长度率轮廓的支承长度率2.2.间距特征参数间距特征参数c第三节第三节 表面粗糙度轮廓的技术要求表面粗糙度轮廓的技术要求一、一、表面粗糙度轮廓技术要求的内容表面粗糙度轮廓技术要求的内容 规定表面粗糙度轮廓的技术要求时，必须给出规定表面粗糙度轮廓的技术要求时，必须给出规定表面粗糙度轮廓的技术要求时，必须给出规定表面粗糙度轮廓的技术要求时，必须给出表面粗糙度轮廓表面粗糙度轮廓表面粗糙度轮廓表面粗糙度轮廓高度参数高度参数高度参数高度参
10、数及允许值和测量时的及允许值和测量时的及允许值和测量时的及允许值和测量时的取样取样取样取样长度长度长度长度值这两项基本要求，必要时可规定轮廓其他的值这两项基本要求，必要时可规定轮廓其他的值这两项基本要求，必要时可规定轮廓其他的值这两项基本要求，必要时可规定轮廓其他的评定参数、表面加工纹理方向、加工方法和加工余评定参数、表面加工纹理方向、加工方法和加工余评定参数、表面加工纹理方向、加工方法和加工余评定参数、表面加工纹理方向、加工方法和加工余量等附加要求。如果采用标准取样长度，则在图样量等附加要求。如果采用标准取样长度，则在图样量等附加要求。如果采用标准取样长度，则在图样量等附加要求。如果采用标准
11、取样长度，则在图样上可以省略标注取样长度值。上可以省略标注取样长度值。上可以省略标注取样长度值。上可以省略标注取样长度值。二、表面粗糙度轮廓评定参数的选择二、表面粗糙度轮廓评定参数的选择 在常用值范围内(Ra为0.0256.3微米，Rz为0.125微米)，普遍采用Ra作为评定参数。采用Rz作为评定参数的原因是：一方面，由于触针式轮廓仪功能的限制，不适应于极光滑表面和粗糙表面；另一方面，对测量部位小、峰谷少或有疲劳强度要求的零件表面，选用Rz作为评定参数，方便、可靠。三、表面粗糙度轮廓参数允许值的选择三、表面粗糙度轮廓参数允许值的选择 表面粗糙度参数值的选用原则：首先满足功能要求，其次是考虑经济
12、性及工艺性。在满足功能要求的前提下，参数的允许值应尽可能大些。表4-2，4-3，4-3，4-5.P116，尺寸公差、形状公差与表面粗糙度公差的对应关系。四、表面粗糙度轮廓的符号和代号四、表面粗糙度轮廓的符号和代号1.表面粗糙度的符号a a1 1，a a2 2 粗糙度幅度参数粗糙度幅度参数代号及其数值（代号及其数值（mmmm）；）；b b 加工要求、镀覆、涂加工要求、镀覆、涂覆、表面处理或其他说明等；覆、表面处理或其他说明等；c c 取样长度（取样长度（mmmm）或波或波纹度（纹度（mmmm）；）；d d 加工纹理方向符号；加工纹理方向符号；e e 加工余量（加工余量（mmmm）；）；f f 粗
13、糙度间距参数值粗糙度间距参数值（mmmm）(e)bc/fa1a2d 图图4-9 4-9 表面粗糙度轮廓代号表面粗糙度轮廓代号 2 2表面粗糙度的代号表面粗糙度的代号1 1表面粗糙度轮廓幅度参数的标注表面粗糙度轮廓幅度参数的标注 五、五、表面粗糙度轮廓代号的标注方法表面粗糙度轮廓代号的标注方法 按标准规定选用对应的取样长度时，则在图样按标准规定选用对应的取样长度时，则在图样上省略标注，否则应按如图上省略标注，否则应按如图4-10a4-10a所示方法标注取样所示方法标注取样长度，图中取样长度取值为长度，图中取样长度取值为0.8 0.8 mmmm。如果某表面的如果某表面的粗糙度要求按指定的加上方法粗
14、糙度要求按指定的加上方法(如铣削如铣削)获得时、可获得时、可用文字标注见图用文字标注见图4-10b4-10b。如果需要标注加工余量如果需要标注加工余量(设加工总余量为设加工总余量为5 5mmmm)，应将其标注见图应将其标注见图5-10c5-10c。如果需要控制表面加工纹理方向时，加注加工如果需要控制表面加工纹理方向时，加注加工纹理方向符号，见图纹理方向符号，见图4-10d4-10d。2 2表面粗糙度轮廓技术要求其它项目的标注表面粗糙度轮廓技术要求其它项目的标注b)c)d)a)0.86.3铣3.23.2(5)3.2图图4-104-10表面粗糙度其它项目的标注表面粗糙度其它项目的标注12.512.
15、53.23.23.2f其余2512.50.4M1.63.23.2ff图图4-114-11表面粗糙度代号标注示例表面粗糙度代号标注示例第四节第四节 表面粗糙度的测量表面粗糙度的测量 比比较较法法：将将被被测测表表面面与与粗粗糙糙度度样样板板相相对对照照，来来判判断断被被测测表表面面的的粗粗糙糙度度。一一般般只只用于粗糙度参数值较大的近似评定。用于粗糙度参数值较大的近似评定。针描法：利用触针直接在被测表面上轻轻划过，从而测出表面粗糙度。针描法：利用触针直接在被测表面上轻轻划过，从而测出表面粗糙度。哈尔滨量具刃具集团有限责任公司哈尔滨量具刃具集团有限责任公司 2205A2205A型台式表面粗糙度测量
16、仪型台式表面粗糙度测量仪 小小 结结（1 1）表面粗糙度轮廓的概念）表面粗糙度轮廓的概念 （2 2）国家标准在评定表面粗糙度轮廓的参数时，规定了取）国家标准在评定表面粗糙度轮廓的参数时，规定了取样长度样长度lrlr、评定长度评定长度lnln和中线。和中线。（3 3）表面粗糙度轮廓的评定参数）表面粗糙度轮廓的评定参数 有幅度参数（包括轮廓的有幅度参数（包括轮廓的算术平均偏差算术平均偏差RaRa轮廓的最大高度轮廓的最大高度RzRz）和间距特征参数（轮廓和间距特征参数（轮廓单元的平均宽度单元的平均宽度RSmRSm）（4 4）通常只给出幅度参数通常只给出幅度参数RaRa或或RzRz及允许值，必要时可规定及允许值，必要时可规定轮廓其他的评定参数、表面加工纹理方向、加工方法或轮廓其他的评定参数、表面加工纹理方向、加工方法或(和和)加工余量等附加要求。如果采用标准取样长度，则在图样上加工余量等附加要求。如果采用标准取样长度，则在图样上可以省略标注取样长度值。可以省略标注取样长度值。（5 5）国家标准规定的表面粗糙度轮廓的标注方法）国家标准规定的表面粗糙度轮廓的标注方法.（6 6）表面粗糙度轮廓的检测主要方法有比较检验法、针描）表面粗糙度轮廓的检测主要方法有比较检验法、针描法、干涉法。法、干涉法。