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1、第五章第五章 表面粗糙度与检测表面粗糙度与检测surface roughness 机械加工或其它方法获得的零件表面，总会存在着微量高低不平的痕迹，这种痕迹就是零件表面的微观几何形状。其特性用表面粗糙度表示，我国发布了系列国标。GB/T35052000产品几何技术规范 表面结构 轮廓法表面结构的术语、定义及参数，GB/T10311995表面粗糙度 参数及其数值GB/T1311993机械制图 表面粗糙度符号、代号及其标注法5-1 表面粗糙度轮廓的概念concept一、表面粗糙度轮廓的界定 根据波距的不同，轮廓分为微观几何形状误差(表面粗糙度1mm)、宏观几何形状误差(形位误差10mm)、介于二者之
2、间的波纹度轮廓，如图5-2。二、表面粗糙度轮廓对零件使用性能的影响耐磨性：表面越粗糙，摩擦越大，磨损越快。配合性质的稳定性：摩擦导致磨损，使间隙配合间隙增大；过盈配合实际过盈减小，联结强度降低。抗疲劳强度：粗糙表面在交变应力作用下，对应力集中敏感，从而影响零件的抗疲劳强度。抗腐蚀性能：粗糙表面易附着腐蚀性物质。5-2 表面粗糙度轮廓的评定一、取样长度lr和评定长度ln 取样长度为评定表面粗糙度所规定的一段基准线长度，至少包含5个微峰和5个微谷。规定取样长度的目的在于限制和减弱其他形状误差。表面越粗糙，取样长度越大。评定长度ln包括一个或几个取样长度，一般ln=5lr。这样，才能反映整个表面的情
3、况。二、表面粗糙度轮廓的中线是为定量评定表面粗糙度轮廓而确定的一条基准线。1.轮廓最小二乘中线轮廓最小二乘中线用最小二乘法确定。即在取样长度范围内，使轮廓上各点到一条假想线的距离平方和为最小，该假想线为最小二乘中线。2.轮廓算术平均中线 一条假想线将轮廓分成上下两个部分，且使上下两部分面积之和相等。该假想线为轮廓算术平均中线。三、表面粗糙度的评定参数1.幅度参数(1)轮廓算术平均偏差(Ra)在取样长度范围内，被测轮廓线上各点至基准线的距离绝对值的算术平均值。因计量器具功能限制，不能作过于粗糙或太光滑表面的评定参数。即：，可近似为：(2)轮廓最大高度(Rz)指在一个取样长度范围内，被评定轮廓的最
4、大轮廓峰高Rp与最大轮廓谷深Rv之和的总高度，用符号Rz表示，即Rz=Rp+Rv。注：注：同一表面，只标注Ra和Rz中的一个，切勿同时标注。2 间距特征参数 一个轮廓峰与相邻轮廓谷组合叫轮廓单元。在一个取样长度lr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Xsi表示。轮廓单元的平均宽度：是指在一个取样长度lr范围内所有轮廓单元的宽度Xsi的平均值，用符号RSm表示，即：3 形状特征参数形状特征参数(混合参数混合参数)轮廓支承长度率轮廓支承长度率Rmr(c)：在给定水平位置在给定水平位置C上轮廓的实体材料长度上轮廓的实体材料长度Ml(c)与评定长与评定长度度ln之比。之比
5、。轮廓实体材料长度轮廓实体材料长度Ml(c)，是指在取样长度内，一平行于，是指在取样长度内，一平行于中线的线从峰顶线向下移一水平截距中线的线从峰顶线向下移一水平截距c时，与轮廓相截所时，与轮廓相截所得的各段截线长度之和。得的各段截线长度之和。轮廓的水平截距轮廓的水平截距c可用微米或用可用微米或用它占轮廓最大高度的百分它占轮廓最大高度的百分比比表示。表示。5.3表面粗糙度的参数值及其选用按按GB/T 1031-95表面粗糙度参数及其数值表面粗糙度参数及其数值规定的参数规定的参数值系列选取。值系列选取。一、表面粗糙度轮廓技术要求的内容1 必须给出表面粗糙度轮廓幅度参数及允许值和测量时的取样长度值这
6、两项基本要求;2 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(和)加工余量等附加要求;3 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。二、表面粗糙度的选用1.评定参数选用 在机械零件精度设计中，通常只给出幅度参数Ra或Rz及允许值，根据功能需要，可附加选用间距参数或其他的评定参数及相应的允许值。对于光滑表面和半光滑表面，普遍采用Ra作为评定参数。但由于触针式轮廓仪功能的限制，对于极光滑表面和粗糙表面，采用Rz作为评定参数。2.参数值的选用 表面粗糙度轮廓参数允许值应从GB规定的参数值系列(表5.1到5.5)中选取。在满足功能要求的前提下，参数的允许值应尽可能大些，
7、常用类比法选用。原则：1)同一零件，工作面粗糙度通常比非工作面小 2)摩擦面粗糙度值应比非摩擦表面小 3)相对运动速度高、单位面积压力大、承受交变应力的表面，其粗糙度轮廓参数允许值应小 4)要求配合性质稳定的小间隙配合和承受重载荷的过盈配合，孔、轴的表面粗糙度允许值都应小 5)注意与尺寸公差、形状公差协调 6)与标准件的配合面应按标准件要求标注 7)要求防腐蚀、密封性的表面以及要求外表美观的表面，其粗糙度轮廓参数允许值应小。5.4 表面粗糙度轮廓技术要求的标注方法mark一、表面粗糙度轮廓的符号和代号 GB规定了三个表面粗糙度轮廓符号：基本符号(可用任何方法获得)、需去除材料的符号、不去除材料
8、的符号。二、表面粗糙度轮廓代号的标注方法 零件图上，一般只标注Ra或Rz符号和允许值。如需标注表面粗糙度轮廓的其他技术要求，则按下图b)所示的标注位置进行标注。在零件图上标注表面粗糙度轮廓代号时，该代号的尖端指向可见轮廓线、尺寸线、尺寸界线或它们的延长线上，且必须从材料外指向零件表面。下图a)分别表示表面粗糙度轮廓代号在不同位置上的标注方法和在零件图上标注的示例。5-5 表面粗糙度轮廓的检测 表面粗糙度轮廓的检测方法主要有比较检验法、针描法、光切法和显微干涉法等几种。比较法：将被测表面与样板比较,两种材料尽可能相同。针描法：接触式测量，金刚石触针针尖与被测表面接触，当触针沿被测表以一定速度移动时，因表面存在微观不平，使触针作垂直于表面方向运动，产生电信号，经处理可得表面粗糙度数值。常用仪器为电动轮廓仪。Ra：0.02-5m。光切法：常用仪器为双管显微镜。适于测车铣刨削及其它方法加工的平面和外圆表面。Rz：0.5-60m。显微干涉法：用光波干涉原理测量表面粗糙度。常用仪器为干涉显微镜。适于测车铣刨削及其它方法加工的平面和外圆表面。Rz：0.05-0.8m。