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1、 第五章第五章 表面粗糙度及其检测表面粗糙度及其检测1 1 表面粗糙度的基本概念表面粗糙度的基本概念表面粗糙度：表面粗糙度：零件表面具有的较小间距和峰谷的微观几何形状特零件表面具有的较小间距和峰谷的微观几何形状特 性。性。一、表面粗糙度的界定一、表面粗糙度的界定 参参看看图图5151，完完工工零零件件的的截截面面轮轮廓廓形形状状一一般般包包括括表表面面粗粗糙糙度度（波波距距小小于于1mm1mm）、表表面面波波纹纹度度（波波距距在在1 110mm10mm）和和形形状状误误差差（波距大于（波距大于10mm10mm），三者通常按），三者通常按波距波距（间距）来划分。（间距）来划分。二、表面粗糙度对零
2、件工作性能的影响二、表面粗糙度对零件工作性能的影响1 1影响零件运动表面的摩擦和磨损影响零件运动表面的摩擦和磨损适中的零件表面粗糙度有利于改善零件运动表面的摩擦和磨损。适中的零件表面粗糙度有利于改善零件运动表面的摩擦和磨损。2 2影响配合性质的稳定性和机器的工作精度影响配合性质的稳定性和机器的工作精度3 3影响零件的强度影响零件的强度4 4影响零件的抗腐蚀性影响零件的抗腐蚀性此外，表面粗糙度对联接的密封性和零件的美观等也有很大影响。此外，表面粗糙度对联接的密封性和零件的美观等也有很大影响。2 2 表面粗糙度的评定表面粗糙度的评定测量和评定测量和评定表面粗糙度时，需要确定取样长度、评定长度、基准
3、表面粗糙度时，需要确定取样长度、评定长度、基准线和评定参数，并且应测量横向轮廓或线和评定参数，并且应测量横向轮廓或垂直于切削方向的轮廓垂直于切削方向的轮廓。一、取样长度和评定长度一、取样长度和评定长度1 1取样长度取样长度取样长度取样长度是指测量或评定表面粗糙度时所规定的一段长度。如是指测量或评定表面粗糙度时所规定的一段长度。如图图5252所示。在一个取样长度所示。在一个取样长度l lr r范围内，一般应包含五个以上范围内，一般应包含五个以上的轮廓峰和轮廓谷。表面越粗糙，取样长度就应越大。的轮廓峰和轮廓谷。表面越粗糙，取样长度就应越大。2 2评定长度评定长度评定长度评定长度是指为了合理且较全面
4、地反映整个表面的表面粗糙度特是指为了合理且较全面地反映整个表面的表面粗糙度特性，而在测量和评定表面粗糙度时性，而在测量和评定表面粗糙度时所必须的一段长度所必须的一段长度，如图，如图5252所示。所示。评定长度评定长度l ln n可以包括一个或几个取样长度，一般情况下取可以包括一个或几个取样长度，一般情况下取l ln n=5l=5lr r。取样长度和评定长度的推荐值见附表取样长度和评定长度的推荐值见附表5151。取样长度取样长度评定长度评定长度。二、基准线二、基准线基准线基准线是指评定表面粗糙度时所取的基准。是指评定表面粗糙度时所取的基准。GB350583GB350583表面粗糙表面粗糙度度 术
5、语术语 表面及其参数规定下列中线作为基准线。表面及其参数规定下列中线作为基准线。1 1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是指具有理想直线形状并划分被测轮廓的基是指具有理想直线形状并划分被测轮廓的基准线（如图准线（如图5353所示），在取样长度内使轮廓上各点到该基准线所示），在取样长度内使轮廓上各点到该基准线的的距离（轮廓偏距）的平方之和为最小。距离（轮廓偏距）的平方之和为最小。2 2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是指具有理想直线形状并在取样长度内与轮是指具有理想直线形状并在取样长度内与轮轮廓走向一致的基准线（如图轮
6、廓走向一致的基准线（如图5454所示），该基准线将轮廓划分为所示），该基准线将轮廓划分为上下两部分，且上下两部分，且使上部分的面积之和等于下部分的面积之和使上部分的面积之和等于下部分的面积之和。三、评定参数三、评定参数表面轮廓上的微小峰、谷的幅度和间距的大小是构成表面粗糙度表面轮廓上的微小峰、谷的幅度和间距的大小是构成表面粗糙度轮廓的两个独立的基本特征轮廓的两个独立的基本特征.1 1高度特性参数高度特性参数（1 1）轮廓算术平均偏差）轮廓算术平均偏差(幅度参数幅度参数)轮廓算术平均偏差轮廓算术平均偏差RaRa是指在取样长度是指在取样长度l lr r内（图内（图5-55-5），被测轮廓），被测轮
7、廓上各点到基准线的距离上各点到基准线的距离y yi i的绝对值的算术平均值。的绝对值的算术平均值。Ra=Ra=（0 0l lydxydx）/l /l （5-15-1）或近似为：或近似为：Ra=Ra=（y yi i ）/n /n （5-25-2）（2 2）微观不平度十点高度）微观不平度十点高度微观不平度十点高度微观不平度十点高度RzRz是指在取样长度是指在取样长度l lr r内（图内（图5-65-6），被测轮廓），被测轮廓上五个最大轮廓峰高上五个最大轮廓峰高y ypipi的平均值与五个最大轮廓谷深的平均值与五个最大轮廓谷深y yvivi的平均值的平均值之和。之和。Rz=Rz=（y ypipi+y
8、 yvivi ）/5/5 （5-3）（3 3）轮廓最大高度）轮廓最大高度轮廓最大高度轮廓最大高度RyRy是指在取样长度是指在取样长度l l内（图内（图5-65-6），被测轮廓的峰顶），被测轮廓的峰顶线与谷底线之间的距离。线与谷底线之间的距离。表征微观不平度高度特性的评定参数表征微观不平度高度特性的评定参数Ra Ra、Rz Rz、RyRy的数值越大，的数值越大，则表面越粗糙。则表面越粗糙。2 2间距特性参数间距特性参数（1 1）轮廓微观不平度的平均间距）轮廓微观不平度的平均间距含有一个轮廓峰和相邻轮廓谷的一段中线长度，称为含有一个轮廓峰和相邻轮廓谷的一段中线长度，称为轮廓微观不轮廓微观不平度的间
9、距平度的间距。在取样长度内。在取样长度内lrlr内，轮廓微观不平度间距的平均值内，轮廓微观不平度间距的平均值称为称为轮廓微观不平度的平均间距。轮廓微观不平度的平均间距。Sm=Sm=（SmiSmi）/n /n （5-45-4）（2 2）轮廓单峰的平均间距）轮廓单峰的平均间距两个相邻单峰最高点之间的距离投影在中线上的长度，称为轮廓两个相邻单峰最高点之间的距离投影在中线上的长度，称为轮廓的单峰间距。在取样长度内的单峰间距。在取样长度内l l内，轮廓单峰间距的平均值称为内，轮廓单峰间距的平均值称为轮轮廓单峰的平均间距。廓单峰的平均间距。S=S=（S Si i）/n /n （5-55-5）3 3形状特性
10、参数形状特性参数在取样长度内在取样长度内lrlr内，一条平行于中线的直线与轮廓相截，所得各内，一条平行于中线的直线与轮廓相截，所得各截线长度之和称为截线长度之和称为轮廓支承长度轮廓支承长度p，轮廓支承长度轮廓支承长度p与取样长取样长度内度内l l之比称为之比称为轮廓支承长度率轮廓支承长度率tptp（用百分比表示）。（用百分比表示）。轮廓支承长度率轮廓支承长度率tptp与零件的实际轮廓形状有关，是反映零件表面与零件的实际轮廓形状有关，是反映零件表面耐磨性能的指标。耐磨性能的指标。3 3 表面粗糙度评定参数及其数值的选择表面粗糙度评定参数及其数值的选择一、评定参数的选择一、评定参数的选择表面粗糙度
11、的三类评定特性参数中，最常采用的是高度特性参数。表面粗糙度的三类评定特性参数中，最常采用的是高度特性参数。当只给出高度特性参数不能满足零件的功能要求时，才附加地给当只给出高度特性参数不能满足零件的功能要求时，才附加地给出间距特性参数或（和）形状特性参数。出间距特性参数或（和）形状特性参数。二、评定参数值的选用二、评定参数值的选用Ra值反映表面粗糙度轮廓特性的信息量大值反映表面粗糙度轮廓特性的信息量大，而且，而且Ra值用触针值用触针式轮廓仪测量比较容易。因此，对于式轮廓仪测量比较容易。因此，对于光滑表面光滑表面和和半光滑半光滑表面，表面，普遍采用普遍采用Ra作为评定参数。但由于触针式轮廓仪功能的
12、限制，作为评定参数。但由于触针式轮廓仪功能的限制，它它不宜测量极光滑表面和粗糙表面，因此，对于极光滑表面和粗不宜测量极光滑表面和粗糙表面，因此，对于极光滑表面和粗糙糙表面，采用表面，采用Rz作为评定参数。作为评定参数。三、表面粗糙度轮廓参数允许值的选择用三、表面粗糙度轮廓参数允许值的选择用4 4 表面粗糙度符号和代号及其注法表面粗糙度符号和代号及其注法在零件图上，表面粗糙度的符号有三个，见图在零件图上，表面粗糙度的符号有三个，见图5858。表面可用任表面可用任何方法获得何方法获得表面用去除材表面用去除材料的方法获得料的方法获得表面用不去除材表面用不去除材料的方法获得料的方法获得图图5959为表
13、面粗糙度的各个特性参数及其数值和对零件表面的为表面粗糙度的各个特性参数及其数值和对零件表面的其他要求在表面粗糙度符号中标注的位置，它们和表面粗糙度其他要求在表面粗糙度符号中标注的位置，它们和表面粗糙度符号就构成表面粗糙度代号。符号就构成表面粗糙度代号。幅度参数幅度参数最后一道工序的加工方法、最后一道工序的加工方法、镀涂或其它的表面处理方法镀涂或其它的表面处理方法非标准的取样长度非标准的取样长度mm间距参数的符号和允许值间距参数的符号和允许值(mm)或其他评定参数的符号和允许值或其他评定参数的符号和允许值加工纹理方向加工纹理方向加工余量加工余量加工纹理方向的符号及注法见图加工纹理方向的符号及注法
14、见图513513。当零件所有的表面具有相同的表面粗糙度要求时，可以采用图当零件所有的表面具有相同的表面粗糙度要求时，可以采用图514a514a所示的表面粗糙度符号，标注示例见图所示的表面粗糙度符号，标注示例见图514b514b表面粗糙度代号中各种要求和数值的标注方法及其含义见表表面粗糙度代号中各种要求和数值的标注方法及其含义见表53所示。所示。在零件图上标注表面粗糙度代号时，在零件图上标注表面粗糙度代号时，代号的尖端指向可见轮廓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线、尺寸线、尺寸界线或它们的延长线上，并且，并且必须从材料外必须从材料外指向零件表面指向零件表面。见图。见图512512。零件所有的表面或某些表面具有。零件所有的表面或某些表面具有相相同要求的表面粗糙度代号标注在图样的右上角。同要求的表面粗糙度代号标注在图样的右上角。5 5 表面粗糙度的检测表面粗糙度的检测检测方法主要有比较检测方法主要有比较 法、触针法、光切法和干涉法。法、触针法、光切法和干涉法。作业：作业：Page242Page242：5-5 5-5，5-65-6