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1、第五章表面粗糙度n基本内容：掌握表面粗糙度的基本概念，n表面粗糙度的评定、选用、标注及测量。n重点、难点：n表面粗糙度的评定、选用及标注。n操作技能：表面粗糙度的测量。一、基本概述n表面粗糙度是指加工表面上所具有的较小间距和微小峰谷所组成的微观几何形状特性。这种微观几何形状的尺寸特征，一般是在零件的加工过程中，由于机床刀具工件系统的振动等原因引起的。n机械零件表面精度所研究和描述的对象是零件的表面形貌特性。n（1）表表面面粗粗糙糙度度：是零件表面所具有的较小间距和微小峰谷不平程度。波距小于1mm。属于微观几何形状误差。n（2）表面波纹度：表面波纹度：波距在110mm的属于表面波度。n（3）形状
2、误差：形状误差：波距大于10mm的属于形状误差n1）影响零件的耐磨性：表面越粗糙，配合表面的有效接触面积减小，压强增大，磨损就越快。n2）影响配合性质的稳定性：n对间隙配合：表面越粗糙，就越易磨损，使工作过程中间隙逐渐增大;n对过盈配合:由于装配时将微观凸峰挤平,减小了实际有效过盈,降低了联接强度.表面粗糙度的大小，对零件使用性能有很大影响n3)影响零件的疲劳强度:n粗糙的零件表面,存在较大的波谷,它们像尖角缺口和裂纹一样,对应力集中越敏感,从而影响零件的疲劳强度.n4)影响零件的抗腐蚀性:n零件表面越粗糙，则积累在零件表面上的腐蚀性气体、液体也越多，且通过微观凹谷向零件内层渗透，使腐蚀加剧。
3、n5)影响零件的密封性:n粗糙的表面之间无法严密地贴合,气体或液体通过接触面间的缝隙渗漏.n此处,表面粗糙度对零件的外观、测量精度、表面光学性能、导电导热性能和胶合强度等也有着不同程度的影响。*为保证机械零件的使用性能，在对零件进行几何精度设计时，必须合理地提出表面粗糙度的要求。二、表面粗糙度的基本术语n为了评定表面粗糙度的数值大小及其量值统一，需要确定取样长度，评定长度和基准线。n实际轮廓是平面与实际表面垂直相交所得的轮廓线（如下图所示）。n按照所取截面方向的不同，又可分为横向实际轮廓和纵向实际轮廓。在评定或测量表面粗糙度时，除非特别指明，通常是指横向实际轮廓，即与加工纹理方向垂直的截面上的
4、轮廓（一）取样长度（一）取样长度是指测量或评定表面粗糙度时所规定的一段基准线长度，它至少包含5个以上轮廓峰和谷。n如图所示，取样长度的方向与轮廓走向一致。n目目的的：在于限制和减弱其他几何形状误差，特别是表面波纹度对测量结果的影响。n表面越粗糙，取样长度越大，因为表面越粗糙，波距也越大，较大的取样长度才能反映一定数量的微量高低不平的痕迹。（二）评定长度（二）评定长度规定在评定时所必需的一段表面长度。n评定长度包括一个或几个取样长度(5个)，由于零件表面各部分的表面粗糙不一定很均匀，在一个取样长度上往往不能合理地反映某一表面粗糙度特征，故需在表面上取几个取样长度来评定表面粗糙度。（三）评定表在粗
5、糙度的（三）评定表在粗糙度的基准线：基准线：评定表面粗糙度参数值大小的一条参考线。n基准线有下列两种n1 1）轮廓最小二乘中线（m）：指在取样长度范围内，实际被测轮廓线上的各点至该线的距离平方和为最小n2 2）轮廓算术平均中线(m)：指在取样长度内，将实际轮廓划分上下两部分，且使上下两部分面积相等的直线n轮廓算术平均中线往往不是唯一的，在一簇算术平均中线只有一条与最小二乘中线重合。在实际评定和测量表面粗糙度时，使用图解法时可用算术平均中线代替最小二乘中线.三、表面粗糙度评定参数及其数值n为了满足对零件表面不同的功能要求，国家标准GB3505-83和GB/T1031-95中规定了6个评定参数，n
6、其中有关高度特性的参数3个，n间距特性的参数有2个，n形状特性参数有1个，其中高度参数是主要的。（1 1）高度特性参数）高度特性参数n1 1）轮廓算术平均偏差）轮廓算术平均偏差n在取样长度l内，被测实际轮廓上各点至轮廓中线距离绝对值的平均值。即：即：n或nRa能客观反映表面微观几何形状高度方面的特性，但因受计量器具功能的限制，不用作过于粗糙或太光滑的表面的评定参数。（通常采用电动轮廓仪测量）n2 2）微观不平度十点平均高度微观不平度十点平均高度RzRzn在取样长度内被测表面上个最大的轮廓峰高ypi平均值与5个最大轮廓谷深yvi平均值之和。即：即：nRz只能反映轮廓的峰高，不能反映峰顶的尖锐或平
7、钝的几何特性，同时若取点不同，则所得Rz值不同，因此受测量者的主观影响较大。（采用双管显微镜或干涉显微镜测量）n2 2）轮廓最大高度轮廓最大高度R Ry yn在取样长度内，轮廓的峰顶线和轮廓的谷底线之间的距离（如图所示，峰顶线和谷底线平行于中线且分别通过轮廓最高点和最低点）即：即：n nRy值是微观不平度十点中最高点和最低点至中线的垂直距离之和，因此它不如Rz值反映的几何特性准确，它对某些表面上不允许出现较深的加工痕迹和小零件的表面质量有实用意义。n（2 2）间距特征参数）间距特征参数n1）轮廓微观不平度的平均间距轮廓微观不平度的平均间距S Sm m n是指含有一个轮廓峰(与中线有交点的峰)和
8、相邻(与中线有交点的峰)的一段中线长度Sm。n在取样长度内轮廓微观不平度的间距的平均值n即：nn2）轮廓单峰平均间距轮廓单峰平均间距S S：n在取样长度内轮廓的单峰间距的平均值即：即：n单峰间距是指两相邻单峰的最高点间沿中线方向上的距离。n解释：nA A轮廓单峰、轮廓单谷分别是指两相邻轮廓最低、最高之间的轮廓部分；nB B轮廓峰是指在取样长度内，连接轮廓与中线两相邻交点向外（从材料到周围介质）的轮廓部分；nC C所谓轮廓谷是指在取样长度内，连接轮廓两相邻交点向内（从周围介质到材料）的轮廓部分.n（3 3）形状特性参数）形状特性参数n轮轮廓廓支支承承长长度度率率t tp p ：在取样长度内轮廓支
9、承长度与取样长度之比，用tp 表示。即：即：nn支承长度是指在取样长度内，一平行于中线且与轮廓峰顶线相距为C的线与轮廓峰相截所得到的各段截线长度bi之和，称为轮廓支承长度。（如图6.3.9所示）n即：即：n评定参数的选择：如无特殊要求，一般仅选用高度参数。推荐优先选用Ra值，因为Ra能充分反映零件表面轮廓的特征。以下情况下例外：n当表面过于粗糙（Ra6.3m）或过于光滑（Ra 0.025 m）时，可选用Rz，因为此范围便于选择用于测量Rz的仪器测量。n当零件材料较软时，因为Ra一般采用触针测量。n当测量面积很小时，如顶尖、刀具的刃部、仪表的小元件的表面，可选用Ry值。表面粗糙度（评定参数）的选
10、择表面粗糙度（参数值）的选择n表面粗糙度参数值的选择原则是：在满足零件表面功能要求的前提下，尽量选取较大的参数值。一般原则：n同一零件上，工作表面比非工作表面粗糙度值小；n摩擦表面比非摩擦表面要小；n受循环载荷的表面要小；n配合要求高、联接要求可靠、受重载的表面粗糙度值都应小；n同一精度，小尺寸比大尺寸、轴比孔的表面粗糙度值要小。n常用表面粗糙度值与所适应的零件表面见P112表5-6、5-7。n参数值的选用方法n可用类比法来确定。一般尺寸公差、表面形状公差小时，表面粗糙度参数值也小，但也不存在确定的函数关系。如机床的手轮或手柄。n一般情况下，它们之间有一定的对应关系，设形状公差为T，尺寸公差为
11、IT，它们之间的关系可参照以下对应关系：若T0.6 IT，则Ra0.05 IT；Rz 0.2 IT T0.4 IT，则Ra0.025 IT；Rz 0.1 IT T0.25 IT，则Ra0.012 IT；Rz 0.05 IT T0.25 IT，则Ra0.15 T；Rz 0.6 T表面粗糙度的符号n在图样上表示表面粗糙度的符号有三种：na为基本符号，表示表面可以用任何方法获得nb表示表面是用去除材料的方法获得的；nc表示表面是用不去除材料的方法获得的。a b cn表面粗糙度的代号na1、a2 处为粗糙度高度参数的允许值（m）；nb处标注加工方法、镀涂或其它表面处理；nc处标出取样长度（mm）；nd
12、标出加工纹理方向符号；ne处标出加工余量（mm）；nf处标出间距参数值（mm）或轮廓支承长度率。表面粗糙度的标注n标注时将其标注在可见轮廓线、尺寸界线、引出线或它们的延长线上，符号的尖端必须从材料外指向被注表面。n高度参数：当选用Ra时，只需在代号中标出其参数值，“Ra”本身可以省略；n当选用Rz或Ry时，参数和参数值都应标出；n当允许实测值中，超过规定值的个数少于总数的16%时，应在图中标注上限值和下限值，n当所有实测值不允许超过规定值时，应在图样上标注最大值或最小值。n取样长度：如按国标选用，则可省略标注；n表面加工纹理方向：指表面微观结构的主要方向，由所采用的加工方法或其它因素形成，必要
13、时才规定。常见加工纹理方向符号见P116表5-10。标注举例表面粗糙度在图样上标注实例1表面粗糙度在图样上标注实例2表面粗糙度在图样上标注实例3表面粗糙度在图样上标注实例4表面粗糙度在图样上标注实例5第三节表面粗糙度的测量n比较法：比较法：将被测表面和表面粗糙度样板直接进行比较，多用于车间，评定表面粗糙度值较大的工件。n光切法：光切法：利用光切原理，用双管显微镜测量。常用于测量Rz为0.560m。n干涉法：干涉法：利用光波干涉原理，用干涉显微镜测量。可测量Rz和Ry值。n印模法：印模法：利用石腊、低熔点合金或其它印模材料，压印在被测零件表面，放在显微镜下间接地测量被测表面的粗糙度。适用于笨重零件及内表面。