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1、實 務(wù) 教 材,表 面 粗 糙 度,題 目,冷軋廠機(jī)修課 潘俊光,綱要:,一.製定表面粗糙度之原因 二.表面粗糙之形成 三.製定表面粗糙度量測之原因 四.表面粗糙度的名詞及定義 五.表面粗糙度的表示方法 六.表面粗糙度與加工符號之關(guān)係 五.表面粗糙度的測量方法與表面粗度儀,一.製定表面粗糙度之原因,從前機(jī)件表面的加工，並不像現(xiàn)在這樣受重視 這是因為今日的機(jī)器或汽車等交通工具，皆被要求在長期且高速之情況下運(yùn)轉(zhuǎn) ，為避免由於磨擦發(fā)生過熱損傷機(jī)件，所以機(jī)件表面狀態(tài)被認(rèn)為特別重要。機(jī)件外觀的形狀、大小可用各種量具量測，然而對於表面狀態(tài)不良狀況，除直接左右外觀的評價外，在轉(zhuǎn)動時會產(chǎn)生磨擦、耗損加速及噪音
2、使其機(jī)件壽命大受影響，故機(jī)件(如軸承、齒輪、滑塊)及量具(如塊規(guī)、限規(guī))受表面狀態(tài)影響最大。因此，使人們才具有機(jī)件表面狀態(tài)須量測的觀念。從而增進(jìn)機(jī)械生產(chǎn)技術(shù)與品管水準(zhǔn)大為提高。,二.表面粗糙之形成,在金屬表面進(jìn)行切削加工過程所留下的刀痕(如右圖所示)。 從放大鏡下仔細(xì)觀察，這些痕跡係由無數(shù)小山丘及山谷構(gòu)成(如右圖所示)，無數(shù)小山丘及山谷構(gòu)成所形成之表面即稱之表面粗糙。,三.製定表面粗糙度量測之原因,表面量測時就須先假設(shè)一正常標(biāo)準(zhǔn)平面，作為衡量實際表面發(fā)生偏差的判斷依據(jù)因為這些偏差或?qū)饩€不正常的反應(yīng)，常隨著機(jī)器加工應(yīng)用如刀具形狀、進(jìn)刀大小及主軸轉(zhuǎn)速等因素而改變，所以對於表面狀態(tài)的量測，僅憑眼
3、睛觀察作分辨，是不切實際可靠的方法正如閃爍發(fā)亮的表面，並非全是均整平滑的表面。另外在一般工作圖上 應(yīng)該指示機(jī)件表面加工必須達(dá)到的程度，使每位製作的技工及檢驗人員都知道，就必須製定工件表面加工符號及量測表面加工單位，較理想用於測量表面狀態(tài)的量具，為表面粗糙儀。,四.表面粗糙度的名詞及定義,(1)表面粗糙度： 表面粗糙度，有人稱之表面光度，事實上就字眼而言，兩者完全不相同，前者是表示工件平面的性質(zhì)，當(dāng)工件經(jīng)切削後，其表面的精細(xì)程度換言之，即以一定長度計算表面高點與低點的算數(shù)平均值表示(如右圖所示),,,(2)斷面曲線： 斷面曲線又稱實際輪廓曲線，這是沿著工件表面垂直方向切下，以觀察其高低不平山
4、丘及山谷及不規(guī)則間隔情形的輪廓線，故斷面曲線是量測表面粗糙度的基準(zhǔn)。(3)基準(zhǔn)長： 測量表面粗糙度時，在斷面曲線上，選取一定長度，作為求粗糙高度範(fàn)圍，此被選取的部份定長即稱基準(zhǔn)長。(4)平均線： 粗糙度的斷面曲線，取其一段而在曲線間設(shè)一直線，若直線至上下曲線偏差距離平方的總合為最小時，此設(shè)定直線叫平均線。,(5)粗糙度曲線： 通常工件表面經(jīng)加工後，形成不規(guī)則的高低和不同間隔的斷面形狀，如同一連綿不斷尖山山脈，要計量此斷面情況，可用電氣觸針式表面粗度儀，但所用觸針半徑規(guī)定不得較12.5粗，利用觸針在工作表面移動，經(jīng)表面粗度儀的放大，作成記錄繪製出來曲線，對應(yīng)於實際工件輪廓的曲線稱粗糙度曲線
5、。如右圖所示最上面一條曲線是斷面曲線，其下三條均為粗糙度曲線。,,(6)截斷值： 在工件測量範(fàn)圍中，即探測器作動的行程裏，按工件加工方式選擇適當(dāng)基準(zhǔn)長，將該測量範(fàn)圍分成很多小段，此小段長即稱截斷值。若想要從狹不規(guī)則間隔獲得Ra值，就需要用小的截斷值L2，從以上敘述可知，在同表面進(jìn)行量測Ra值的不同，完全決定於選用截斷值的改變。即截斷值越小，Ra值亦愈小。在上圖斷面曲線之下的三條粗糙度曲線，係在相同工件表面，分別以不同截斷值2.5mm、0.8mm、0.08mm，經(jīng)表面粗度儀之觸針?biāo)鶆澇龅拇植诙惹€各不相同。相對應(yīng)其Ra值，亦隨著截斷值的減少而減小至911m。因此不難看出，不同截斷值對Ra值及粗
6、糙度曲線的影響。,(7)中心線 當(dāng)劃一直線平行於粗糙度曲線的平均線，則該直線與粗糙度曲線兩側(cè)所包圍的面積成相等。故稱此直線為粗糙度曲線中心線，或簡稱中心線。,五.表面粗糙度的表示方法,(1)最大高度(Rmax)： 在工件的斷面曲線中，先決定基準(zhǔn)長度，在此長度間，兩條和平均線相平行的直線，夾此段曲線最高夆與最低谷時，其平行線間的垂直距離，即為粗糙度的最大高度(Rmax)，下圖所示係以=0.001mm為表示單位，又Rmax1、Rmax2、Rmax3均為對應(yīng)於基準(zhǔn)長度L1，L2及L3情況下所求之最大高度。,,(2)十點平均粗糙度(Rz)： 在工件表面之垂直斷面曲線上，取一定基準(zhǔn)長度，在此長
7、度中按高低的山丘和山谷，分別上下各取5點如下圖所示。然後求山丘邊的平均高度減山谷邊平均高度，即為十點平均粗糙度。一般十點平均粗糙度以為單位表示，其基準(zhǔn)長度有0.08、0.25、0.8、2.5、8、25(mm)等。,(3)中心線平均粗糙度(Ra)： 粗糙度的斷面曲線，其中心線為一和平均線平行的直線，而此直線兩側(cè)與斷面曲線所包圍面積相等。其求法如下圖所示中心線上取一段基準(zhǔn)長度，設(shè)中心線為X軸，縱軸為Y軸。Y=f(X)代表所求得之Ra值，以=0.001mm為表示單位。,六.表面粗糙度與加工符號之關(guān)係,(一)表面粗糙度符號的構(gòu)造： 表面粗糙度符號是用於表示平面情況的符號，它包括記載表面表面粗糙
8、度值、基準(zhǔn)長、操作過程符號及切屑層方向等，其註釋安排應(yīng)按右圖1所示。右圖2是標(biāo)註(CNS) 表面粗糙度符號於工件說明例。 (1)切削加工符號。 (4)刀痕方向號。 (2) 表面粗糙度。 (5)加工裕度。 (3)加工方法之代號。 (6)基準(zhǔn)長度。,,圖1,圖2,(二)表面切削層方向與符號： 由於切削刀具及工件受加工的方向不同，工件製造完成後，在表面所留下之刀痕型式及符號表式如右圖。,,(三)各種表面情況、基準(zhǔn)長、加工說明及表面粗糙度之關(guān)係,(四)中國國家標(biāo)準(zhǔn)(CNS)的加工符號：,,,,,,,,,,,,,,,,,,(五)表面粗度符號與加工符號併用的記入法,,,,,五.表面粗糙度的測量方法
9、與表面粗 度儀的應(yīng)用,(一)比較法： 一般在工廠檢驗工作物表面粗糙度，較簡單易行的方法，是以觸覺或視覺比較工作物面和標(biāo)準(zhǔn)樣板，以決定工作物粗糙度等級。觸覺的方式是用手指甲輕輕地刮，可觸覺其高低不平或以肉眼查比較，然而兩者之方式，難免有人為的誤差因素存在，應(yīng)予注意。,為彌補(bǔ)上述人為的誤差，如能用更多等級粗度標(biāo)準(zhǔn)樣板，而做上下等級比較，可做得更正確識別工作物的粗糙度。配合應(yīng)用倍至倍袋式放大鏡圖，放大作比對，檢驗之工件粗糙度約可達(dá)至 Rmax。,,圖2所示是目前在市面上可購得進(jìn)口的粗糙標(biāo)準(zhǔn)板，它分銼光、磨光及車、銑、鉋等加工類。而粗糙度標(biāo)準(zhǔn)板是現(xiàn)場檢驗工件粗糙度，非常簡單且很有效的好方法，這是大家
10、所公認(rèn)的事實，為使我國機(jī)械產(chǎn)品能升級，這項檢驗是值得推廣與提倡。,,圖1,圖2,（二）光線切斷法： 檢驗室對工件表面粗糙度的測量，可採用光線切斷法。圖1是光線切斷法的原理，它係利用光束傾斜向著測量面照射，藉高放大倍數(shù)之光切斷法顯微鏡如圖，放大測量面與光束產(chǎn)生交線，以測量表面粗糙度。若光線採傾斜照射或由不同顏色兩相反方向的投射或光源，更能增加檢驗效果；又經(jīng)由鏡頭標(biāo)線片之十字細(xì)線，配合裝物臺的分厘測頭刻度，就可計量表面粗糙度所屬的等級。此種測量方法，因為屬於非接觸性的測量，尤其對於困難利用觸針式粗糙度測量之軟材料特別有效如工具顯微鏡即是此例。,圖1,圖2,（三）表面粗度儀： 近年來工業(yè)界對於機(jī)件表面粗糙度，能夠較精確客觀測量的儀器，應(yīng)該算是表面粗度儀如圖1。它是由觸針檢測工件不規(guī)則的狀態(tài)，所生之上下位移作動，轉(zhuǎn)變?yōu)橐浑娏麽?，再?jīng)放大器儀錶的放大，直接顯示中心線平均粗糙度，簡稱為平均值Ra或Rt值，為德國的表面粗糙度標(biāo)準(zhǔn)，與其前述之最大高度（Rmax）的測量值極相近，故稱Rt為最大值如圖2 。,圖1,圖2,
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