第四章 表面粗糙度

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1、第四章第四章 表面粗糙度表面粗糙度第一節(jié)第一節(jié) 表面粗糙度概述表面粗糙度概述第二節(jié)第二節(jié) 表面粗糙度的評(píng)定表面粗糙度的評(píng)定第三節(jié)第三節(jié) 表面粗糙度的選用表面粗糙度的選用第四節(jié)第四節(jié) 表面粗糙度的符號(hào)代號(hào)及其注法表面粗糙度的符號(hào)代號(hào)及其注法第五節(jié)第五節(jié) 表面粗糙度的測(cè)量表面粗糙度的測(cè)量第一節(jié)第一節(jié) 表面粗糙度概述表面粗糙度概述一、基本概念一、基本概念 表面粗糙度是指加工表面上所具有的較小間距和峰谷所表面粗糙度是指加工表面上所具有的較小間距和峰谷所組成的微觀幾何形狀特性。表面粗糙度是實(shí)際表面幾何形狀組成的微觀幾何形狀特性。表面粗糙度是實(shí)際表面幾何形狀誤差的微觀特征，而形狀誤差則是宏觀的，介于兩者之

2、間的誤差的微觀特征，而形狀誤差則是宏觀的，介于兩者之間的是表面波紋度，如是表面波紋度，如圖圖4-14-1所示。這三種誤差通常以一定的波距所示。這三種誤差通常以一定的波距入和波高入和波高h(yuǎn) h之比來劃分，一般比值大于之比來劃分，一般比值大于1 0001 000為形狀誤差、小為形狀誤差、小于于4040為表面粗糙度、介于兩者之間的為表面波紋度。為表面粗糙度、介于兩者之間的為表面波紋度。下一頁下一頁第一節(jié)第一節(jié) 表面粗糙度概述表面粗糙度概述二、表面粗糙度的影響二、表面粗糙度的影響表面粗糙度對(duì)機(jī)械零件的配合性質(zhì)、耐磨性、工作精度、抗表面粗糙度對(duì)機(jī)械零件的配合性質(zhì)、耐磨性、工作精度、抗腐蝕性有著密切關(guān)系，

3、影響機(jī)械零件的使用性能，影響機(jī)器腐蝕性有著密切關(guān)系，影響機(jī)械零件的使用性能，影響機(jī)器的工作可靠性和使用壽命。的工作可靠性和使用壽命。1.1.對(duì)摩擦和磨損的影響對(duì)摩擦和磨損的影響 零件實(shí)際表面越粗糙，摩擦系數(shù)就越大，相互運(yùn)動(dòng)的兩零件實(shí)際表面越粗糙，摩擦系數(shù)就越大，相互運(yùn)動(dòng)的兩個(gè)表面磨損就越快。個(gè)表面磨損就越快。2.2.對(duì)配合性質(zhì)的影響對(duì)配合性質(zhì)的影響 表面粗糙度會(huì)影響配合性質(zhì)的可靠性和穩(wěn)定性。對(duì)間隙表面粗糙度會(huì)影響配合性質(zhì)的可靠性和穩(wěn)定性。對(duì)間隙配合會(huì)因表面峰尖在工作過程中很快磨損而使間隙增大，對(duì)配合會(huì)因表面峰尖在工作過程中很快磨損而使間隙增大，對(duì)過盈配合，粗糙表面輪廓的波峰在裝配時(shí)被擠平，實(shí)際

4、有效過盈配合，粗糙表面輪廓的波峰在裝配時(shí)被擠平，實(shí)際有效過盈減小，降低了連接強(qiáng)度。過盈減小，降低了連接強(qiáng)度。下一頁下一頁上一頁上一頁第一節(jié)第一節(jié) 表面粗糙度概述表面粗糙度概述3.3.對(duì)疲勞強(qiáng)度的影響對(duì)疲勞強(qiáng)度的影響 零件表面粗糙會(huì)引起應(yīng)力集中，尤其在交變應(yīng)力的作用零件表面粗糙會(huì)引起應(yīng)力集中，尤其在交變應(yīng)力的作用下，零件疲勞損壞的可能性越大，疲勞強(qiáng)度就會(huì)降低。下，零件疲勞損壞的可能性越大，疲勞強(qiáng)度就會(huì)降低。4.4.對(duì)接觸剛性的影響對(duì)接觸剛性的影響 表面越粗糙，兩表面間的實(shí)際接觸面積就越小，單位面表面越粗糙，兩表面間的實(shí)際接觸面積就越小，單位面積受力就越大，受到外力時(shí)極易產(chǎn)生接觸變形，接觸剛度變積

5、受力就越大，受到外力時(shí)極易產(chǎn)生接觸變形，接觸剛度變低，影響機(jī)器的工作精度和抗振性。低，影響機(jī)器的工作精度和抗振性。5.5.對(duì)耐腐蝕性能的影響對(duì)耐腐蝕性能的影響 粗糙的表面易使腐蝕性物質(zhì)附著于表面的微觀凹谷，且粗糙的表面易使腐蝕性物質(zhì)附著于表面的微觀凹谷，且向零件表層滲透，加劇銹蝕。向零件表層滲透，加劇銹蝕。此外，表面粗糙度對(duì)零件結(jié)合面的密封性能、流體阻力、此外，表面粗糙度對(duì)零件結(jié)合面的密封性能、流體阻力、外觀質(zhì)量和表面涂層的質(zhì)量等都有一定的影響。外觀質(zhì)量和表面涂層的質(zhì)量等都有一定的影響。上一頁上一頁返返 回回第二節(jié)第二節(jié) 表面粗糙度的評(píng)定表面粗糙度的評(píng)定一、基本術(shù)語一、基本術(shù)語1.1.表面輪廓

6、表面輪廓 平面與實(shí)際表面相交所得的輪廓稱為表面輪廓。平面與實(shí)際表面相交所得的輪廓稱為表面輪廓。2.2.取樣長度取樣長度L L 取樣長度是用于判別具有表面粗糙度特征的一段基準(zhǔn)線取樣長度是用于判別具有表面粗糙度特征的一段基準(zhǔn)線長度。長度。3.3.評(píng)定長度評(píng)定長度L Ln n評(píng)定長度評(píng)定長度L Ln n是評(píng)定輪廓表面粗糙度所必需的一段長度。是評(píng)定輪廓表面粗糙度所必需的一段長度。4.4.評(píng)定基準(zhǔn)線評(píng)定基準(zhǔn)線 標(biāo)準(zhǔn)以輪廓最小二乘中線作為評(píng)定表面粗糙度的基準(zhǔn)線，標(biāo)準(zhǔn)以輪廓最小二乘中線作為評(píng)定表面粗糙度的基準(zhǔn)線，輪廓最小二乘中線根據(jù)實(shí)際輪廓用最小二乘法確定。輪廓最小二乘中線根據(jù)實(shí)際輪廓用最小二乘法確定。下一

7、頁下一頁第二節(jié)第二節(jié) 表面粗糙度的評(píng)定表面粗糙度的評(píng)定二、表面粗糙度的評(píng)定參數(shù)二、表面粗糙度的評(píng)定參數(shù)表面粗糙度的主要評(píng)定參數(shù)有輪廓的算術(shù)平均偏差表面粗糙度的主要評(píng)定參數(shù)有輪廓的算術(shù)平均偏差RaRa和輪廓和輪廓的最大高度的最大高度RzRz。1.1.輪廓算術(shù)平均偏差輪廓算術(shù)平均偏差RaRa2.2.微觀不平度十點(diǎn)平均高度微觀不平度十點(diǎn)平均高度RzRz3.3.輪廓最大高度輪廓最大高度RyRy上一頁上一頁返返 回回第三節(jié)第三節(jié) 表面粗糙度的選用表面粗糙度的選用一、表面粗糙度的選擇一、表面粗糙度的選擇 表面粗糙度參數(shù)值的選擇遵循既滿足零件表面功能要求、表面粗糙度參數(shù)值的選擇遵循既滿足零件表面功能要求、又

8、考慮經(jīng)濟(jì)性的原則，盡量選用大的參數(shù)值，一般用類比法又考慮經(jīng)濟(jì)性的原則，盡量選用大的參數(shù)值，一般用類比法確定。確定。表表4-24-2給出了表面粗糙度參數(shù)值在某一范圍內(nèi)的表面特征及應(yīng)給出了表面粗糙度參數(shù)值在某一范圍內(nèi)的表面特征及應(yīng)用舉例。用舉例。二、一般加工方法所能達(dá)到的表面粗糙度二、一般加工方法所能達(dá)到的表面粗糙度RaRa值值 根據(jù)零件的加工方法，在正常加工的情況下一般可以判根據(jù)零件的加工方法，在正常加工的情況下一般可以判斷出所加工出的表面粗糙度斷出所加工出的表面粗糙度RaRa值的大致范圍。各類加工方法值的大致范圍。各類加工方法對(duì)應(yīng)的表面粗糙度對(duì)應(yīng)的表面粗糙度RaRa值見值見表表4-34-3。下

9、一頁下一頁第三節(jié)第三節(jié) 表面粗糙度的選用表面粗糙度的選用選擇表面粗糙度數(shù)值時(shí)必須謹(jǐn)慎，特別是選擇表面粗糙度數(shù)值時(shí)必須謹(jǐn)慎，特別是RaRa值較小時(shí)更應(yīng)注值較小時(shí)更應(yīng)注意。若取的太小，加工困難，使成本增加意。若取的太小，加工困難，使成本增加;如取得過大，則難如取得過大，則難以滿足設(shè)計(jì)要求，影響產(chǎn)品質(zhì)量。以滿足設(shè)計(jì)要求，影響產(chǎn)品質(zhì)量。上一頁上一頁返返 回回第四節(jié)第四節(jié) 表面粗糙度的符號(hào)代號(hào)及其表面粗糙度的符號(hào)代號(hào)及其注法注法一、表面粗糙度的符號(hào)一、表面粗糙度的符號(hào)表面粗糙度的符號(hào)及說明見表面粗糙度的符號(hào)及說明見表表4-4 4-4。國標(biāo)規(guī)定，有關(guān)表面粗糙度的各項(xiàng)規(guī)定按功能要求給定，并國標(biāo)規(guī)定，有關(guān)表面

10、粗糙度的各項(xiàng)規(guī)定按功能要求給定，并注在符號(hào)中相應(yīng)的位置。若僅表示需要加工注在符號(hào)中相應(yīng)的位置。若僅表示需要加工(采用去除材料的采用去除材料的方法或不去除材料的方法方法或不去除材料的方法)，但對(duì)表面粗糙度的其他規(guī)定沒有，但對(duì)表面粗糙度的其他規(guī)定沒有要求時(shí)，允許只注表面粗糙度符號(hào)。要求時(shí)，允許只注表面粗糙度符號(hào)。二、表面粗糙度代號(hào)二、表面粗糙度代號(hào)在表面粗糙度符號(hào)的基礎(chǔ)上，注出表面粗糙度符號(hào)數(shù)值及其在表面粗糙度符號(hào)的基礎(chǔ)上，注出表面粗糙度符號(hào)數(shù)值及其有關(guān)的規(guī)定項(xiàng)目后就形成了表面粗糙度代號(hào)。表面粗糙度數(shù)有關(guān)的規(guī)定項(xiàng)目后就形成了表面粗糙度代號(hào)。表面粗糙度數(shù)值及其有關(guān)的規(guī)定在符號(hào)中注寫的位置，如值及其有

11、關(guān)的規(guī)定在符號(hào)中注寫的位置，如圖圖4-64-6所示。所示。下一頁下一頁第四節(jié)第四節(jié) 表面粗糙度的符號(hào)代號(hào)及其表面粗糙度的符號(hào)代號(hào)及其注法注法1.1.表面粗糙度高度參數(shù)表面粗糙度高度參數(shù)特征參數(shù)特征參數(shù)RaRa的表面粗糙度代號(hào)標(biāo)注見的表面粗糙度代號(hào)標(biāo)注見表表4-54-5。表面粗糙度高度參數(shù)表面粗糙度高度參數(shù)Ra,Ra,RyRy,RzRz在代號(hào)中用數(shù)值標(biāo)注時(shí)，在代號(hào)中用數(shù)值標(biāo)注時(shí)，除參數(shù)代號(hào)除參數(shù)代號(hào)RaRa可省略外其余在參數(shù)值前需注出相應(yīng)的參數(shù)代可省略外其余在參數(shù)值前需注出相應(yīng)的參數(shù)代號(hào)。號(hào)。2.2.在圖樣上的標(biāo)注方法在圖樣上的標(biāo)注方法 (1)(1)表面粗糙度的代表面粗糙度的代符符號(hào)一般注在可見

12、輪廓線、尺寸號(hào)一般注在可見輪廓線、尺寸界限、引出線或它們的延長線上，也可以注在指引線上，如界限、引出線或它們的延長線上，也可以注在指引線上，如圖圖4-74-7(a)(a)所示所示;符號(hào)的尖端必須從材料外指向表面，且代號(hào)符號(hào)的尖端必須從材料外指向表面，且代號(hào)中數(shù)字及符號(hào)的方向都必須與尺寸數(shù)字方向一致，如中數(shù)字及符號(hào)的方向都必須與尺寸數(shù)字方向一致，如圖圖4-74-7(b)(b)所示。所示。下一頁下一頁上一頁上一頁第四節(jié)第四節(jié) 表面粗糙度的符號(hào)代號(hào)及其表面粗糙度的符號(hào)代號(hào)及其注法注法 (2)(2)當(dāng)零件表面加工有特殊要求時(shí)，采用長邊帶橫線的表面當(dāng)零件表面加工有特殊要求時(shí)，采用長邊帶橫線的表面粗糙度符

13、號(hào)，加工方法注寫在橫線上，帶有橫線的表面粗糙粗糙度符號(hào)，加工方法注寫在橫線上，帶有橫線的表面粗糙度符號(hào)應(yīng)按度符號(hào)應(yīng)按圖圖4-84-8所示的規(guī)定標(biāo)注。所示的規(guī)定標(biāo)注。(3)(3)在同一圖樣上，同一表面一般只標(biāo)注一次代在同一圖樣上，同一表面一般只標(biāo)注一次代 符符 號(hào)，號(hào)，并盡可能標(biāo)注在輪廓線上。當(dāng)?shù)胤姜M小或不便于標(biāo)注時(shí)，代并盡可能標(biāo)注在輪廓線上。當(dāng)?shù)胤姜M小或不便于標(biāo)注時(shí)，代 符符 號(hào)可以引出標(biāo)注。號(hào)可以引出標(biāo)注。當(dāng)零件的大部分表面具有相同的表面粗糙度要求時(shí)，對(duì)當(dāng)零件的大部分表面具有相同的表面粗糙度要求時(shí)，對(duì)其中使用最多的一種代其中使用最多的一種代 符符 號(hào)可以統(tǒng)一標(biāo)注在圖樣的右上角，號(hào)可以統(tǒng)一標(biāo)注

14、在圖樣的右上角，并加注并加注“其余其余”兩字，如兩字，如圖圖4-7 4-7 (a)(a)所示。所示。(4)(4)當(dāng)零件上所有表面的表面粗糙度要求相同時(shí)，其代當(dāng)零件上所有表面的表面粗糙度要求相同時(shí)，其代 符符 號(hào)可在圖樣的右上角統(tǒng)一標(biāo)注，如號(hào)可在圖樣的右上角統(tǒng)一標(biāo)注，如圖圖4-94-9所示。所示。上一頁上一頁返返 回回第五節(jié)第五節(jié) 表面粗糙度的測(cè)量表面粗糙度的測(cè)量一、目測(cè)檢查一、目測(cè)檢查 當(dāng)工件表面粗糙度比規(guī)定的粗糙度明顯好或不好時(shí)，不當(dāng)工件表面粗糙度比規(guī)定的粗糙度明顯好或不好時(shí)，不需用精確的方法檢驗(yàn)。工件表面存在著明顯影響表面功能的需用精確的方法檢驗(yàn)。工件表面存在著明顯影響表面功能的表面缺陷時(shí)

15、，選擇目測(cè)法檢驗(yàn)判定。通常表面缺陷時(shí)，選擇目測(cè)法檢驗(yàn)判定。通常Ra1.6 umRa1.6 um時(shí)目測(cè)。時(shí)目測(cè)。二、比較法二、比較法 比較法是將被測(cè)表面與表面粗糙度樣塊相比較來判斷工比較法是將被測(cè)表面與表面粗糙度樣塊相比較來判斷工件表面粗糙度是否合格的檢驗(yàn)方法。件表面粗糙度是否合格的檢驗(yàn)方法。比較時(shí)，可借助于放大鏡、比較顯微鏡等工具，以減少誤差，比較時(shí)，可借助于放大鏡、比較顯微鏡等工具，以減少誤差，提高準(zhǔn)確度。比較時(shí)，樣塊與被測(cè)表面的加工紋理方向保持提高準(zhǔn)確度。比較時(shí)，樣塊與被測(cè)表面的加工紋理方向保持一致。一致。Ral.6Ra0.4u mRal.6Ra0.4u m時(shí)用放大鏡，時(shí)用放大鏡，Ra0.

16、4umRa0.4um時(shí)用比較顯微時(shí)用比較顯微鏡。鏡。下一頁下一頁第五節(jié)第五節(jié) 表面粗糙度的測(cè)量表面粗糙度的測(cè)量比較法簡單易行，適合車間于車間現(xiàn)場測(cè)量，常用于中等或比較法簡單易行，適合車間于車間現(xiàn)場測(cè)量，常用于中等或較粗糙表面的測(cè)量。由于其評(píng)定的可靠性在很大程度上取決較粗糙表面的測(cè)量。由于其評(píng)定的可靠性在很大程度上取決于檢驗(yàn)人員的經(jīng)驗(yàn)，因而主要用于評(píng)定表面粗糙度要求不很于檢驗(yàn)人員的經(jīng)驗(yàn)，因而主要用于評(píng)定表面粗糙度要求不很嚴(yán)格的表面。嚴(yán)格的表面。三、光切法三、光切法光切法是利用光切法是利用“光切原理光切原理”，借助于雙管顯微鏡來測(cè)量表面，借助于雙管顯微鏡來測(cè)量表面粗糙度的方法。粗糙度的方法。下一頁

17、下一頁上一頁上一頁第五節(jié)第五節(jié) 表面粗糙度的測(cè)量表面粗糙度的測(cè)量四、感觸法四、感觸法感觸法感觸法(又稱針描法或輪廓法又稱針描法或輪廓法)測(cè)量表面粗糙度值原理測(cè)量表面粗糙度值原理:是利用是利用傳感器端部的金剛石觸針直接在被測(cè)表面上輕輕劃過，被測(cè)傳感器端部的金剛石觸針直接在被測(cè)表面上輕輕劃過，被測(cè)表面的微觀不平度使觸針在垂直于表面輪廓方向上產(chǎn)生上、表面的微觀不平度使觸針在垂直于表面輪廓方向上產(chǎn)生上、下移動(dòng)。儀器通過傳感器，將這種移動(dòng)轉(zhuǎn)換為電量變化，再下移動(dòng)。儀器通過傳感器，將這種移動(dòng)轉(zhuǎn)換為電量變化，再經(jīng)濾波器將表面輪廓上屬于形狀誤差和波度的部分濾去，留經(jīng)濾波器將表面輪廓上屬于形狀誤差和波度的部分濾

18、去，留下屬于表面粗糙度的輪廓曲線信號(hào)送入放大器，在記錄裝置下屬于表面粗糙度的輪廓曲線信號(hào)送入放大器，在記錄裝置上得到實(shí)際輪廓的放大圖，可直接從儀器指示表上得到上得到實(shí)際輪廓的放大圖，可直接從儀器指示表上得到Ra值值或其他參數(shù)值。或其他參數(shù)值。五、干涉法五、干涉法干涉法是利用光學(xué)干涉原理來測(cè)量表面粗糙度的方法，常用干涉法是利用光學(xué)干涉原理來測(cè)量表面粗糙度的方法，常用的儀器為干涉顯微鏡，其測(cè)量原理如圖的儀器為干涉顯微鏡，其測(cè)量原理如圖4-13所示。所示。上一頁上一頁返返 回回圖圖4-1 零件實(shí)際表面的幾何誤差零件實(shí)際表面的幾何誤差返返 回回表表4-2表面粗糙度的表面特征及應(yīng)用表面粗糙度的表面特征及

19、應(yīng)用舉例舉例下一頁下一頁表表4-2表面粗糙度的表面特征及應(yīng)用表面粗糙度的表面特征及應(yīng)用舉例舉例返返 回回上一頁上一頁表表4-3 各類加工方法對(duì)應(yīng)的表面粗各類加工方法對(duì)應(yīng)的表面粗糙度糙度Ra下一頁下一頁表表4-3 各類加工方法對(duì)應(yīng)的表面粗各類加工方法對(duì)應(yīng)的表面粗糙度糙度Ra返返 回回上一頁上一頁表表4-4 表面粗糙度符號(hào)及意義表面粗糙度符號(hào)及意義返返 回回圖圖4-6 表面粗糙度代號(hào)表面粗糙度代號(hào)返返 回回表表4-5 表面粗糙度高度參數(shù)標(biāo)注示表面粗糙度高度參數(shù)標(biāo)注示例及意義例及意義返返 回回圖圖4-7 轟面粗糙磨代號(hào)存圖樣的標(biāo)轟面粗糙磨代號(hào)存圖樣的標(biāo)件件返返 回回圖圖4-8 帶橫線的表面粗糙度符號(hào)標(biāo)帶橫線的表面粗糙度符號(hào)標(biāo)注注返返 回回圖圖4-9 4-9 表面粗糙度代號(hào)的統(tǒng)一標(biāo)注表面粗糙度代號(hào)的統(tǒng)一標(biāo)注返返 回回圖圖4-13 干涉顯微鏡干涉顯微鏡返返 回回