CH表面粗糙學習教案

1、第五章 表面(biomin)粗糙度1. 表面(biomin)粗糙度的評定 2. 表面(biomin)粗糙度的選擇及其標注 3. 表面(biomin)粗糙度的測量第1頁/共58頁第一頁，共59頁。第2頁/共58頁第二頁，共59頁。 切削加工的零件，不僅有尺寸精度和形位公差(gngch)的要求，而且有表面質(zhì)量的要求。表面質(zhì)量影響零件的使用性能。表面粗糙度就是用來衡量零件表面質(zhì)量的。第3頁/共58頁第三頁，共59頁。 零件被加工表面上的微觀的幾何(j h)(j h)形狀誤差稱為表面粗糙度，又稱微觀不平度。1 1）表面粗糙度產(chǎn)生的原因 在切削加工過程中，刀具和被加工表面間的相對運動軌跡（即刀痕）、刀具

2、和被加工表面間的摩擦、切削過程中切屑分離時表層金屬材料的塑性變形以及工藝(gngy)(gngy)系統(tǒng)的高頻振動。2 2）表面粗糙度與表面波度、形狀誤差的區(qū)別 波距小于1mm1mm的屬于表面粗糙度；波距在110mm110mm的屬于表面波度；波距大于10mm10mm的屬于形狀誤差。波距與波幅h h的比值小于4040時屬于表面粗糙度；比值在401000401000時屬于表面波度；比值大于10001000時屬于形狀誤差。如圖所示 第4頁/共58頁第四頁，共59頁。表面(biomin)實際輪廓表面(biomin)粗糙度表面波度形狀(xngzhun)誤差第5頁/共58頁第五頁，共59頁。2 表面粗糙度對零

3、件(ln jin)使用性能的影響 表面的凹凸不平使兩表面接觸(jich)(jich)時實際接觸(jich)(jich)面積減小，接觸(jich)(jich)部分壓力增加。表面越粗糙，接觸(jich)(jich)面積越小，壓力越大，接觸(jich)(jich)變形越大，摩擦阻力也增加，磨損也越快。 實際(shj)接觸面1）影響兩接觸表面間的摩擦、磨損和接觸變形第6頁/共58頁第六頁，共59頁。2）影響(yngxing)配合性質(zhì) 表面粗糙(cco)使間隙配合，間隙增大；過盈配合的過盈減小；過渡配合變松。 3）影響疲勞(plo)強度 表面微觀不平度的凹痕越深，其底部曲率半徑越小，則應力集中越嚴重，零

4、件疲勞(plo)損壞的可能性越大，疲勞(plo)強度就越低。 4）影響耐腐蝕性 腐蝕介質(zhì)在表面凹谷聚集，不易清除，產(chǎn)生金屬腐蝕。表面越粗糙，凹谷越深，谷底越尖，零件抗腐蝕能力越差。 此外，表面粗糙度對零件結(jié)合面的密封性能、表面反射能力和外觀質(zhì)量等都有影響。 第7頁/共58頁第七頁，共59頁。1 1實際輪廓 平面(pngmin)(pngmin)與實際表面相交所得的輪廓線為實際輪廓。（分為橫向輪廓(lnku)和縱向輪廓(lnku)）第8頁/共58頁第八頁，共59頁。第9頁/共58頁第九頁，共59頁。第10頁/共58頁第十頁，共59頁。2、取樣(qyng)長度 l (lr) 取樣長度是指用于判別被評

5、定輪廓的不規(guī)則特征的一段基準線長度。為了(wi le)(wi le)限制和削弱表面波度對表面粗糙度測量結(jié)果的影響，至少包含5 5個以上輪廓峰和谷。 取樣(qyng)(qyng)長度和評定長度 第11頁/共58頁第十一頁，共59頁。 為了充分合理地反映表面的特性，通常取幾個取樣長度(chngd)(chngd)來評定表面粗糙度，一般 ln ln =5l=5l。 第12頁/共58頁第十二頁，共59頁。第13頁/共58頁第十三頁，共59頁。4、基準線 用以測量(cling)或評定表面粗糙度數(shù)值大小的一條參考線稱為基準線，基準線通常有輪廓最小二乘中線和輪廓算術平均中線兩種。 （1 1） 輪廓最小二乘中線

6、（簡稱中線） 在取樣長度(chngd)(chngd)范圍內(nèi)，實際被測輪廓線上的各點至一條假想線的距離的平方和為最小，即 =Min =Min，這條假想線就是最小二乘中線（圖a a中的 O1O1 O1O1 和 O2O2 O2O2 ）。 2iy第14頁/共58頁第十四頁，共59頁。 在取樣長度內(nèi)，由一條假想線將實際輪廓分成上、下在取樣長度內(nèi)，由一條假想線將實際輪廓分成上、下兩部分兩部分(b fen)，而且使上部分，而且使上部分(b fen)面積之和等于下部分面積之和等于下部分(b fen)面積之和，即面積之和，即 。這條假想線就是輪廓算術平均中線（圖。這條假想線就是輪廓算術平均中線（圖b中中的的 O

7、1O1 和和 O2O2 ）。）。iiFF 在輪廓圖形上確定最小二乘中線的位置比較困難，在實際工作中可用算術平均中線代替最小二乘中線，兩者相差(xin ch)(xin ch)不大. . 第15頁/共58頁第十五頁，共59頁。三、表面粗糙度的評定(pngdng)參數(shù) 1.高度特征參數(shù)(cnsh)主參數(shù)(cnsh)（1）輪廓算術平均偏差R a 在取樣長度內(nèi)，被測表面輪廓上各點至基準線距離Yi的絕對值的平均值（如圖）。 式中：y(x)表面輪廓上點到基準線的距離； yi表面輪廓上第i個點到基準線的距離； l取樣(qyng)長度； n取樣(qyng)數(shù)。 公式表示為或近似為 dxxylRla01niiay

8、nR11第16頁/共58頁第十六頁，共59頁。 輪廓算術平均偏差 R a R a 較全面地反映表面粗糙度的高度特征，概念清楚，檢測方便(fngbin)(fngbin)，為當前世界各國普遍采用。 輪廓(lnku)算術平均偏差第17頁/共58頁第十七頁，共59頁。（2 2）微觀不平度(pn d)(pn d)十點高度 R z R z 在取樣長度內(nèi)，被測實際輪廓(lnku)(lnku)上5 5個最大輪廓(lnku)(lnku)峰高的平均值與5 5個最大輪廓(lnku)(lnku)谷深的平均值之和（如圖）。式中；Ypi第i個最大輪廓(lnku)峰高； Yvi第i個最大輪廓(lnku)谷深，谷深不取成負值

9、。 在取樣長度內(nèi)，輪廓的峰頂線與輪廓谷底線之間的距離（如圖）。 公式表示為515151iivipizyyR第18頁/共58頁第十八頁，共59頁。 輪廓峰頂線和輪廓谷底線，分別指在取樣長度l l內(nèi)，平行于基準線且通過(tnggu)(tnggu)輪廓最高點和最低點的直線。 高度(god)特征參數(shù) 公式(gngsh)表示為maxmaxvpyyyR第19頁/共58頁第十九頁，共59頁。2.間距(jin j)特征參數(shù)附加參數(shù) （1 1） 輪廓微觀不平度的平均間距 S m S m 在取樣(qyng)(qyng)長度內(nèi)輪廓微觀不平度間距Smi Smi 的平均值（如圖）。所謂輪廓微觀不平度的間距SmiSmi是

10、指輪廓峰和相鄰的輪廓谷在中線上的一段長度。 （2 2）輪廓的單峰平均間距S S 在取樣長度內(nèi)輪廓的單峰間距 Si Si 的算術(sunsh)(sunsh)平均值（如圖）。所謂輪廓單峰間距SiSi是指兩相鄰單峰的最高點之間距離投影在中線上的長度。 nimimSnS11niiSS121第20頁/共58頁第二十頁，共59頁。式中：n輪廓(lnku)單峰的個數(shù) 第i個輪廓(lnku)單峰間距。 第21頁/共58頁第二十一頁，共59頁。 輪廓的支承長度(chngd)(chngd)率 tp tp： 在取樣長度(chngd)(chngd)內(nèi)，一平行于基準線的直線從峰頂線向下移到某一水平位置時，與輪廓相截所得

11、到的各段截線長度(chngd)bi(chngd)bi之和與取樣長度(chngd)l(chngd)l之比，如圖所示。 輪廓(lnku)(lnku)支承長度 第22頁/共58頁第二十二頁，共59頁。 表面粗糙度的評定參數(shù)值已經(jīng)標準化，設計時應根據(jù)國家標準規(guī)定的參數(shù)值系列選取。國家標準GB GB /T10311995/T10311995要求(yoqi)(yoqi)優(yōu)先選用基本系列值 。 輪廓算術(sunsh)平均偏差Ra的數(shù)值 (m ）第23頁/共58頁第二十三頁，共59頁。一、 表面(biomin)粗糙度符號第24頁/共58頁第二十四頁，共59頁。表面粗糙度代號注法表面粗糙度代號注法 a1 a1、

12、a2a2粗糙度高度參數(shù)代號及其數(shù)值，單位粗糙度高度參數(shù)代號及其數(shù)值，單位(dnwi)(dnwi)為為mm b b加工方法、鍍覆、涂覆、表面處理或其他說明等加工方法、鍍覆、涂覆、表面處理或其他說明等 c c取樣長度（單位取樣長度（單位(dnwi)(dnwi)為為mmmm）或波紋度（單位）或波紋度（單位(dnwi)(dnwi)為為mm） d d加工紋理方向符號加工紋理方向符號 e e加工余量，單位加工余量，單位(dnwi)(dnwi)為為mmmm f f粗糙度間距參數(shù)值（單位粗糙度間距參數(shù)值（單位(dnwi)(dnwi)為為mmmm）或輪廓支承長度率）或輪廓支承長度率第25頁/共58頁第二十五頁，

13、共59頁。第26頁/共58頁第二十六頁，共59頁。第27頁/共58頁第二十七頁，共59頁。第28頁/共58頁第二十八頁，共59頁。第29頁/共58頁第二十九頁，共59頁。第30頁/共58頁第三十頁，共59頁。三、表面粗糙度符號、代號(diho)在圖樣上的標注 表面(biomin)粗糙度代號注法 第31頁/共58頁第三十一頁，共59頁。 表面(biomin)粗糙度標注示例 當零件的大部分表面(biomin)具有相同的表面(biomin)粗糙度要求時，對其中使用最多的一種符號、代號可以統(tǒng)一注在圖樣的右上角，并加注“其余”兩字。第32頁/共58頁第三十二頁，共59頁。 當零件的所有表面具有相同當零件

14、的所有表面具有相同(xin tn)(xin tn)的表面粗的表面粗糙度要求時，其標注如圖所示。糙度要求時，其標注如圖所示。第33頁/共58頁第三十三頁，共59頁。 齒輪(chln)、花鍵表面粗糙度標注示例第34頁/共58頁第三十四頁，共59頁。第35頁/共58頁第三十五頁，共59頁。第36頁/共58頁第三十六頁，共59頁。輸出軸上形位公差、表面粗糙度標注(bio zh)示例第37頁/共58頁第三十七頁，共59頁。四、新舊國標的對照 由于舊國標宣貫使用的時間比較長,在年長的工程技術人員和工人中,對舊國標中的表面光潔度印象較深,為了幫助對照記憶,介紹一種簡單的方法: 舊國標的5相當于新國標的Ra3

15、.2(第一系列值可以當成3+2=5記憶),記住這一對應值后, Ra值只需向上乘2、向下除2，即可推出新國標所對應的相鄰舊國標的各級( j)符號。例6相當于；3相當于。或直接記1相當于Ra50。第38頁/共58頁第三十八頁，共59頁。五、表面(biomin)粗糙度的選擇1、表面粗糙度的選擇(xunz) 主要包括表面粗糙度評定參數(shù)及參數(shù)值的選擇(xunz) 零件表面粗糙度選擇是否恰當不僅影響產(chǎn)品的使用性能，而且也直接(zhji)關系到零件的加工工藝和制造成本。首先滿足使用性能要求，其次兼顧經(jīng)濟性。即在滿足使用要求的前題下，盡可能降低表面粗糙度要求，放大表面粗糙度允許值。 具體選用時多用類比法來確定

16、具體選用時多用類比法來確定粗糙度的參數(shù)值。粗糙度的參數(shù)值。第39頁/共58頁第三十九頁，共59頁。第40頁/共58頁第四十頁，共59頁。第41頁/共58頁第四十一頁，共59頁。 按類比法選擇表面粗糙度參數(shù)值時，可先根據(jù)經(jīng)驗資料初步選定表面粗糙度參數(shù)值，然后再對比工作條件(tiojin)作適當調(diào)整。調(diào)整時主要考慮以下幾點：1 1）同一零件上，工作表面的粗糙度值應比非工作表面小。2)2)摩擦(mc)(mc)表面的粗糙度值應比非摩擦(mc)(mc)表面小。滾動摩擦(mc)(mc)表面比滑動摩擦(mc)(mc)表面的粗糙度值要小；對有相對運動的工件表面，運動速度愈高，其粗糙度值也應愈小。3)3)單位面

17、積壓力大或受交變應力作用的重要零件的圓角、溝槽表面粗糙度值應選小值。4)4)配合性質(zhì)要求越穩(wěn)定，表面粗糙度值應越小。配合性質(zhì)相同時，尺寸愈小的結(jié)合面，表面粗糙度值也應越小。同一精度等級，小尺寸比大尺寸、軸比孔的表面粗糙度值要小。第42頁/共58頁第四十二頁，共59頁。 7)表面粗糙度值一般應與尺寸公差、形位公差相適應。通常，零件(ln jin)的尺寸公差、形位公差要求高時，表面粗糙度值應較小。但實際生產(chǎn)中也有這樣的情況，尺寸公差、形位公差值較大，而表面粗糙度值卻要求很小，如機床的手柄或手輪的表面，因此它們之間并不存在確定的函數(shù)關系。 6 6）標準已對表面粗糙度要求做出規(guī)定（如與滾動軸承配合的軸

18、頸和外殼孔、鍵槽、各級精度齒輪(chln)(chln)的主要表面），則應按標準規(guī)定的表面粗糙度參數(shù)值選用。 5 5）防腐性、密封性要求高，外表美觀等表面的粗糙度值應較小。第43頁/共58頁第四十三頁，共59頁。第44頁/共58頁第四十四頁，共59頁。第45頁/共58頁第四十五頁，共59頁。 表面(biomin)粗糙度常用的檢測方法有：比較法、光切法、干涉法、針描法、印模法。比較法簡單易行，適于在車間使用。缺點是評定結(jié)果的可靠性很大程度上取決于檢測人員的經(jīng)驗。比較法僅適用于評定表面粗糙度要求不高的工件。 比較時，可用肉眼觀察、手動觸摸，也可借助顯微鏡、放大鏡。所用粗糙度樣板的材料、形狀及加工方法

19、應盡可能與被測表面一致。 第46頁/共58頁第四十六頁，共59頁。第47頁/共58頁第四十七頁，共59頁。光切顯微鏡主要用于測定RzRz和RyRy，測量范圍一般為0.560m0.560m。適宜測量車、銑、刨或其他類似加工方法(fngf)(fngf)所加工的零件平面和外圓表面 。第48頁/共58頁第四十八頁，共59頁。cos45Khcos4511hh第49頁/共58頁第四十九頁，共59頁。第50頁/共58頁第五十頁，共59頁。干涉(gnsh)原理光源1發(fā)出的光線經(jīng)聚光鏡2和反光鏡3轉(zhuǎn)向，通過光闌4、5、聚光鏡6投射到分光鏡7上，通過分光鏡7的半透半反膜后分成兩束。一束光透過分光鏡7，經(jīng)補償鏡8、物鏡9射至被測表面P2，再由P2反射經(jīng)原光路返回，再經(jīng)分光鏡7反射向目鏡14。另一束光經(jīng)分光鏡7反射，經(jīng)濾光片17、物鏡10射至參考鏡P1，再由P1反射回來，透過分光鏡射向目鏡14。兩束光在目鏡14的焦平面上相遇疊加。由于被測表面粗糙不平，所以這兩路光束相遇后形成與其相應的起伏不平的干涉條紋，如圖6-20所示。 第51頁/共58頁第五十一頁，共59頁