CH表面粗糙學(xué)習(xí)教案

1、第五章 表面(biomin)粗糙度1. 表面(biomin)粗糙度的評(píng)定 2. 表面(biomin)粗糙度的選擇及其標(biāo)注 3. 表面(biomin)粗糙度的測(cè)量第1頁(yè)/共58頁(yè)第一頁(yè)，共59頁(yè)。第2頁(yè)/共58頁(yè)第二頁(yè)，共59頁(yè)。 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(lái)衡量零件表面質(zhì)量的。第3頁(yè)/共58頁(yè)第三頁(yè)，共59頁(yè)。 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(guò)程中，刀具和被加工表面間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)軌跡（即刀痕）、刀具

2、和被加工表面間的摩擦、切削過(guò)程中切屑分離時(shí)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(dòng)。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(shí)屬于表面粗糙度；比值在401000401000時(shí)屬于表面波度；比值大于10001000時(shí)屬于形狀誤差。如圖所示 第4頁(yè)/共58頁(yè)第四頁(yè)，共59頁(yè)。表面(biomin)實(shí)際輪廓表面(biomin)粗糙度表面波度形狀(xngzhun)誤差第5頁(yè)/共58頁(yè)第五頁(yè)，共59頁(yè)。2 表面粗糙度對(duì)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(shí)實(shí)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(shí)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(yè)/共58頁(yè)第六頁(yè)，共59頁(yè)。2）影響(yngxing)配合性質(zhì) 表面粗糙(cco)使間隙配合，間隙增大；過(guò)盈配合的過(guò)盈減??；過(guò)渡配合變松。 3）影響疲勞(plo)強(qiáng)度 表面微觀不平度的凹痕越深，其底部曲率半徑越小，則應(yīng)力集中越嚴(yán)重，零

4、件疲勞(plo)損壞的可能性越大，疲勞(plo)強(qiáng)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(duì)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(yè)/共58頁(yè)第七頁(yè)，共59頁(yè)。1 1實(shí)際輪廓 平面(pngmin)(pngmin)與實(shí)際表面相交所得的輪廓線為實(shí)際輪廓。（分為橫向輪廓(lnku)和縱向輪廓(lnku)）第8頁(yè)/共58頁(yè)第八頁(yè)，共59頁(yè)。第9頁(yè)/共58頁(yè)第九頁(yè)，共59頁(yè)。第10頁(yè)/共58頁(yè)第十頁(yè)，共59頁(yè)。2、取樣(qyng)長(zhǎng)度 l (lr) 取樣長(zhǎng)度是指用于判別被評(píng)

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

6、（簡(jiǎn)稱中線） 在取樣長(zhǎng)度(chngd)(chngd)范圍內(nèi)，實(shí)際被測(cè)輪廓線上的各點(diǎn)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(yè)/共58頁(yè)第十四頁(yè)，共59頁(yè)。 在取樣長(zhǎng)度內(nèi)，由一條假想線將實(shí)際輪廓分成上、下在取樣長(zhǎng)度內(nèi)，由一條假想線將實(shí)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(shù)平均中線（圖。這條假想線就是輪廓算術(shù)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(shí)際工作中可用算術(shù)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(yè)/共58頁(yè)第十五頁(yè)，共59頁(yè)。三、表面粗糙度的評(píng)定(pngdng)參數(shù) 1.高度特征參數(shù)(cnsh)主參數(shù)(cnsh)（1）輪廓算術(shù)平均偏差R a 在取樣長(zhǎng)度內(nèi)，被測(cè)表面輪廓上各點(diǎn)至基準(zhǔn)線距離Yi的絕對(duì)值的平均值（如圖）。 式中：y(x)表面輪廓上點(diǎn)到基準(zhǔn)線的距離； yi表面輪廓上第i個(gè)點(diǎn)到基準(zhǔn)線的距離； l取樣(qyng)長(zhǎng)度； n取樣(qyng)數(shù)。 公式表示為或近似為 dxxylRla01niiay

8、nR11第16頁(yè)/共58頁(yè)第十六頁(yè)，共59頁(yè)。 輪廓算術(shù)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(cè)方便(fngbin)(fngbin)，為當(dāng)前世界各國(guó)普遍采用。 輪廓(lnku)算術(shù)平均偏差第17頁(yè)/共58頁(yè)第十七頁(yè)，共59頁(yè)。（2 2）微觀不平度(pn d)(pn d)十點(diǎn)高度 R z R z 在取樣長(zhǎng)度內(nèi)，被測(cè)實(shí)際輪廓(lnku)(lnku)上5 5個(gè)最大輪廓(lnku)(lnku)峰高的平均值與5 5個(gè)最大輪廓(lnku)(lnku)谷深的平均值之和（如圖）。式中；Ypi第i個(gè)最大輪廓(lnku)峰高； Yvi第i個(gè)最大輪廓(lnku)谷深，谷深不取成負(fù)值

9、。 在取樣長(zhǎng)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(yè)/共58頁(yè)第十八頁(yè)，共59頁(yè)。 輪廓峰頂線和輪廓谷底線，分別指在取樣長(zhǎng)度l l內(nèi)，平行于基準(zhǔn)線且通過(guò)(tnggu)(tnggu)輪廓最高點(diǎn)和最低點(diǎn)的直線。 高度(god)特征參數(shù) 公式(gngsh)表示為maxmaxvpyyyR第19頁(yè)/共58頁(yè)第十九頁(yè)，共59頁(yè)。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(zhǎng)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(zhǎng)度。 （2 2）輪廓的單峰平均間距S S 在取樣長(zhǎng)度內(nèi)輪廓的單峰間距 Si Si 的算術(shù)(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(diǎn)之間距離投影在中線上的長(zhǎng)度。 nimimSnS11niiSS121第20頁(yè)/共58頁(yè)第二十頁(yè)，共59頁(yè)。式中：n輪廓(lnku)單峰的個(gè)數(shù) 第i個(gè)輪廓(lnku)單峰間距。 第21頁(yè)/共58頁(yè)第二十一頁(yè)，共59頁(yè)。 輪廓的支承長(zhǎng)度(chngd)(chngd)率 tp tp： 在取樣長(zhǎng)度(chngd)(chngd)內(nèi)，一平行于基準(zhǔn)線的直線從峰頂線向下移到某一水平位置時(shí)，與輪廓相截所得

11、到的各段截線長(zhǎng)度(chngd)bi(chngd)bi之和與取樣長(zhǎng)度(chngd)l(chngd)l之比，如圖所示。 輪廓(lnku)(lnku)支承長(zhǎng)度 第22頁(yè)/共58頁(yè)第二十二頁(yè)，共59頁(yè)。 表面粗糙度的評(píng)定參數(shù)值已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)根據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的參數(shù)值系列選取。國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB GB /T10311995/T10311995要求(yoqi)(yoqi)優(yōu)先選用基本系列值 。 輪廓算術(shù)(sunsh)平均偏差Ra的數(shù)值 (m ）第23頁(yè)/共58頁(yè)第二十三頁(yè)，共59頁(yè)。一、 表面(biomin)粗糙度符號(hào)第24頁(yè)/共58頁(yè)第二十四頁(yè)，共59頁(yè)。表面粗糙度代號(hào)注法表面粗糙度代號(hào)注法 a1 a1、

12、a2a2粗糙度高度參數(shù)代號(hào)及其數(shù)值，單位粗糙度高度參數(shù)代號(hào)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(shuō)明等加工方法、鍍覆、涂覆、表面處理或其他說(shuō)明等 c c取樣長(zhǎng)度（單位取樣長(zhǎng)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(hào)加工紋理方向符號(hào) 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(zhǎng)度率）或輪廓支承長(zhǎng)度率第25頁(yè)/共58頁(yè)第二十五頁(yè)，

13、共59頁(yè)。第26頁(yè)/共58頁(yè)第二十六頁(yè)，共59頁(yè)。第27頁(yè)/共58頁(yè)第二十七頁(yè)，共59頁(yè)。第28頁(yè)/共58頁(yè)第二十八頁(yè)，共59頁(yè)。第29頁(yè)/共58頁(yè)第二十九頁(yè)，共59頁(yè)。第30頁(yè)/共58頁(yè)第三十頁(yè)，共59頁(yè)。三、表面粗糙度符號(hào)、代號(hào)(diho)在圖樣上的標(biāo)注 表面(biomin)粗糙度代號(hào)注法 第31頁(yè)/共58頁(yè)第三十一頁(yè)，共59頁(yè)。 表面(biomin)粗糙度標(biāo)注示例 當(dāng)零件的大部分表面(biomin)具有相同的表面(biomin)粗糙度要求時(shí)，對(duì)其中使用最多的一種符號(hào)、代號(hào)可以統(tǒng)一注在圖樣的右上角，并加注“其余”兩字。第32頁(yè)/共58頁(yè)第三十二頁(yè)，共59頁(yè)。 當(dāng)零件的所有表面具有相同當(dāng)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(shí)，其標(biāo)注如圖所示。糙度要求時(shí)，其標(biāo)注如圖所示。第33頁(yè)/共58頁(yè)第三十三頁(yè)，共59頁(yè)。 齒輪(chln)、花鍵表面粗糙度標(biāo)注示例第34頁(yè)/共58頁(yè)第三十四頁(yè)，共59頁(yè)。第35頁(yè)/共58頁(yè)第三十五頁(yè)，共59頁(yè)。第36頁(yè)/共58頁(yè)第三十六頁(yè)，共59頁(yè)。輸出軸上形位公差、表面粗糙度標(biāo)注(bio zh)示例第37頁(yè)/共58頁(yè)第三十七頁(yè)，共59頁(yè)。四、新舊國(guó)標(biāo)的對(duì)照 由于舊國(guó)標(biāo)宣貫使用的時(shí)間比較長(zhǎng),在年長(zhǎng)的工程技術(shù)人員和工人中,對(duì)舊國(guó)標(biāo)中的表面光潔度印象較深,為了幫助對(duì)照記憶,介紹一種簡(jiǎn)單的方法: 舊國(guó)標(biāo)的5相當(dāng)于新國(guó)標(biāo)的Ra3

15、.2(第一系列值可以當(dāng)成3+2=5記憶),記住這一對(duì)應(yīng)值后, Ra值只需向上乘2、向下除2，即可推出新國(guó)標(biāo)所對(duì)應(yīng)的相鄰舊國(guó)標(biāo)的各級(jí)( j)符號(hào)。例6相當(dāng)于；3相當(dāng)于?；蛑苯佑?相當(dāng)于Ra50。第38頁(yè)/共58頁(yè)第三十八頁(yè)，共59頁(yè)。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(píng)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(dāng)不僅影響產(chǎn)品的使用性能，而且也直接(zhji)關(guān)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(jì)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(shí)多用類比法來(lái)確定

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

17、積壓力大或受交變應(yīng)力作用的重要零件的圓角、溝槽表面粗糙度值應(yīng)選小值。4)4)配合性質(zhì)要求越穩(wěn)定，表面粗糙度值應(yīng)越小。配合性質(zhì)相同時(shí)，尺寸愈小的結(jié)合面，表面粗糙度值也應(yīng)越小。同一精度等級(jí)，小尺寸比大尺寸、軸比孔的表面粗糙度值要小。第42頁(yè)/共58頁(yè)第四十二頁(yè)，共59頁(yè)。 7)表面粗糙度值一般應(yīng)與尺寸公差、形位公差相適應(yīng)。通常，零件(ln jin)的尺寸公差、形位公差要求高時(shí)，表面粗糙度值應(yīng)較小。但實(shí)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(jī)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(guān)系。 6 6）標(biāo)準(zhǔn)已對(duì)表面粗糙度要求做出規(guī)定（如與滾動(dòng)軸承配合的軸

18、頸和外殼孔、鍵槽、各級(jí)精度齒輪(chln)(chln)的主要表面），則應(yīng)按標(biāo)準(zhǔn)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(yīng)較小。第43頁(yè)/共58頁(yè)第四十三頁(yè)，共59頁(yè)。第44頁(yè)/共58頁(yè)第四十四頁(yè)，共59頁(yè)。第45頁(yè)/共58頁(yè)第四十五頁(yè)，共59頁(yè)。 表面(biomin)粗糙度常用的檢測(cè)方法有：比較法、光切法、干涉法、針描法、印模法。比較法簡(jiǎn)單易行，適于在車間使用。缺點(diǎn)是評(píng)定結(jié)果的可靠性很大程度上取決于檢測(cè)人員的經(jīng)驗(yàn)。比較法僅適用于評(píng)定表面粗糙度要求不高的工件。 比較時(shí)，可用肉眼觀察、手動(dòng)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(yīng)盡可能與被測(cè)表面一致。 第46頁(yè)/共58頁(yè)第四十六頁(yè)，共59頁(yè)。第47頁(yè)/共58頁(yè)第四十七頁(yè)，共59頁(yè)。光切顯微鏡主要用于測(cè)定RzRz和RyRy，測(cè)量范圍一般為0.560m0.560m。適宜測(cè)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(yè)/共58頁(yè)第四十八頁(yè)，共59頁(yè)。cos45Khcos4511hh第49頁(yè)/共58頁(yè)第四十九頁(yè)，共59頁(yè)。第50頁(yè)/共58頁(yè)第五十頁(yè)，共59頁(yè)。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(guò)光闌4、5、聚光鏡6投射到分光鏡7上，通過(guò)分光鏡7的半透半反膜后分成兩束。一束光透過(guò)分光鏡7，經(jīng)補(bǔ)償鏡8、物鏡9射至被測(cè)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(lái)，透過(guò)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(cè)表面粗糙不平，所以這兩路光束相遇后形成與其相應(yīng)的起伏不平的干涉條紋，如圖6-20所示。 第51頁(yè)/共58頁(yè)第五十一頁(yè)，共59頁(yè)