精度設(shè)計(jì)與質(zhì)量控制基礎(chǔ) 第3章 表面粗糙度課件

第三章表面粗糙度表面粗糙度與微觀表面質(zhì)量表面粗糙度國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)介紹表面粗糙度的選擇與應(yīng)用表面粗糙度的測(cè)量§3.1表面粗糙度與微觀表面質(zhì)量由于切削過(guò)程中的：刀痕切屑分離時(shí)的塑性變形刀具和被加工表面間的摩擦工藝系統(tǒng)中的高頻振動(dòng)等。1、產(chǎn)生的原因及定義：加工表面上留下的凸凹不平的痕跡，這些痕跡是由許多微小的凸峰和凹谷組成的，其微小峰谷的高低以及細(xì)密程度構(gòu)成的微觀幾何形狀特性稱為表面粗糙度。2、表面粗糙度、表面波紋度、形狀誤差的劃分(1)波距小于1mm，屬于微觀幾何形狀誤差——表面粗糙度。(2)波距10mm以上的且不呈明顯周期性變化的——宏觀的幾何形狀誤差。(3)波距介于1～10mm的并呈周期性變化的——表面波紋度。4、國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的演變1983年稱表面粗糙度GB1031-68GB131-74GB3505-83術(shù)語(yǔ)定義及參數(shù)GB1031-83參數(shù)及其數(shù)值GB131-83表面粗糙度代號(hào)及其注法

GB/T3505-2000GB/T1031-1995GB/T131-1993表面光潔度GB6060.1-85表面粗糙度比較樣塊鑄造表面；GB6060.2-85表面粗糙度比較樣塊磨、車、鏜、銑、插及刨加工表面；GB6060.3-86表面粗糙度比較樣塊電火花加工表面；GB6060.4-87表面粗糙度比較樣塊拋光加工表面；BG6060.5-88表面粗糙度比較樣塊(噴)丸、噴砂加工表面；GB6061-85輪廓法測(cè)量表面粗糙度的儀器-術(shù)語(yǔ)；GB6062-85輪廓法觸針式表面粗糙度測(cè)量?jī)x—輪廓記錄儀及中級(jí)制輪廓計(jì)；GB10610—89觸針式儀器測(cè)量表面粗糙度的規(guī)則和方法；GB/T12472—2003木制件表面粗糙度參數(shù)及其數(shù)值§3.2表面粗糙度GB介紹一、主要術(shù)語(yǔ)及定義1.取樣長(zhǎng)度l定義：評(píng)定表面粗糙度所規(guī)定的一段基準(zhǔn)線長(zhǎng)度，它在輪廓總的走向上量取。作用：為了限制和減弱表面波紋度對(duì)表面粗糙測(cè)量結(jié)果的影響。取法：一般在一個(gè)取樣長(zhǎng)度內(nèi)應(yīng)包含５個(gè)以上的波峰和波谷。2、評(píng)定長(zhǎng)度ln定義：在評(píng)定或測(cè)量表面輪廓時(shí)所必需的一段長(zhǎng)度。作用：反映加工表面的不均勻性。取法：

最小的評(píng)定長(zhǎng)度等于取樣長(zhǎng)度；由5個(gè)連續(xù)取樣長(zhǎng)度構(gòu)成的評(píng)定長(zhǎng)度為標(biāo)準(zhǔn)的評(píng)定長(zhǎng)度。一、主要術(shù)語(yǔ)及定義（2）3、輪廓中線m定義：評(píng)定表面粗糙度數(shù)值的基準(zhǔn)線。有以下兩種：（1）輪廓最小二乘中線m：在取樣長(zhǎng)度內(nèi)，使輪廓線上各點(diǎn)的輪廓偏距的平方和為最小的線。即：（2）輪廓算術(shù)平均中線m：在取樣長(zhǎng)度內(nèi)，將實(shí)際輪廓?jiǎng)澐稚舷聝刹糠?，且使上下面積相等的直線。即：F1+F3+…+F2n-1=F2+F4+…+F2n一、術(shù)語(yǔ)及定義（3）1、輪廓算術(shù)平均偏差Ra定義：在取樣長(zhǎng)度內(nèi)，被測(cè)實(shí)際輪廓上各點(diǎn)至輪廓中線距離絕對(duì)值的算術(shù)平均值，即或3、輪廓最大高度Ｒy定義：

在取樣長(zhǎng)度內(nèi)，輪廓的峰頂線和谷底線之間的距離。Ry=︱ypmax︱+︱yvmax︱Ry5、輪廓單峰平均間距S定義：在取樣長(zhǎng)度內(nèi)，輪廓單峰Si間距的平均值。所謂Si是指兩相鄰單峰的最高點(diǎn)之間沿中線方向上的距離。6、輪廓支承長(zhǎng)度率tP定義：在取樣長(zhǎng)度內(nèi)，一平行于中線且與峰頂線相距為C的線與輪廓峰相截所得到的各段截線之和與取樣長(zhǎng)度之比。計(jì)算式如下：三、評(píng)定參數(shù)的數(shù)值規(guī)定及圖樣標(biāo)注1、評(píng)定參數(shù)的數(shù)值規(guī)定Ra0.0120.0250.050.10.20.40.81.63.26.312.52550100GB規(guī)定的表面粗糙度評(píng)定參數(shù)允許值為見(jiàn)表3-1～表3-4：RzRy0.0250.050.10.20.40.81.63.26.312.525501002004008001600Rz、Ry的補(bǔ)充系列0.0320.0400.0630.0800.1250.1600.250.320.500.631.001.252.02.54.05.08.010.016．0203240638012516025032050063010001250Ra的補(bǔ)充系列0.0080.0100.0160.0200.0320.0400.0630.0800.1250.1600.250.320.500.631.001.252.02.54.05.08.010162032406380表3-1表3-21、評(píng)定參數(shù)的數(shù)值規(guī)定（續(xù)）tp%1015202530405060708090RaμmRz、Ryμmlmmlnmm≥0.008～0.02>0.02~0.1>0.1~2.0>2.0~10.0>10.0~80.0≥0.025～0.10>0.10~0.50>0.50~10.0>10.0~50.0>50.0~3200.080.250.82.58.00.41.254.012.540.0表3-4選用tp時(shí)，必須同時(shí)給出輪廓水平截距C的數(shù)值。C值多用Ry百分?jǐn)?shù)表示。表3-5取樣長(zhǎng)度、評(píng)定長(zhǎng)度與評(píng)定參數(shù)的對(duì)應(yīng)關(guān)系若取樣長(zhǎng)度l按表3-5選定時(shí)，在圖樣上省略不標(biāo)，否則應(yīng)在圖樣上標(biāo)注出取樣長(zhǎng)度。2、表面粗糙度代號(hào)及標(biāo)注基本符號(hào)，表示表面可用任何方法獲得。僅適用于簡(jiǎn)化代號(hào)標(biāo)注。表示表面是用去除材料的方法獲得。如車、銑、鉆、磨、電火化加工等表示表面是用不去除材料的方法獲得。如鑄、鍛、沖壓、冷軌等表示所有表面具有相同的表面粗糙度要求(1)表面粗糙度的符號(hào)（2）Ra的標(biāo)注當(dāng)選用Ra時(shí)，可省略代號(hào)Ra，只注出Ra值。2、表面粗糙度代號(hào)及標(biāo)注（3）（3）Ry、Rz的標(biāo)注當(dāng)選用Ry、Rz時(shí)，需在允許值前加注Ry、Rz。用任何方法獲得的表面，Ry的上限值為3.2μm。用任何方法獲得的表面，Ry的最大值為3.2μm。用去除材料方法獲得的表面，Rz的上限值為6.3μm。用去除材料方法獲得的表面，Rz的最大值為3.2μm。用去除材料方法獲得的表面，Ra的上限值為3.2μm，Ry的上限值為12.5μm。用去除材料方法獲得的表面，Ra的最大值為3.2μm，Ry的最大值為12.5μm用去除材料方法獲得的表面，Rz的上限值為3.2μm，下限值為1.6μm。用去除材料方法獲得的表面粗糙度，Rz的最大值為3.2μm，最小值為1.6μm。Ry3.2Rz6.3Rz3.2Rz1.63.2Ry12.5Ry3.2maxRz6.3max

3.2maxRy12.5maxRz3.2maxRz1.6minRz6.32、表面粗糙度代號(hào)及標(biāo)注（4）（4）表面粗糙度的其它規(guī)定根據(jù)零件表面的功能需要和表面粗糙度高度參數(shù)值的測(cè)量要求等，還可以對(duì)表面粗糙度的標(biāo)注作出其它一些規(guī)定，包括l、S、Sm、tp、指定加工方法、加工紋理方向的控制和加工余量等。a1、a2表示粗糙度高度參數(shù)代號(hào)及數(shù)值μm

。b表示加工要求，鍍涂或其它表面處理。c表示取樣長(zhǎng)度（mm）或表面波紋度。d表示加工紋理方向符號(hào)e表示加工余量(mm).f表示粗糙度間距參數(shù)值(mm)或輪廓支承長(zhǎng)度率。2、表面粗糙度代號(hào)及標(biāo)注（6）表面粗糙度標(biāo)注方法示例在同一圖樣上，每一表面一般只標(biāo)注一次符號(hào)、代號(hào)。表面粗糙度符號(hào)、代號(hào)一般注在可見(jiàn)輪廓線、尺寸界線、引出線或它們的延長(zhǎng)線上。符號(hào)的尖端必須從材料外指向表面當(dāng)零件的大部分表面具有相同的表面粗糙度要求時(shí)，統(tǒng)一注在圖樣的右上角，并加“其余”二字§3.3表面粗糙度的選擇與應(yīng)用一、評(píng)定參數(shù)的選擇二、參數(shù)允許值的確定三、正確的圖樣標(biāo)注一、評(píng)定參數(shù)的選擇（2）對(duì)于某些不允許出現(xiàn)較大的加工痕跡的零件表面，以及對(duì)疲勞強(qiáng)度要求較高的表面，可以在選擇大Ra或Rz的時(shí)，加選Ry。對(duì)于儀表、軸承行業(yè)中的小零件，難以取得規(guī)定的取樣長(zhǎng)度,選用Ry。當(dāng)某些關(guān)鍵零件的主要表面有更多的功能要求時(shí),就需要選用Sm

、

S來(lái)控制微觀不平度橫向間距的細(xì)密度。在數(shù)值相同的情況下，對(duì)表面耐磨性有一定的要求時(shí)，需加選tp來(lái)進(jìn)一步控制和保證加工表面的質(zhì)量。表面粗糙度參數(shù)值的選擇原則是：在滿足零件表面功能要求的前提下，盡量選取較大的參數(shù)值（tp值反之）。具體選用時(shí)，采用類比法確定表面粗糙度參數(shù)值，再對(duì)比具體的工作條件做適當(dāng)?shù)恼{(diào)整，調(diào)整過(guò)程中應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：①同一零件上，工作表面比非工作表面粗糙度值?。?/p>

②

摩擦表面粗糙度要求高于非摩擦表面，滾動(dòng)摩擦表面高于滑動(dòng)摩擦表面，運(yùn)動(dòng)速度高、單位面積承受壓力大的表面粗糙度要求高些；二、參數(shù)值的確定方法（1）

③

承受交變載荷的表面及容易引起應(yīng)力集中的部分，粗糙度要求高些；

④

對(duì)配合性質(zhì)有穩(wěn)定可靠性要求的表面，粗糙度要求應(yīng)高些；

⑤配合性質(zhì)相同時(shí)，小尺寸比大尺寸、軸比孔的表面粗糙度要求要高些；⑥對(duì)特殊用途的零件，表面粗糙度參數(shù)值的選擇應(yīng)按照特殊要求考慮。二、參數(shù)值的確定方法（2）二、參數(shù)值的確定方法（3）若不考慮形狀公差，僅考慮尺寸公差與粗糙度之間的關(guān)系時(shí)，實(shí)驗(yàn)得出Ra與IT之間的關(guān)系為：Ra≤0.025IT若考慮過(guò)盈配合在壓入過(guò)程中，間隙配合在試云裝過(guò)程中，表面微觀不平度會(huì)碾平一些，則上式可寫(xiě)為：Ra≤0.04IT或Ra≤0.05IT選擇時(shí)，可利用上述關(guān)系式進(jìn)行參數(shù)值近似計(jì)算。三、應(yīng)用舉例例1：某齒輪減速器的軸與滾動(dòng)軸承配合的軸頸，基本尺寸的公差帶代號(hào)為φ65k6，試確定其表面粗糙度參數(shù)Ra的允許值。解：根據(jù)上述關(guān)系式，軸頸表面屬于重要表面，T≈0.５IT，則：Ra≤0.0４IT根據(jù)表1-6：IT6=19μmRa≤0.0４IT=0.04×19=0.76μm查表3-1知：Ra取0.8μm根據(jù)零件功能要求，如果不允許采用0.8μm，則可用補(bǔ)充系列值0.63μm三、應(yīng)用舉例例2、孔尺寸為φH7，T=0.6IT，試確定Ra、Rz解：IT7=25μmT=0.6IT有Ra≤0.05IT；Rz≤0.2ITRa≤0.05*25=0.75μm

Rz≤0.2*25=5.0μm從設(shè)計(jì)最大利益出發(fā)，選取此范圍內(nèi)最大允許值Ra=0.75Rz=5.0由表3-1和表3-2選取Ra=0.8（Ra=6.3）Rz=6.3（Rz=5.0）§3.4表面粗糙度的測(cè)量常用的表面粗糙度的測(cè)量方法有：比較法光切法干涉法針描法比較法--用表面粗糙度樣板測(cè)量比較法：將被測(cè)表面對(duì)照粗糙度樣板，用肉眼或借助于放大鏡，比較顯微鏡直接進(jìn)行比較，也可以用手觸摸，劃動(dòng)感覺(jué)來(lái)判斷被測(cè)表面的粗糙度。多用于車間，一般只用于評(píng)定表面粗糙度值較大的工件。光切法----用雙管顯微鏡測(cè)量雙管顯微鏡是應(yīng)用光切原理測(cè)量表面粗糙度的。雙管顯微鏡常用于測(cè)量Ra或Rz值，由于受到分辨率的限制，一般測(cè)量范圍為Rz＝1～80μm.雙管顯微鏡不但適用于測(cè)量車、銑、刨及其他類似加工方法的金屬表面，還可以用于測(cè)量木板、紙張、塑料、電鍍層等表面的微觀不平度。干涉法----用干涉顯微鏡測(cè)量利用光波干涉原理結(jié)合顯微系統(tǒng)來(lái)測(cè)量表面粗糙度的一種方法。常用來(lái)測(cè)量Rz的值，測(cè)量范圍一般為Rz＝0.025～0.8μm。干涉顯微鏡不僅適用于測(cè)量高反射率的金屬加工表面，也能測(cè)量低反射率的玻璃表面，但是主要是用于要求表面粗糙度參數(shù)值小的表面。針描法----用電動(dòng)輪廓儀測(cè)量針描法也稱觸針?lè)ǎ抢媒饎偸|針在被測(cè)表面上輕輕劃過(guò)，從而測(cè)出表面粗糙度Ra值的一