第四章表面粗糙度与测量.ppt
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1、第四章 表面粗糙度与测量 经过机械加工或用其他加工方法获得的零件经过机械加工或用其他加工方法获得的零件表面,由于加工过程中的塑性变形、机床的高频表面,由于加工过程中的塑性变形、机床的高频振动以及刀具在加工表面留下的切削痕迹等原振动以及刀具在加工表面留下的切削痕迹等原因,零件的表面不可能是绝对光洁的。在零件加因,零件的表面不可能是绝对光洁的。在零件加工表面存在几何形状误差,其中一种是由较小间工表面存在几何形状误差,其中一种是由较小间距和微小峰谷形成的微观几何形状误差,即表面距和微小峰谷形成的微观几何形状误差,即表面粗糙度。表面粗糙度值越小,零件表面越光洁。粗糙度。表面粗糙度值越小,零件表面越光洁
2、。第一节第一节 概概 述述一、表面粗糙度形成一、表面粗糙度形成第四章第四章 表面粗糙度与测量表面粗糙度与测量第四章 表面粗糙度与测量 零件加工表面形成的几何形状误差除表面粗零件加工表面形成的几何形状误差除表面粗糙度外,还有形状误差(宏观几何形状误差)和表面糙度外,还有形状误差(宏观几何形状误差)和表面波度波度,表面波度:指加工表面周期性出现的不均匀性。波峰之间或波谷表面波度:指加工表面周期性出现的不均匀性。波峰之间或波谷之间有一个比较大的基本长度之间有一个比较大的基本长度,如图所示。如图所示。通常,按相邻两波峰或两波谷的波距来划分,通常,按相邻两波峰或两波谷的波距来划分,波距大于波距大于10
3、mm10 mm的属于形状误差;波距小于的属于形状误差;波距小于1mm1mm的属于的属于表面粗糙度;波距介于表面粗糙度;波距介于1 110 mm10 mm之间的属于表面波度。之间的属于表面波度。第四章 表面粗糙度与测量 表面实表面实际轮廓际轮廓表面粗表面粗糙度糙度表面表面波度波度形状形状误差误差第四章 表面粗糙度与测量 零件表面的几何形状误差零件表面的几何形状误差第四章 表面粗糙度与测量 二、表面粗糙度对零件使用性能的影响二、表面粗糙度对零件使用性能的影响1.1.对摩擦和磨损的影响对摩擦和磨损的影响相互接触的表面由于存在微观几何形状误差,相互接触的表面由于存在微观几何形状误差,只能在轮廓峰顶处接
4、触,实际有效接触面积减只能在轮廓峰顶处接触,实际有效接触面积减小,导致单位面积上压力增大,表面磨损加剧;小,导致单位面积上压力增大,表面磨损加剧;但过于光(即表面粗糙度值过小)的零件表面,但过于光(即表面粗糙度值过小)的零件表面,由于金属分子间的吸附作用,接触表面的润滑油由于金属分子间的吸附作用,接触表面的润滑油被挤掉形成干摩擦,也会使摩擦系数增大而加剧被挤掉形成干摩擦,也会使摩擦系数增大而加剧磨损。磨损。第四章 表面粗糙度与测量 2.2.配合性质配合性质 对于有配合要求的零件表面,由于相对运动对于有配合要求的零件表面,由于相对运动会导致微小的波峰磨损,从而影响配合性质。会导致微小的波峰磨损,
5、从而影响配合性质。间隙配合:零件粗糙表面的波峰会很快磨去,导间隙配合:零件粗糙表面的波峰会很快磨去,导致间隙增大,影响原有的配合功能。致间隙增大,影响原有的配合功能。过盈配合:在装配零件时会将波峰挤平填入波过盈配合:在装配零件时会将波峰挤平填入波谷,使实际有效过盈量减小,降低了联结强度。谷,使实际有效过盈量减小,降低了联结强度。过渡配合:零件会在使用和拆装过程中发生磨过渡配合:零件会在使用和拆装过程中发生磨损,使配合变松,降低了定位和导向的精度。损,使配合变松,降低了定位和导向的精度。第四章 表面粗糙度与测量 3 3对零件强度的影响对零件强度的影响 零件粗糙表面的波谷处,在交变载荷、重载荷零件
6、粗糙表面的波谷处,在交变载荷、重载荷作用下易引起应力集中,使抗疲劳强度降低。作用下易引起应力集中,使抗疲劳强度降低。4 4对耐腐蚀性的影响对耐腐蚀性的影响 由于腐蚀性气体或液体容易积存在波谷底部,由于腐蚀性气体或液体容易积存在波谷底部,腐蚀作用便从波谷向金属零件内部深入,造成锈腐蚀作用便从波谷向金属零件内部深入,造成锈蚀,因此零件表面越粗糙,波谷越深,腐蚀越严蚀,因此零件表面越粗糙,波谷越深,腐蚀越严重。重。5 5对结合面密封性的影响对结合面密封性的影响 粗糙表面结合时,两表面只在局部点上接触,粗糙表面结合时,两表面只在局部点上接触,中间有间隙,影响密封性。中间有间隙,影响密封性。第四章 表面
7、粗糙度与测量 我国现行的表面粗糙度标准有我国现行的表面粗糙度标准有产品几何产品几何技术规范表面结构技术规范表面结构 轮廓法轮廓法 表面结构的术语、表面结构的术语、定义及参数定义及参数(GB/T 35052000GB/T 35052000)、)、表面表面粗糙度粗糙度 参数及其数值参数及其数值(GB/T1031GB/T103119951995)、)、机械制图机械制图 表面粗糙度符号、代号表面粗糙度符号、代号及其注法及其注法(GB/T 1311993GB/T 1311993)。)。第二节第二节 表面粗糙度的评定标准表面粗糙度的评定标准第四章 表面粗糙度与测量 1 1实际轮廓实际轮廓平面与实际表面相交
8、所得的轮廓线为实际轮廓。平面与实际表面相交所得的轮廓线为实际轮廓。(分为横向轮廓和纵向轮廓)(分为横向轮廓和纵向轮廓)一、基本术语与定义一、基本术语与定义第四章 表面粗糙度与测量 横向实际轮廓横向实际轮廓:垂直于表面加工纹理的平面与表面相交所得的轮廓线。垂直于表面加工纹理的平面与表面相交所得的轮廓线。第四章 表面粗糙度与测量 纵向实际轮廓纵向实际轮廓 :平行于表面加工纹理的平面与表面相交所得的轮廓线。平行于表面加工纹理的平面与表面相交所得的轮廓线。第四章 表面粗糙度与测量 取样长度取样长度是指在轮廓总的走向上量取的用于测量或评定表面粗糙度所规是指在轮廓总的走向上量取的用于测量或评定表面粗糙度所
9、规定的一段基准线长度。规定和选择取样长度是为了限制和减弱其他的截面轮定的一段基准线长度。规定和选择取样长度是为了限制和减弱其他的截面轮廓形状误差,尤其是表面波纹对表面粗糙度测量结果的影响。廓形状误差,尤其是表面波纹对表面粗糙度测量结果的影响。表面越粗糙,取样长度应越大,取样长度范围内至少包含表面越粗糙,取样长度应越大,取样长度范围内至少包含5个微峰和个微峰和5个个微谷微谷。国家规定的取样长度国家规定的取样长度l见表见表5-1。2 2取样长度取样长度l l第四章 表面粗糙度与测量 指在评定轮廓表面所必须的一段长度。(即评定表面粗糙指在评定轮廓表面所必须的一段长度。(即评定表面粗糙度参数值的一段长
10、度)它可包括一个或几个取样长度。度参数值的一段长度)它可包括一个或几个取样长度。取标准评定长度取标准评定长度lnln5l5l。若被测表面比较均匀,可选。若被测表面比较均匀,可选lnln5l5l;若均匀性差,可选;若均匀性差,可选lnln5l5l。3 3评定长度评定长度lnln第四章 表面粗糙度与测量 第四章 表面粗糙度与测量 指具有几何轮廓形状并划分轮廓的基准线,在取样长指具有几何轮廓形状并划分轮廓的基准线,在取样长度内,使轮廓上各点到该基准线的距离的平方和为最小,度内,使轮廓上各点到该基准线的距离的平方和为最小,如图如图4-6所示。所示。4 4轮廓中线轮廓中线1 1)轮廓最小二乘中线)轮廓最
11、小二乘中线第四章 表面粗糙度与测量 2 2)轮廓算术平均中线轮廓算术平均中线 第四章 表面粗糙度与测量 二、表面粗糙度的评定参数及应用二、表面粗糙度的评定参数及应用(一)高度特性参数:(一)高度特性参数:1 1轮廓最大高度轮廓最大高度R Ry y 在一个取样长度范围内,最大轮廓峰高在一个取样长度范围内,最大轮廓峰高RpRp与最大轮廓谷深与最大轮廓谷深RvRv之和称之为轮廓最大高度,用符号之和称之为轮廓最大高度,用符号RyRy表示,表示,即即Ry=Rp+RvRy=Rp+Rv。RpRp,耐磨性,接触刚度;耐磨性,接触刚度;RvRv,疲劳强度,耐腐蚀性。,疲劳强度,耐腐蚀性。lRpRyRvYX轮廓最
12、大高度轮廓最大高度第四章 表面粗糙度与测量 2 2微观不平度十点高度微观不平度十点高度R Rz z 在取样长度在取样长度l l内,被测轮廓上内,被测轮廓上5 5个最大轮廓峰高个最大轮廓峰高y ypipi的的平均值和平均值和5 5个最大轮廓谷深个最大轮廓谷深y yvivi的平均值之和。的平均值之和。lyp1yp2yp3yp4yp5yv4yv1yv2yv3yv5YX第四章 表面粗糙度与测量 3 3轮廓算术平均偏差轮廓算术平均偏差R Ra a在取样长度在取样长度l内,轮廓上各点至基准内,轮廓上各点至基准线的距离线的距离yiyi的的绝对值的算术平绝对值的算术平均值。均值。近似为Raxynyiy1y2R
13、aRa参数能充分反映表面微观几何形状高度方面的特性,且所用测量仪参数能充分反映表面微观几何形状高度方面的特性,且所用测量仪器(轮廓仪)的测量方法比较简便,所以是普遍采用的评定参数。器(轮廓仪)的测量方法比较简便,所以是普遍采用的评定参数。第四章 表面粗糙度与测量 (二)与间距特征、形状特征有关的参数(二)与间距特征、形状特征有关的参数 。1 1间距特征参数间距特征参数S Sm m(1 1)轮廓微观不平度的平均间距轮廓微观不平度的平均间距SmSm SmSm 含有一个轮廓峰(与中线有交点)和相邻轮廓谷的一段中线含有一个轮廓峰(与中线有交点)和相邻轮廓谷的一段中线的长度。的长度。(2 2)轮廓单峰间
14、距平均间距轮廓单峰间距平均间距S S 这两个参数反映了轮廓表面加工纹理的细密度,不同的是Sm反映了轮廓对于中线交叉密度,S则表明了峰的密度。它们对评价承载能力、耐磨性和密封性都具有重要意义。第四章 表面粗糙度与测量 2 2形状特征参数:轮廓形状特征参数用轮廓支承长度率形状特征参数:轮廓形状特征参数用轮廓支承长度率t tp p表示。表示。轮廓支承长度轮廓支承长度:在取样长度内,取一条平行于中线的直线,该线与轮廓相在取样长度内,取一条平行于中线的直线,该线与轮廓相截,在轮廓上各段截线长度截,在轮廓上各段截线长度b bi i之和,称为轮廓支承长度之和,称为轮廓支承长度p p。图4-12 轮廓支承长度
15、轮廓支承长度率tp:指轮廓支承长度与取样长度之比。即,tp=p/l,与水平截距c有关。c 相同时,支承长度越长,表面接触刚度越大,耐磨性也越好。第四章 表面粗糙度与测量 第三节第三节 表面粗糙度的标注表面粗糙度的标注一、表面粗糙度符号一、表面粗糙度符号基本符号基本符号:6060H2H1H1 1.4hH2=2 H1h 字高字高数字与字母高度数字与字母高度符号的线宽符号的线宽高度高度H1高度高度H22.50.253.583.50.3551150.571570.710211011430第四章 表面粗糙度与测量 第四章 表面粗糙度与测量 a a1 1,a a2 2 粗糙度幅度参数代号粗糙度幅度参数代号
16、及其数值(及其数值(mmmm););b b 加工要求、镀覆、涂覆、加工要求、镀覆、涂覆、表面处理或其他说明等;表面处理或其他说明等;c c 取样长度(取样长度(mmmm)或波纹度或波纹度(mmmm););d d 加工纹理方向符号;加工纹理方向符号;e e 加工余量(加工余量(mmmm););f f 粗糙度间距参数值(粗糙度间距参数值(mmmm)(e)bc/fa1a2d表面粗糙度轮廓代号 2 2、表面粗糙度的代号、表面粗糙度的代号第四章 表面粗糙度与测量 表面粗糙度参数表面粗糙度参数:表面粗糙度参数的单位是表面粗糙度参数的单位是 m。注写注写Ra时,只写数值时,只写数值;注写注写Rz、Ry时时,
17、应同时注出应同时注出Rz、Ry和数值。和数值。例如:例如:3.2 用任何方法获得的表面用任何方法获得的表面,Ra的上限的上限值为值为3.2 m。只注一个值时,表示为上限值;注两个值时,表示为上限值和下只注一个值时,表示为上限值;注两个值时,表示为上限值和下限值。限值。3.21.6 用去除材料的方法获得的表面用去除材料的方法获得的表面,Ra的上限的上限值为值为3.2 m,下限下限值为值为1.6 m。Ry3.2 用任何方法获得的表面用任何方法获得的表面,Ry的上限的上限值为值为3.2 m。第四章 表面粗糙度与测量 用去除材料的方法获得的表面用去除材料的方法获得的表面,Ra的的上限上限值为值为3.2
18、 m,加工方法为铣制。加工方法为铣制。铣铣3.23.2max1.6min 用去除材料的方法获得的表面用去除材料的方法获得的表面,Ra的的 最大最大值为值为3.2 m,最小值为最小值为1.6 m。说明:说明:当标注上限值或上限值与下限值时,允许实测值中有当标注上限值或上限值与下限值时,允许实测值中有16%的测值超差。的测值超差。当不允许任何实测值超差时,应在参数值的右侧加注当不允许任何实测值超差时,应在参数值的右侧加注max或或 同时标注同时标注max和和min。例如:例如:第四章 表面粗糙度与测量 第四章 表面粗糙度与测量 第四章 表面粗糙度与测量 二、表面粗糙度代号二、表面粗糙度代号图样上标
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