表面粗糙度与检测(新国标).ppt
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1、一一.表面粗糙度的含义表面粗糙度的含义微小峰谷的高低程度和间距状况称为微小峰谷的高低程度和间距状况称为表面粗糙度表面粗糙度,它是一种微观几何,它是一种微观几何形状误差,也称微观不平度。形状误差,也称微观不平度。5.1 概概 述述 一般按一般按S分:分:S1mm 为表面粗糙度为表面粗糙度;1S10mm为为 波纹度;波纹度;S10mm为为 f形状形状.。表面粗糙度的产生:表面粗糙度的产生:(3)以及机床等工装系统的振动等。以及机床等工装系统的振动等。(2)切削过程中切屑分离时的塑性变形;切削过程中切屑分离时的塑性变形;(1)切削后遗留切削后遗留 的刀痕;的刀痕;表表面面粗粗糙糙度度是是指指加加工工
2、后后零零件件表表面面的的微微小小峰峰谷谷(Z)高高低低程程度和度和间距(间距(S)状况。状况。间距间距S高低高低Z 表面不平度按表面轮廓误差曲线相邻两波峰或波谷之表面不平度按表面轮廓误差曲线相邻两波峰或波谷之间的距离(波距)间的距离(波距)的大小划分为三类:的大小划分为三类:(1)波距小于)波距小于1mm的属于表面粗糙度(微观几何形状误差)的属于表面粗糙度(微观几何形状误差)(2)波距在)波距在110mm的属于表面波纹度(中间几何形状误差)的属于表面波纹度(中间几何形状误差)(3)波距大于)波距大于10mm的属于形状误差(宏观几何形状误差)的属于形状误差(宏观几何形状误差)如下图所示为某工件表
3、面实际轮廓误差曲线,将如下图所示为某工件表面实际轮廓误差曲线,将如下图所示为某工件表面实际轮廓误差曲线,将如下图所示为某工件表面实际轮廓误差曲线,将这一段轮廓误差曲线按波距的大小分解为三部分的误这一段轮廓误差曲线按波距的大小分解为三部分的误这一段轮廓误差曲线按波距的大小分解为三部分的误这一段轮廓误差曲线按波距的大小分解为三部分的误差曲线:差曲线:差曲线:差曲线:零件表面的几何形状误差零件表面的几何形状误差表面粗糙度对零件使用性能的影响表面粗糙度对零件使用性能的影响表面粗糙度对零件使用性能的影响表面粗糙度对零件使用性能的影响 表面粗糙度对机械零件的使用性能和寿命都有很大表面粗糙度对机械零件的使用
4、性能和寿命都有很大表面粗糙度对机械零件的使用性能和寿命都有很大表面粗糙度对机械零件的使用性能和寿命都有很大的影响,尤其是对在高温、高压和高速条件下工作的机械的影响,尤其是对在高温、高压和高速条件下工作的机械的影响,尤其是对在高温、高压和高速条件下工作的机械的影响,尤其是对在高温、高压和高速条件下工作的机械零件影响更大,其影响主要表现在以下几个方面:零件影响更大,其影响主要表现在以下几个方面:零件影响更大,其影响主要表现在以下几个方面:零件影响更大,其影响主要表现在以下几个方面:(1 1 1 1)对摩擦和磨损的影响)对摩擦和磨损的影响)对摩擦和磨损的影响)对摩擦和磨损的影响 具有微观几何形状误差
5、的两个表面只能在轮廓的峰顶具有微观几何形状误差的两个表面只能在轮廓的峰顶具有微观几何形状误差的两个表面只能在轮廓的峰顶具有微观几何形状误差的两个表面只能在轮廓的峰顶发生接触,如下图所示发生接触,如下图所示发生接触,如下图所示发生接触,如下图所示 。(2 2 2 2)对配合性能的影响对配合性能的影响对配合性能的影响对配合性能的影响 如果是间隙配合,磨损后,间隙增大;如果是间隙配合,磨损后,间隙增大;如果是间隙配合,磨损后,间隙增大;如果是间隙配合,磨损后,间隙增大;如果是过盈配合,由于峰值的存在,压入后,过盈量不足。如果是过盈配合,由于峰值的存在,压入后,过盈量不足。如果是过盈配合,由于峰值的存
6、在,压入后,过盈量不足。如果是过盈配合,由于峰值的存在,压入后,过盈量不足。(3 3 3 3)对抗腐蚀性的影响对抗腐蚀性的影响对抗腐蚀性的影响对抗腐蚀性的影响 粗糙的表面,易使腐蚀性物质存积在表面的微观凹谷粗糙的表面,易使腐蚀性物质存积在表面的微观凹谷粗糙的表面,易使腐蚀性物质存积在表面的微观凹谷粗糙的表面,易使腐蚀性物质存积在表面的微观凹谷处,并渗入到金属内部,致使腐蚀加剧。处,并渗入到金属内部,致使腐蚀加剧。处,并渗入到金属内部,致使腐蚀加剧。处,并渗入到金属内部,致使腐蚀加剧。(4 4 4 4)对疲劳强度的影响对疲劳强度的影响对疲劳强度的影响对疲劳强度的影响 零件表面越粗糙,凹痕就越深,
7、当零件承受交变载零件表面越粗糙,凹痕就越深,当零件承受交变载零件表面越粗糙,凹痕就越深,当零件承受交变载零件表面越粗糙,凹痕就越深,当零件承受交变载荷时,对荷时,对荷时,对荷时,对应力集中应力集中应力集中应力集中就越敏感,使疲劳强度降低,导致零件就越敏感,使疲劳强度降低,导致零件就越敏感,使疲劳强度降低,导致零件就越敏感,使疲劳强度降低,导致零件表面产生裂纹而损坏。表面产生裂纹而损坏。表面产生裂纹而损坏。表面产生裂纹而损坏。(5 5 5 5)对结合面密封性的影响对结合面密封性的影响对结合面密封性的影响对结合面密封性的影响 粗糙的表面结合时,两表面只在局部点上接触,中间粗糙的表面结合时,两表面只
8、在局部点上接触,中间粗糙的表面结合时,两表面只在局部点上接触,中间粗糙的表面结合时,两表面只在局部点上接触,中间有缝隙,影响密封性。因此,降低表面粗糙度,可提高其有缝隙,影响密封性。因此,降低表面粗糙度,可提高其有缝隙,影响密封性。因此,降低表面粗糙度,可提高其有缝隙,影响密封性。因此,降低表面粗糙度,可提高其密封性。密封性。密封性。密封性。(6(6(6(6)对接触刚度的影响:)对接触刚度的影响:)对接触刚度的影响:)对接触刚度的影响:表面越粗糙,峰值越大,实际接触面小,单位面积受力增加。表面越粗糙,峰值越大,实际接触面小,单位面积受力增加。表面越粗糙,峰值越大,实际接触面小,单位面积受力增加
9、。表面越粗糙,峰值越大,实际接触面小,单位面积受力增加。1 1、取样长度(、取样长度(、取样长度(、取样长度(lr lr)用于评定表面粗糙度的一段基准线长度。一般应包括用于评定表面粗糙度的一段基准线长度。一般应包括用于评定表面粗糙度的一段基准线长度。一般应包括用于评定表面粗糙度的一段基准线长度。一般应包括5 5个以上个以上个以上个以上的波峰和波谷。的波峰和波谷。的波峰和波谷。的波峰和波谷。二、表面粗糙度基本术语 规定和选取取样长度的目的是为了限制和削弱表面波纹规定和选取取样长度的目的是为了限制和削弱表面波纹规定和选取取样长度的目的是为了限制和削弱表面波纹规定和选取取样长度的目的是为了限制和削弱
10、表面波纹度对表面粗糙度测量结果的影响。度对表面粗糙度测量结果的影响。度对表面粗糙度测量结果的影响。度对表面粗糙度测量结果的影响。2 2、评定长度(、评定长度(、评定长度(、评定长度(lnln)评定轮廓所必须的一段长度。评定轮廓所必须的一段长度。评定轮廓所必须的一段长度。评定轮廓所必须的一段长度。一般取一般取一般取一般取ln=5lrln=5lr。若被测表面比较均。若被测表面比较均。若被测表面比较均。若被测表面比较均匀,可选匀,可选匀,可选匀,可选lnln5lr5lr;若均匀性差,可选;若均匀性差,可选;若均匀性差,可选;若均匀性差,可选lnln5lr5lr。评定长度的作用是保。评定长度的作用是保
11、。评定长度的作用是保。评定长度的作用是保证测量结果有较好的的重复性。证测量结果有较好的的重复性。证测量结果有较好的的重复性。证测量结果有较好的的重复性。3 3 3 3、评定表面粗糙度的基准线(中线)、评定表面粗糙度的基准线(中线)、评定表面粗糙度的基准线(中线)、评定表面粗糙度的基准线(中线)基准线基准线基准线基准线用于评定表面粗糙度参数给定的线。用于评定表面粗糙度参数给定的线。用于评定表面粗糙度参数给定的线。用于评定表面粗糙度参数给定的线。(1 1 1 1)轮廓的最小二乘中线)轮廓的最小二乘中线)轮廓的最小二乘中线)轮廓的最小二乘中线在取样长度内使轮廓上各点的轮在取样长度内使轮廓上各点的轮在
12、取样长度内使轮廓上各点的轮在取样长度内使轮廓上各点的轮廓偏距廓偏距廓偏距廓偏距y y y y的平方和为最小。的平方和为最小。的平方和为最小。的平方和为最小。l l0 0y y2 2dxdxminmin (2 2 2 2)轮廓的算术平均中线)轮廓的算术平均中线)轮廓的算术平均中线)轮廓的算术平均中线在取样长度内,将实际轮廓在取样长度内,将实际轮廓在取样长度内,将实际轮廓在取样长度内,将实际轮廓划分为上、下两部分,并使上、下两部分的面积相等的基准线。划分为上、下两部分,并使上、下两部分的面积相等的基准线。划分为上、下两部分,并使上、下两部分的面积相等的基准线。划分为上、下两部分,并使上、下两部分的
13、面积相等的基准线。F F1 1F F3 3FF2n-12n-1F F2 2F F4 4F F2n2n4/12/2023轮廓参数轮廓参数轮廓参数,与轮廓参数,与GB/T 3505标准相关的参数有:标准相关的参数有:R R轮廓(粗糙度参数);轮廓(粗糙度参数);W W轮廓(波纹度参数);轮廓(波纹度参数);P P轮廓(原始轮廓参数)。轮廓(原始轮廓参数)。二二.评定参数评定参数(R轮廓,表面粗糙度轮廓轮廓,表面粗糙度轮廓)1.幅度参数(高度参数)幅度参数(高度参数)(1)轮廓的算术平均偏差轮廓的算术平均偏差Ra在取样长度在取样长度lr内,纵坐标值内,纵坐标值Z(x)的绝对值的算术平均值的绝对值的算
14、术平均值ZiZ(x)xlrRa算术平均算术平均偏差偏差Ra(2)轮廓的最大高度轮廓的最大高度Rz在取样长度在取样长度lr内内Z(x)xlrRz最大高度最大高度Rz中线中线高度参数比较高度参数比较高度参数比较高度参数比较 RaRaRaRa参数反映表面轮廓信息较全面,概念直观,参数反映表面轮廓信息较全面,概念直观,参数反映表面轮廓信息较全面,概念直观,参数反映表面轮廓信息较全面,概念直观,用于测量的电子仪器的电路设计比较简单,用用于测量的电子仪器的电路设计比较简单,用用于测量的电子仪器的电路设计比较简单,用用于测量的电子仪器的电路设计比较简单,用触针式电动轮廓仪测量,可以直接读出触针式电动轮廓仪测
15、量,可以直接读出触针式电动轮廓仪测量,可以直接读出触针式电动轮廓仪测量,可以直接读出RaRaRaRa的数的数的数的数值。值。值。值。Rz Rz Rz Rz参数测量比较简单,对不允许有较深加参数测量比较简单,对不允许有较深加参数测量比较简单,对不允许有较深加参数测量比较简单,对不允许有较深加工痕迹的表面(如控制应力集中)和小零件表工痕迹的表面(如控制应力集中)和小零件表工痕迹的表面(如控制应力集中)和小零件表工痕迹的表面(如控制应力集中)和小零件表面有实用意义。面有实用意义。面有实用意义。面有实用意义。2.间距参数间距参数 轮廓单元的平均宽度轮廓单元的平均宽度 RSm:在取样长度在取样长度lr
16、内,轮廓单元宽度内,轮廓单元宽度Xsi的平均值:的平均值:轮廓单元轮廓单元:一个轮廓峰和相邻轮廓谷的组合。一个轮廓峰和相邻轮廓谷的组合。轮廓单元宽度轮廓单元宽度Xsi:中线与一个轮廓单元中线与一个轮廓单元相交线段的长度相交线段的长度。RSm越大,峰谷越稀,密封性能越差。越大,峰谷越稀,密封性能越差。3.混合参数(形状参数)混合参数(形状参数)在给定的水平位置在给定的水平位置C上,轮廓的实体材料长度上,轮廓的实体材料长度Ml(C)与与评定长度评定长度ln的比率。的比率。轮廓的支承长度率轮廓的支承长度率Rmr(C)C=Rz%轮廓的支承长度率轮廓的支承长度率轮廓的支承长度率轮廓的支承长度率Rmr(C
17、)的大小反映了轮廓表面峰谷的形状,的大小反映了轮廓表面峰谷的形状,同样水平位置下同样水平位置下Rmr(C)越大,表面实体材料越长,接触的耐磨越大,表面实体材料越长,接触的耐磨性越好。性越好。表面粗糙度评定参数共表面粗糙度评定参数共 4个个:基本参数基本参数 2 个个 附加参数附加参数(辅助参数辅助参数)2 个个Ra 轮廓算术平均偏差轮廓算术平均偏差Rz 轮廓最大高度轮廓最大高度RSm 轮廓单元平均宽度轮廓单元平均宽度 Rmr(c)轮廓支承长度率轮廓支承长度率4/12/2023轮廓滤波器和传输带轮廓滤波器和传输带粗糙度的三类轮廓各有不同的波长范围粗糙度的三类轮廓各有不同的波长范围,它们又同时叠加
18、它们又同时叠加在同一表面轮廓上在同一表面轮廓上,因此因此,在测量评定三类轮廓上的参数时在测量评定三类轮廓上的参数时,必须先将表面轮廓在特定仪器上进行滤波必须先将表面轮廓在特定仪器上进行滤波,以便分离获得以便分离获得所需波长范围的轮廓。所需波长范围的轮廓。将轮廓分成长波和短波成分的仪器称为将轮廓分成长波和短波成分的仪器称为轮廓滤波器轮廓滤波器。由两。由两个不同截止波长的滤波器分离获得的轮廓波长范围则称为个不同截止波长的滤波器分离获得的轮廓波长范围则称为传输带传输带。按滤波器的不同截止波长值按滤波器的不同截止波长值,由小到大顺次分为由小到大顺次分为 s、c、和和f 三种。三种。应用应用s滤波器修正
19、后的轮廓称为原始轮廓滤波器修正后的轮廓称为原始轮廓(P 轮廓轮廓);在在 P 轮廓上再应用轮廓上再应用 c 滤波器修正后形成的轮廓即为粗糙滤波器修正后形成的轮廓即为粗糙度轮廓度轮廓(R 轮廓轮廓);对对P轮廓连续应用轮廓连续应用f 和和c 滤波器后形成的轮廓则称为波纹滤波器后形成的轮廓则称为波纹度轮廓度轮廓(W 轮廓轮廓)。4/12/2023极限值判断规则极限值判断规则 完工零件表面按检验规范测得轮廓参数值后完工零件表面按检验规范测得轮廓参数值后,需与图样上给定的极限比较需与图样上给定的极限比较,以判定其是否合格。以判定其是否合格。极限值判断规则有两种极限值判断规则有两种:16%规则规则:运用
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