第五章 表面粗糙度

第 5 章 表面粗糙度及其检测

课时数：2课时 重点：表面粗糙度概念 难点：表面粗糙度与表面宏观几何形状误差、 表面波度的区别

新课导入： 切削加工的零件，不仅有尺寸精度和形位公差 的要求，而且有表面质量的要求。表面质量影响 零件的使用性能。表面粗糙度就是用来衡量零件 表面质量的。2

基 本 要 求1、正确理解表面粗糙度的含义。

2、了解表面粗糙度对零件功能的影响。3、理解并掌握有关术语的定义。

4、理解并掌握表面粗糙度评定参数。5、掌握幅度参数在图样上的标注方法。

6、掌握表面粗糙度的选用。

本章结构第一节 第二节 第三节 第四节 第五节 概述 表面粗糙度的评定 表面粗糙度的标注 表面粗糙度的选择 表面粗糙度的测量

5.1

概述

5.1

概述

一、表面粗糙度的界定截面轮廓误差放大曲线

表面粗糙度成分

波纹度成分 形状误差成分

λ<1mm λ>10mm 1mm<λ<10 mm

表面粗糙度 形状误差 表面波纹度7

表面粗糙度是指加工后零件表面的微小峰谷(Z)高低程度和 间距(S)状况。 一般按S分： S<1mm 为表面粗糙度轮廓； 1≤S≤10mm为表面 波纹度轮廓； S>10mm为 f形状.。

间距 S

表面粗糙度轮廓的产生： (1) 切削后遗留 的刀痕；

高低 Z

(2) 切削过程中切屑分离时的塑性变形； (3) 以及机床等工装系统的振动等。8

5.1

概述

二、表面粗糙度对零件工作性能的影响 (1) 影响摩擦和磨损——Ra↑,f↑,磨损↑; (2) 影响配合性能——间隙配合磨损后X↑,过盈 配合挤压后影响有效过盈Y↓; (3) 影响疲劳强度——凹痕应力集中；

(4) 影响抗腐蚀性——谷底渗入腐蚀；(5) 影响接触刚度——表面局部接触； (6) 影响接合面的密封性——缝隙油气渗漏等。9

5.2

表面粗糙度的评定

一、轮廓滤波器(1) λs滤波器(短波滤波器) 确定表面粗糙度 与比它更短的波之间相交界限的滤波器。 (2) λc滤波器(长波滤波器) 确定表面粗糙度 与波纹度成分之间相交界限的滤波器。 (3) λf滤波器 确定波纹度与比它更长波成分之 间相交界限的滤波器。

5.2

表面粗糙度的评定

中线是指具有几何轮廓形状并划分轮廓的基准线

取样长度和评定长度11

5.2

表面粗糙度的评定

二、评定基准

1.轮廓的最小二乘中线

zY轮 廓 偏 距i 1

n

2

i

minln

轮廓的最小二乘 中线

lzi

轮廓总的走向

X

5.2

表面粗糙度的评定基准线

2、取样长度和评定长度

l

l

lln

l

l

1、取样长度lr——规定的测量长度0.08、0.25、0.8、2.5、 8,是指测量或评定表面粗糙度时所规定的一段长度。 2、评定长度ln——一般取ln=5,是指为了合理较全面

反映整 个表面的表面粗糙度特性，而在测量和评定表面粗糙时所 必需的一段长度。13

5.2

表面粗糙度的评定

三、轮廓参数1.轮廓峰轮廓峰(profile peak)是连接(轮廓和X轴)两相邻交点向 外(从材料到周围介质)的轮廓部分。轮廓峰高Zp为轮廓 峰最高点距X轴的距离

5.2

表面粗糙度的评定

三、轮廓参数2.轮廓谷轮廓谷(profile valley)是连接(轮廓和X轴)两相邻交点向 内(从周围介质到材料)的轮廓部分。轮廓谷深Zv为X轴 线与轮廓谷最低点之间的距离。

5.2

表面粗糙度的评定

三、轮廓参数3.轮廓单元轮廓单元(profile element)是指为轮廓峰和轮廓谷的组合。 轮廓单元的高度Zt是指一个轮廓单元的峰高Zp和谷深Zv之 和；轮廓单元的宽度Xs是指X轴线与轮廓单元相交线的长 度。

5.2

表面粗糙度的评定

四、评定参数1. 高度评定参数1).轮廓算术平均偏差——Ra 2).轮廓最大高度—— Rz

1). 轮廓算术平均偏差——Ra轮廓算术平均偏差是指在取样长度lr内纵坐标Z(x) 绝对值的算术平均值。z2 z1 lr zn 1

zn

1 lr Ra | Z ( x) | dx lr 0

Ra 1 Zi n i 1

n

测得的 Ra 值越大，则表面越粗糙。Ra 参数能充分反映表面微观几何 形状高度方面的特征，一般用电动轮廓仪进行测量，因此是普遍采用 18 的评定参数。

2) 轮廓最大高度——Rz轮廓最大高度是指在一个取样长度lr内，最大轮廓峰 高和最大轮廓谷深之和。

Rz=Rp+RvRp Rz Y 中线 L

最大高度RzX Rv

注意：在旧标准中也有轮廓最大高度，其符号为Ry。旧标准中微观不平度 十点高度Rz,在新标准中已取消。但是我国当前使用的一些测量仪器大多 是测量旧标准中的Rz ,因此，当采用现行的技术文件和图样时必须注意它 们的区别。19

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