表面粗糙度及测量

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1、第5章表面粗糙度及测量5.1概述5.2表面粗糙度国家标准5.3表面粗糙度的标注及选用5.4表面粗糙度的测量5.1概述5.1.1表面粗糙度的概念经机械加工或其他方法获得的零件表面，总是要出现宏观和微观的几何误差，其中微观的几何误差即零件表面上存在较小间距的峰谷痕迹，如图5-1所示。表面粗糙度就是表述这些峰谷高低程度和间距状况的微观几何形状特性的指标。表面粗糙度反映的是实际表面几何形状误差的微观特性，有别于表面波纹度和形状误差。三者通常以波距（相邻两波峰或波谷之间的距离）的大小来划分，也有按波距和波高之比来划分

2、的。一般而言，波距小于１mm的属于表面粗糙度（表面微观形状误差）；波距在1mm～10mm的属于表面波纹度；波距大于10mm的属于表面宏观形状误差。下一页返回5.1概述5.1.2表面粗糙度对零件使用性能的影响1．摩擦和磨损方面表面越粗糙，表面摩擦系数就越大，摩擦阻力也越大，零件配合表面的磨损就越快。2．配合性质方面表面粗糙度影响配合性质。对于间隙配合，粗糙的表面会因峰顶很快磨损而使间隙逐渐加大；对于过盈配合，粗糙的表面会因装配表面的峰顶被挤平，实际有效过盈量减少，降低了连接强度。上一页下一页返回5.1概述3．

3、疲劳强度方面表面越粗糙，一般表面微观不平的凹痕就越深，交变应力作用下的应力集中就会越严重，越易造成零件疲劳强度的降低而导致失效。4．耐腐蚀方面表面越粗糙，腐蚀性的气体或液体越易在谷底处聚集，并通过表面微观凹谷，渗入到金属内层，造成表面腐蚀。5．接触刚度方面表面越粗糙，表面间接触面积就越小，致使单位面积受力就增大，造成峰顶处的局部塑性变形加剧，接触刚度下降，影响机器工作精度和平稳性。此外，表面粗糙度还影响结合面的密封性，影响产品外观和表面涂层的质量等。上一页返回5.2表面粗糙度国家标准5.2.1有关表面粗糙度

4、的术语和定义1．实际轮廓（表面轮廓）实际轮廓是指平面与实际表面相交所得的轮廓线。按相截方向的不同，它又可分为横向实际轮廓和纵向实际轮廓。在评定表面粗糙度时，除非特别指明，通常均指横向实际轮廓，即垂直于加工纹理方向的平面与实际表面相交所得的轮廓线，如图5-2所示。在这条轮廓线上测得的表面粗糙度数值最大。对车、刨等加工来说，这条轮廓线反映出切削刀痕及走刀量引起的表面粗糙度。下一页返回5.2表面粗糙度国家标准2．取样长度lr取样长度是指用于判别具有表面粗糙度特征的一段基准线长度，如图5-3所示。标准规定，取样长度

5、按表面粗糙程度合理取值，通常应包含至少五个轮廓峰和轮廓谷。取样长度的推荐值见表5-1。3．评定长度ln评定长度是指评定轮廓表面粗糙度所必需的一段长度。一般情况下，标准推荐ln=5lr，具体数值见表5-1。这样规定是基于零件表面质量的不均匀性，单一取样长度上的测量和评定不足以反映整个零件表面的全貌。因此，需要在表面上取几个取样长度，测量后取其平均值作为测量结果。上一页下一页返回5.2表面粗糙度国家标准4．基准线（中线m）基准线是用以评定表面粗糙度参数大小所规定的一条参考线，作为评定表面粗糙度参数大小的基准。该

6、线具有几何轮廓形状并划分实际轮廓，在整个取样长度内与实际轮廓走向一致。基准线有如下两种：（1）轮廓的最小二乘中线：在取样长度内，使轮廓上各点至一条假想线距离的平方和为最小，即。这条假想线就是最小二乘中线，如图5-4所示。上一页下一页返回5.2表面粗糙度国家标准（2）轮廓算数平均中线：在取样长度内，由一条假想线将实际轮廓分为上下两部分，使上下两部分面积相等，即。这条假想线就是轮廓算数平均中线，如图5-5所示。标准规定：一般以最小二乘中线作为基准线。但因在实际轮廓图形上确定最小二乘中线的位置比较困难。因此，规定

7、用轮廓算数平均中线来代替最小二乘中线。这样便可以用图解法近似确定最小二乘中线。通常轮廓算数平均中线也可用目测估定。上一页下一页返回5.2表面粗糙度国家标准5.2.2表面粗糙度的评定参数1.轮廓的算术平均偏差Ｒａ在一个取样长度lr内，轮廓上各点至基准线的距离的绝对值的算术平均值。如图5-6所示。用公式表示为或近似值为式中ｚ－轮廓偏距（轮廓上各点至基准线的距离）；ｚｉ－第ｉ点的轮廓偏距（ｉ＝1，2，…，ｎ）。Ｒａ越大，表面越粗糙。上一页下一页返回5.2表面粗糙度国家标准2.轮廓的最大高度Ｒｚ在一个取样长度lr内

8、，最大轮廓峰高ｚｐ和最大轮廓谷深ｚｖ之和的高度。如图5-7所示。用公式表示为Ｒｚ＝ｚｐ＋ｚｖ式中　ｚｐ－最大轮廓峰高；3.轮廓单元的平均线高度Ｒｃ在一个取样长度lr内，轮廓单元的高度zt的平均值。如图5-8所示。用公式表示为上一页下一页返回5.2表面粗糙度国家标准5.2.3表面粗糙度的国家标准表面粗糙度的参数值已经标准化，设计时应按国家标准GB/T1031-1995《表面粗糙度的参数值及其数值》规定的参数值系列选