表面粗糙度

表面粗糙度表面粗糙度是指工件表面上具有的较小间距的微小峰谷组成的微观几何形状特性。表面缺陷应从中排除，且不考虑表面其他物理特性诸因素；为避免与光亮，清洁的概念混淆并与国际间称呼一致，不采用“表面光洁度”这一术语，而称作表面粗糙度。表面粗糙度是在机械加工过程中，由于刀痕，材料的塑性变形，工艺系统的高频振动，刀具与被加工表面的摩擦等原因引起的。它对零件的配合性能，耐磨性，抗腐蚀性，接触刚度，抗疲劳强度，密封性和外观等都有影响。为了提高产品质量，促进互换性生产，必须对表面粗糙度的评定方法，测量手段等提出科学的 规定 关于下班后关闭电源的规定党章中关于入党时间的规定公务员考核规定下载规定办法文件下载宁波关于闷顶的规定 和要求。表面粗糙度是工件表面上的微观几何特性。形状误差是工件表面上的宏观几何特性。而表面波纹度是工件表面上介于微观和宏观几何特性之间的特性。形状误差，波纹度，粗糙度常于一个表面轮廓叠加出现，这中结构即为所有表面几何误差的总和。表面波纹度是间距比粗糙度大得多，随机的或接近周期形式的成分构成的表面不平度。表面粗糙度的评定：1基本术语：⑴取样长度Lr为了限制和减弱表面波纹度对表面粗糙度测量结果的影响所规定的用于评定轮廓的不规则特征的一段基准线长度，并应在轮廓总的走向上量取。具体规定为：Ra≥0.006～0.02微米时，Lr取为0.08mm;Ra＞0.02～0.10微米时，Lr取为0.25mm;Ra＞0.10～2.0微米时，Lr取为0.8mm;Ra＞2.0～10.0微米时，Lr取为2.5mm;Ra＞10.0～80.0微米时，Lr取为8.0mm。⑵评定长度Ln为了充分反映微观几何形状误差不均匀的程度，测量评定粗糙度轮廓所必须的一段长度。一般情况，评定长度取为取样长度的5倍，并以5个取样长度内的粗糙度数值的平均值作为评定长度内的粗糙度的可靠值。均匀性较差的粗糙度轮廓可选用大于5L的评定长度值，均匀性较好的粗糙度轮廓可选用小于5L的评定长度值。⑶轮廓中线m是具有几何轮廓形状并划分轮廓的基准线，是在取样长度内，按最小二乘法拟合所确定的轮廓线。2表面粗糙度的评定参数：表面粗糙度的常用评定参数有5个即：轮廓的算术平均偏差Ra轮廓单元的平均线高度Rc轮廓的最大高度Rz轮廓单元的平均宽度RSm轮廓的支承长度率Rmr(c)与高度特性有关的参数为Ra,Rc,Rz,它们是基本评定参数。与间距特性有关的参数为RSm.与形状特性有关的参数为Rmr(c)。⑴轮廓的算术平均偏差Ra它是指在一个取样长度内，被测轮廓上各点至轮廓中线偏距绝对值的算术平均值即此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，用触针式电动轮廓仪测量时，可以直接读出Ra的数值。⑵轮廓单元的平均线高度Rc它是指在一个取样长度内，轮廓峰和轮廓谷组合的轮廓单元高度Zt的平均值。即此参数概念直观。对于此参数需要辨别高度和间距。除非另有要求，省略标注的高度分辨力应按Rz的10%选取。省略标注的间距分辨力应按取样长度的1%选取。上述两个条件都应满足。⑶轮廓的最大高度Rz它是指在一个取样长度内，最大轮廓峰高Zp和最大轮廓谷深Zv之和的高度即Rz=Zp+Zv这个参数测量比较简单，对不允许有较深加工痕迹的表面有实用意义。⑷轮廓单元的平均宽度RSm它是指在一个取样长度内，轮廓峰和轮廓谷组合的轮廓单元宽度Xs的平均值。即一般情况下，高度分辨力按Rz的10%选取，间距分辨力按取样长度Lr的1%选取。对于Rc参数也适用。RSm参数可按制造加工痕迹的细密程度，对密封性，接触刚度等有一定影响，概念比较直观，可用性能比较完善的触针式电动轮廓仪测量。⑸轮廓的支承长度率Rmr(c)它是指在给定水平位置C上轮廓的实体材料长度ML(c)与评定长度Ln的比率。即轮廓峰顶线和平行于它并与轮廓相交的截线之间的距离称为水平位置C.C值可用微米或Rz的百分数表示。选用轮廓支承长度率参数时必须同时给出水平位置C值。目前只有少数仪器可以直接测量Rmr(c).它是评定零件表面耐磨性能比较合理的指标。具有相同间距和相同高度的轮廓，因形状特性不相同，其表面耐磨性也会不同。3表面粗糙度参数及其允许值的确定：Ra,Rc,Rz三个高度参数中，Ra是主参数，可选其中一个或Ra和Rz,Rc和Rz的组合。对于大多数表面来说，一般只给出一个高度参数。在长用参数范围内（Ra为0.025～6.3位米，Rc为0.1～25微米）推荐优先选用Ra。当仅用高度参数不能满足功能要求时，可选用附加评定参数RSm或Rmr(c)。当Ra＜0.025微米或者Ra＞6.3微米且没有 标准 excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载 样块或者对于触针可能引起变形的软材料表面，为了提高测量精度可选用参数Rc.Ra,Rc,Rz高度参数的允许值标准数值系列可见下表。Ra与Rc的数值从理论上讲无严格的对应关系，但要求不高时，可按下式近似换算；当Ra≥2.0微米时；Ra:Rc=1:4,当Ra＜2.0微米时，Ra:Rc=1:5。此比例式仅供参考。Ra、Rc、Rz的数值系列注：1*为优先数值。2Rc和Rz系列中，400以上的数值还有500，630，1000，1250，1600*。3（）中符号，为旧国家标准中，近似对应的等级符号。高度参数允许数值的选用，总的原则是在满足功能要求的前提下，尽量选用较大的优先数值(表中带*号者)。具体选用时，可参考表－机件功能与许用的Rc数值范围，表－各种制造方法可能达到的Ra界限值。⑴同一零件上，工作表面的粗糙度允许值应小于非工作面的表面粗糙度允许值；⑵受循环载荷的表面及易引起应力集中的表面（如圆角，沟槽）粗糙度允许值要小；⑶配合性质相同时，零件尺寸小的比尺寸大的表面粗糙度允许值要小；同一公差等级，轴比孔的表面粗糙度允许值要小；⑷运动速度高，单位压力大的摩擦表面比运动速度低，单位压力小的摩擦表面粗糙度允许值小；⑸一般来讲，表面形状精度要求高的表面，表面粗糙度允许值也小；⑹不同的表面粗糙度允许值，其加工方法是不同的，因此，经济效果也是不同的，在选择表面粗糙度允许值时必须予以考虑。表－各种制造方法可能达到的Ra界限值。表中，从左向右斜升的范围，表示要采用特别措施才能达到所给出的粗糙度数值；从左向右斜降的范围，表示粗糙度数值是由于制造特别粗糙所引起的变化。当选用较小的Ra的允许值时要慎重，否则成本将急剧增加。表面粗糙度的标注方法：表面粗糙度新国家标准取消了按Ra系列值划分为▽1～▽14等级的规定，而是按选定的评定参数及其所允许的数值表示。表面粗糙度的标注符号为与被注轮廓线倾斜成60°的左右两条不同长度的直线，长线约为短线的二倍，①表示用任何方法获得的表面粗糙度，Ra的上限值为3.2a②Ra的上限值为3.2。。③表示用去除材料的方法获得的表面粗糙度，Ra的上限值为3.2，Ra的下限值为1.6。④表示用去除材料的方法获得的表面粗糙度，Ra的最大值为3.2。⑤表示不用去除材料的方法获得的表面粗糙度，Ra的上限值为a。表面粗糙度参数的上限值（或下限值）是指表面粗糙度所有实测中，允许超过规定值的个数少于总数的16﹪。表面粗糙度参数的最大值（或最小值），是指表面粗糙度的所有实测值中不得超过的规定值。零件表面特征若有要求，可按下图那样注出。图中：a：粗糙度高度参数的允许值（单位为）；参数为Ra时，参数值前不注符号Ra；参数为Rc或Rz时，参数值前必须注出相应的参数符号。b：加工方法，镀涂或其他表面处理。c：取样长度（单位为mm,符合规定时可以省略不注）或波纹度参数和数值(单位为)。d：加工纹理方向符号。e：加工余量（单位为mm）。f：粗糙度间距参数RSm的参数与数值（单位为mm）或者支承长度率Rmr(c)与C的参数与数值。图中加一小圆圈，则表示所有表面具有相同的表面粗糙度要求。加工纹理方向的符号有下列几种：⑴=：纹理方向平行于注有符号的视图投影面。⑵⊥：纹理方向垂直于注有符号的视图投影面。⑶X：纹理对注有符号的视图投影面是两个相交的方相。⑷M:纹理呈多方向。⑸C:纹理对于注有符号表面的中心来说是近似同心圆。⑹R:纹理对于注有符号表面的中心来说近似放射形。⑺P:纹理无方向或呈凸起的细粒状。表面粗糙度在图样的标注示例，如图所示。切削加工表面粗糙度：影响切削加工表面粗糙度的因素有几何因素，物理因素和振动。⑴几何因素：是指刀具几何形状的复映，尖刀和圆弧刀车削时的残留高度H,圆弧刀的H值明显小于尖刀的H值所以就降低了工件表面的粗糙度数值。适当增大刀具的前角和到刃的刃磨质量（如刃口无缺陷，前后刀面的粗糙度数值小）也是有效的减小工件表面粗糙度数值的措施。⑵物理因素：①工件材料：材料切削加工中塑性变形大，则粗糙度就差。中、低碳钢工件其韧性好，加工中塑性变形大，表面粗糙度数值就达，因此这些材料常安排调质或正火处理，提高切削性能，使其塑性变形减小，可减表面粗糙度数值。脆性材料切削时由于切削的崩碎产生麻点，影响表面粗糙度，可以采用适当的热处理来细化金相组织的晶粒大小，也可采用磨削的加工方法来提高表面粗糙度。②切削用量：切削塑性材料时，当V切≈20～60m/min会产生积屑瘤影响粗糙度，所以一般应避开这一速度范围。精切时一般采用低速宽刀大进给（如精车、精刨）或高速尖刀小进给（如精镗、精铣）。背吃刀量也有一定的影响，它不如V切和f影响大。背吃刀量小一些效果好，但不能过小，过小会使粗糙度变差。③冷却液的使用：若冷却液选用得好，可以很有效提高刀具的耐用度，减小刀具的磨损，有效地减小工件的塑性变形可减小表面粗糙度数值。⑶振动：无论外界振动的传入，机床内部运动部件的振动，还是工艺系统在某特定条件下产生的切削振动均会严重恶化工件表面粗糙度，所以必须采取适当的措施来减少振动。对于来自本机床之外的振源，一般可用隔离的措施，如隔离沟，防振垫等。对于机床内部运动部件的振动，一般要查清主要振源来自哪个部件，再采取措施。如磨床砂轮振动应仔细动平衡，又如机床在某转速下振动较大，则切削转速的选择应避开这一转速等。至于工艺系统的切削振动，即随切削开始即开始，随切削停止即停止的振动，又称之为自激振动。磨削加工表面的粗糙度磨削加工表面粗糙度的形成是磨料颗粒在工件表面的划痕和材料的塑性变形来决定的，若工件表面划痕越细越密越均匀，则表面粗糙度数值就越小，若工件表面塑性变形越小，则划痕两侧翻起越小，则表面粗糙度数值越小。⑴几何因素的影响：a砂轮粒度，粒度号越大，即砂粒越细，工件表面的划痕就越多越细，表面粗糙度数值就越小。但磨粒过细，则易发生砂轮堵塞，破坏表面粗糙度。所以一般粗磨、精磨、铣磨时使用砂轮粒度号应逐步增大。b砂轮硬度，砂轮过软，砂粒容易脱落，砂轮工作表面不易保持，其等高性被破坏，造成粗糙度数值增大。若砂轮太硬，砂粒钝化后不易脱落，造成塑性变形增大，粗糙度数值增大。砂轮硬度既是几何因素又是物理因素之一。一般磨削硬度高的工件砂轮采用软一些，磨削硬度低的工件砂轮可采用硬一性。C砂轮的修整对于要求粗糙度数值小的工件，修整砂轮的要求就要严格，即砂轮工作表面砂粒的微刃性和等高性要求就高。为此砂轮修整时要求金刚石修整笔尖锋锐，背吃刀量小，进给量小且均匀。工件表面粗糙度数值越小，这些要求就越高。⑵物理因素：指工件材料、磨削用量、冷却液等方面的影响。a铜、铝及和金材料工件，一般采用精切方法来或得粗糙度数值小的表面，若采用磨削加工，普通砂轮很容易堵塞，破坏表面粗糙度，必须采用金刚石砂轮。硬脆材料的工件，如花岗岩，硬质合金，淬火钢等可选用金刚石砂轮。CBN砂轮和橡胶结合剂的砂轮。耐热钢磨削时还会发生磨削烧伤，影响工件的表面质量。所以，根据工件材料选用合适材质的砂轮，以便满足工件粗糙度的要求。b磨削用量V砂轮的提高，单位时间内划过磨削区的磨粒数多，划痕也就多；V砂轮的提高，划痕的塑性变形也就小，这样表面粗糙度数值就小。工件径向进给量（背吃刀量）小，划痕的塑性变形量就小，粗糙度的数值也就小。无径向进给磨削，也称光磨，无火花磨削，此时径向进给量仅为工艺系同的弹性恢复量，随着无径向进给磨削次数的增加，弹性恢复趋于零，不再有磨削火花出现。工件表面粗糙度随光磨次数的增加则粗糙度数值减小，一般光磨次数应达15～20次以上。工件周向进给f周和轴向进给f轴小时，工件单位面积上通过的磨粒就多，划痕就多，磨粒的磨削度就小，划痕处的塑性变形就小，因此表面粗糙度数值就小。但f周（或V工件）过小，磨削热作用时间就长，易发生磨削烧伤，影响工件的表面质量。因此为兼顾表面粗糙度和表面质量，f周（或V工件）略提高一性，然V砂轮提高大一些。冷却液的使用可以减小工件表面粗糙度的数值。因为它可以冲洗掉磨屑，防止堵塞，带走热量，可减小划痕区的塑性变形，并可防止磨削烧伤。⑶振动与切削加工的情况类似，减小振动可提高工经件表面粗糙度，所以要特别注意砂轮的动平衡，砂轮主轴的回转精度，电机和皮带传动中的振动等环节。表面粗糙度的检测对于表面粗糙度，如未指定测量截面的方向时，则应在高度参数最大值的方向上进行测量，一般来说也就是在垂直于表面加工纹理方向上测量。测量表面粗糙度所用仪器的结构和操作方法参阅实验指导书。表面粗糙度的常用方法有比较法、针描法、光切法、干涉法等。⑴用粗糙度样块比较－比较法：比较法检验表面粗糙度是生产车间常用的方法。它是将被测表面与粗糙度样块进行比较評定表面粗糙度。比较的方法可用目测直接判断或借助于放大镜、比较显微镜或凭触觉的感觉来判断表面粗糙度。粗糙度样块的形状、加工方法、材料和加工纹理应与工件相同，这样可以减少检验误差，提高判断的准确性。用比较法評定表面粗糙度比较经济、方便，但是测量误差较大，仅用于表面粗糙度要求不高的情况。若有争议或进行工艺分析时，可用仪器测量。⑵用电动轮廓仪测量－针描法：触针式电动轮廓仪是利用触针直接在被测表面上轻轻划过，即可测出Ra值，测量Ra值范围一般为4～0.02微米。电动轮廓仪由传感器、驱动箱、指示器、记录器和工作台组成。测量时将滑橇搭在被测表面上，使触针与被测表面垂直接触，利用驱动箱以一定的速度拖动传感器。由于被测表面轮廓峰谷起伏，触针在被表面上滑行时，将产生上、下移动，这种机械的上下移动，就引起传感器内电量的变化。电量的变化与触针上下移动量成比例，经电子装置将这一微弱电量的变化放大、相敏检波及功率放大后，推动记录器进行记录，即得到被测表面实际轮廓的放大图形；或者把信号通过电子装置积分计算后，由电表直接读出测值。若仪器配有附件，可以测量平面、内外圆柱面、圆锥面、球面、曲面以及小孔、沟槽等各种形状的工件表面。这种仪器测效率高、测量精度也高。性能比较完善的电动轮廓仪可以测量Ra，Rc，Rz，RSm，Rmr各参数。⑶用光切显微镜测量－光切法：光切显微镜又称双管显微镜。它的测量原理：具有微小峰谷不平的工件表面，被光管投射的光带照明后，分别在顶点S1及谷点S2产生反射，分别成像在分划板上S1＇点及S2＇点。由于光带以a角（45°）投射到工件表面上，在目镜中所看到的并不是被测表面微小峰谷的真正深度，却是和被测表面微小峰谷轮廓有确定的关系，其深度h被放大为h＂的光带。再通过目镜分划板与测微装置，测出距离h〃。通过目镜测微器，移动十字分划线的水平线与光带的一个边缘的高点相切，目镜测微器读得一个读数；再移动十字分划线的水平线与光带同一边缘的低点相切，又可读取另一个读数；用前后两次读数差乘以系统的放大比，即得h的大小。通过计算可求出Rc或Rz的数值。光切显微镜可以测Rc，Rz以及规则表面（车、铣、刨等）的RSm。测量Rc的一般范围为60～0.6微米。⑷用干涉显微镜测量－干涉法：干涉显微镜是利用光波干涉原理测量表面组糙度。由光源发出的光线经聚光镜、滤色片、光栅及透镜成平行光线，射向底面半镀银的分光镜后分为两束：一束光线通过补偿镜、物镜到平面反射镜，被反射又回到分光镜，再由分光镜经聚光镜到反射镜由反射镜反射进入目镜的视野；另一束光线通过物镜投射到被测工件表面，由被测工件表面反射回来，通过分光镜、聚光镜到反射镜，由反射镜反射也进入目镜的视野。这样在目镜的视野内即可观察到这两束光线因光程差形成的干涉带图形。若被测表面粗糙不平，干涉带即成弯曲形状。由测微目镜可读出相邻两干涉带距离a及干涉带弯曲高度b。由于光程每增加光波长X的二分之一，即形成一条干涉带，故被测表面微观不平度的实际高度h＝a分之b×2分之X。对于白光2分之X＝0.275微米。在取样长度内，测出m个h值，其平均值即为Rc。若将反射镜移开，使光线通过照相物镜及反射镜到毛玻璃上，在毛玻璃处即可拍摄干涉带图形的照片。干涉显微镜主要用来测量Rc，Rz两个参数。测量Rc的范围一般为1～0.03微米。