第五章 表面粗糙度与检测

1、1教学目标基本内容：掌握表面粗糙度的基本概念； 表面粗糙度的评定、选用、标注及测量方法。重 点：表面粗糙度的评定、选用及标注方法。难 点：表面粗糙度的评定方法、选用。操作技能：表面粗糙度的测量。2 零件的表面在加工过程中，受工艺系统几何精度和动态因素的影响，使之产 生几何误差和几何形貌误差。一、零件的表面形貌概述： 形 状 误 差： 表面粗糙度： 表面波纹度： 。 1、零件表面的几何误差32、零件表面几何形状误差分布范围： 表面粗糙度(微观不平度)：零件表面的微小峰谷形成的表面微观不平程度。 波距s1mm；其波距和波高之比一般小于50。 表面波纹度：峰谷波距在110mm，波距和波高比等于501

2、000之间的 不平程度。GB/T3505-2009最新将其标准化 形 状误 差：峰谷波距10mm，峰谷波长与波高之比1000的不平程度。 表面粗糙度、表面波纹度以及表面几何形状误差总是同时生成并存在同一 表面上综合影响零件的表面轮廓。45零件表面轮廓由粗糙度轮廓、波纹度轮廓和原始轮廓叠加而成。 由两不同截止波长的滤波器分离获得的轮廓波长范围。678 标准评定长度ln：一般按五个取样长度确定ln5lr ；被测表面比较均匀时，可选ln5lr；若均匀性差，则选ln5lr。9 轮廓峰：被评定轮廓上连接轮廓与X轴两相邻交点的向外的轮廓部分最高点轮廓峰高Zp 轮廓谷： 被评定轮廓上连接轮廓与X轴两相邻交点

3、的向内的轮廓部分 最低点轮廓谷深Zv 轮廓单元： 一个轮廓峰和相邻轮廓谷的组合 。10 最大轮廓峰高Rp 最大轮廓谷深Rv 轮廓最大高度Rz ：Rz=Rp+Rv GB/T35052009规定三类轮廓评定参数最大高度Rz 轮廓单元平均高度Rc：mitiCZmR1111dxxZlrRalr0)(1niiZnRa11近似算术平均偏差Ra 轮廓算术平均偏差Ra 轮廓的均方根偏差Rq 轮廓的偏斜度Rsk 轮廓的陡度Rku轮廓总高度 Rt：内最大轮廓峰高与最大轮廓谷深之和。RtRz 12幅度参数比较 Ra反映表面轮廓信息较全面，概念直观，以触针式电动轮廓仪测量，可以直接读出Ra的数值。 Rz测量比较简单，

4、对不允许有较深加工痕迹的表面(如控制应力集中)和小零件表面有实用意义。13轮廓单元平均宽度 RSm: 取样长度lr 内，轮廓单元宽度Xsi的平均值(常用)轮廓单元宽度Xsi: 中线与一个轮廓单元相交线段的长度。miiXsm11Rsm Xs6Xs5Xs4Xs3Xs2Xs1lr中线RSm越大，峰谷越稀，密封性能越差。14 轮廓支承长度率 Rmr(c)：在给定水平截面高度c上，轮廓实体材料长度Ml(c)与评定长度ln的比率。 lcMllMlini)(1Rmr(c)= 轮廓支承长度率曲线 Rmc用于评定均方根斜率大小。15 以幅度参数Ra、Rz为主参数且Ra反映轮廓信息最多，能够较完整全面的反映零件表

5、面微观几何形状； 间距参数Rsm与形状参数Rmr(c)为，一般不单独使用。 从幅度参数(平均轮廓高度Ra、轮廓最大高度Rz)、间距参数Rsm 和相关参数Rmr(c)中选取。基本参数 2 个 辅助参数 2 个Ra 轮廓算术平均偏差Rz 轮廓最大高度RSm 轮廓单元平均宽度 Rmr(c) 轮廓支承长度率161. 表面粗糙度的参数数值 Ra 数值Rz 数值17Ra0.083tRa0.063tRa0.048tRa0.6tRz0.333tRz0.25tRz0.2tRz2.4t18评定参数选用幅度参数Ra、 Rz附加参数-有特殊要求选用RSm ， Rmr(c)优先选Ra ：粗糙度参数值在(0.0256.3

6、) um 选Rz ：粗糙度参数值在(6.3 100)um 和 (0.008 0.020 )um范围；19 粗加工非结合面： Ra10 半精加工结合面： 10Ra2.5 精加工结合面、工作面： 2.5Ra1.25 精加工配合面： 1.25Ra0.32 精密配合面： 0.32Ra0.08 镜面： 0.04Ra0.01202122一、表面粗糙度的符号23二. 表面粗糙度要求标注的内容及其注法1. 表面粗糙度要求标注的内容 表面粗糙度要求标注的内容：表面粗糙度单一要求（不可省略）取样长度传输带加工工艺加工余量等。补充要求 表面粗糙度要求标注的内容在图中注写的位置:粗糙度要求的注写的位置a 表面粗糙度第

7、一(单一)要求（m）b 表面粗糙度第二要求（m）c 加工方法（车，铣）d 表面纹理和纹理方向e 加工余量（mm）。242. 表面粗糙度要求在图中注法U 0.0025-0.8 Ra 4/12.5(空格)max上、下限值符号如：U、L传输带.如：0.0025-0.8幅度参数极限值如：6.3极限值判断规则：max评定长度.如：4幅度参数符号.如：Ra、Rz(1) 位置a处不能省略。 上限或下限的标注： 表示双向极限值时应标注上限符号“U”和下限符号“ L”。 若同一参数具有双向极限要求，在不引起歧义时，可省略“U”和“ L” 的标注。 若为单向下限值，则必需加注“ L” 。传输带标注时，短波在前，长

8、波在后，并用连字号“”隔开。 当只有一个滤波器波长为非标准值时，传输带标注也应保留连字号“” 来区别是短波还是长波。传输带：标注短波和长波滤波器的截止波长s-c；如：0.0025-0.8。 当截止波长为默认标注值时，省略标注。 传输带和取样长度： 幅度参数符号：参数代号标注在传输带或取样长度后，用“/”隔开 评定长度的标注：如果默认的评定长度时，可省略标注。 如果不等于5lr时，则应注出取样长度的个数。 极限值判断规则和极限值的标注： “16规则”为默认规则，省略标注；“最大规则”应标注 。 为避免误解，在参数代号和极限值之间插入一个空格。 幅度参数值：表面粗糙度值大小。25 完工零件表面按检

9、验规范测得轮廓参数值后, 需与图样上给定的极限比较, 以判定其是否合格。极限值判断规则有两种: : 运用本规则时, 当被检表面测得的全部参数值中, 超过极限值的个数不多于总个数 16%时, 该表面是合格的。 超过极限值有两种含义: 当给定上限值时, 超过是指大于给定值; 当给定下限值时, 超过是指小于给定值。: 运用本规则时, 被检的整个表面上测得的参数值一个也不 应超过给定的极限值。 16%规则是所有表面结构要求标注的默认规则。即当参数代号后未标注写“max”字样时, 均默认为应用 16%规则( 例如 Ra0.8) 。反之, 则应用最大规则( 例如 Ramax0.8) 2627283、表面结

10、构要求在图样上的标注 (1) 表面结构要求对每一表面一般只注一次，并尽可能注在相应的尺寸 及其公差的同一视图上。 除非另有说明，所标注的表面结构要求是对完工零件表面的要求。 (2) 表面结构的注写和读取方向与尺寸的注写和读取方向一致。表面结构代号只能水平朝上或垂直朝左标注。可以标注在或轮廓延长线上，也可标注在指引线上、特征尺 寸的尺寸线上、几何公差框格上。29 (4) 在不致引起误解时，表面结构要求可以标注在尺寸线上。 (3) 表面结构要求可标注在形位公差框格的上方。30(5) 圆柱和棱柱表面的表面结构要求只标注一次。31如果每个棱柱表面有不同的表面要求，则应分别单独标注。32标注在轮廓线以内

11、的指引线，其端部不是带箭头，而是带圆点。 335. 表面结构要求在图样中的简化注法(1) 有相同表面结构要求的简化注法。 工件的多数(包括全部)表面有相同的表面结构要求时，统一标注在图样的标题栏附近。标题栏附近 在圆括号内给出无任何其它标注的基本符号。 34标题栏附近标题栏附近 不同的表面结构要求直接标注在图形中35(2) 多个表面有共同要求或图纸空间有限时的简化注法。 可用带字母的完整符号，以等式的形式，在图形或标题栏附近，对有相同表面结构要求的表面进行简化标注。 图形或标题栏附近 也可只用表面结构符号，以等式的形式给出对多个表面共同的表面结构要求。 （a）（b）（c）366. 封闭轮廓表面

12、粗糙度要求相同时的图形符号 当图样某个视图上构成封闭轮廓的各个表面有相同的表面结构要求时，以完整图形符号上加一圆圈表示 (不含前后面)。377. 两种或多种工艺获得的同一表面的注法 由几种不同工艺方法获得同一表面，当每种工艺方法的表面结构要求时，标注方法如下：38395-5 表面粗糙度的测量一、检测的基本原则1. 测量方向的选择 时， 表面粗糙度测量方向：高度参数最大值的方向；即： 一般在垂直于表面加工的纹理方向上测量。2. 表面缺陷的摒弃 表面粗糙度不包括气孔、砂眼、擦伤、划痕等缺陷。3. 测量部位的选择 在若干有代表性的区段上测量。二、测量方法：比较法、光切法、针描法、光波干涉法和印模法4

13、0练习：41423、请将表面粗糙度要求标注在零件图上 外圆：40、48：Ra1.6um； 50：Ra0.8um；其余：Ra6.3um； 齿轮：齿顶圆Ra3.2um ；分度圆Ra1.6um ； 轴肩：40：Ra3.2um； 50：Ra3.2um；其余Ra6.3um； 键槽：工作面Ra3.2um；底面Ra6.3um 中心孔锥面： Ra0.8um 其余表面粗糙度Ra6.3um43END444546 47481.表面粗糙度的符号和代号表面粗糙度的符号和代号49 粗糙度代号：粗糙度代号： a1a1、a2a2粗糙度高度参数代号及允许值（粗糙度高度参数代号及允许值（mm），），若选用若选用RaRa时，时，

14、可省略可省略RaRa，只标注参数值，只标注参数值 bb加工要求：镀、涂、表面处理或其他加工要求；加工要求：镀、涂、表面处理或其他加工要求； cc取样长度（取样长度（mmmm），与规定相同时可省略；），与规定相同时可省略； dd加工纹理方向符号；加工纹理方向符号； ee加工余量（加工余量（mmmm）；）； ff间距参数间距参数SmSm，S S（mmmm）或轮廓支承率）或轮廓支承率RmrRmr 。 图样上图样上通常只标注高度参数（通常只标注高度参数（RaRa、RzRz）且）且 选用选用RaRa时，只标注参数值，时，只标注参数值，“Ra” Ra” 可以省略；其余各项在需要可以省略；其余各项在需要时标

15、注。时标注。 如如对零件表面功能有特殊要求时，则还应注出表面特征的其对零件表面功能有特殊要求时，则还应注出表面特征的其它规定它规定，如取样长度、加工纹理方向、加工方法等。，如取样长度、加工纹理方向、加工方法等。503.251 最大（小）值与上（下）限值最大（小）值与上（下）限值1. 1. 2. 2. 若允许表面粗糙度实测值超过规定值，且超差次数少于总数的若允许表面粗糙度实测值超过规定值，且超差次数少于总数的16%16%时，应在图样上标注表面粗糙度参数的上限值或下限值。时，应在图样上标注表面粗糙度参数的上限值或下限值。5253 常用的表面粗糙度的检测方法：常用的表面粗糙度的检测方法： 比较法、光

16、切法、干涉法、针描法。比较法、光切法、干涉法、针描法。1 1、比较法、比较法 将被测表面与粗糙度标准样板相比较将被测表面与粗糙度标准样板相比较, ,通过视觉通过视觉, ,触感或其它方触感或其它方法，对被测表面粗糙度作出评定的方法。法，对被测表面粗糙度作出评定的方法。 用比较法评定表面粗糙度虽然不能精确地得出被测表面的粗糙用比较法评定表面粗糙度虽然不能精确地得出被测表面的粗糙度的数值，但由于器具简单，使用方便且能满足一般生产要求，度的数值，但由于器具简单，使用方便且能满足一般生产要求，故常用于生产现场。故常用于生产现场。2 2、光切法、光切法 在双管显微镜上，利用在双管显微镜上，利用“光切原理光

17、切原理” ” 测量表面粗糙度的方法测量表面粗糙度的方法. . 常用于测量常用于测量RzRz值为值为0.50.560m60m的车、的车、 铣、刨等外表面铣、刨等外表面54 光切法一般用于测量表面粗糙度光切法一般用于测量表面粗糙度R RZ Z值值,R,RZ Z值实测大小：因仪器型值实测大小：因仪器型号和测量范围不同而有所差异。号和测量范围不同而有所差异。3 3、干涉法、干涉法 在干涉显微镜上利用光波干涉原理测量表面粗糙度的方法在干涉显微镜上利用光波干涉原理测量表面粗糙度的方法. . 常用于测量常用于测量RzRz的大小的大小, ,可获得较小的参数值可获得较小的参数值0.030.031m1m。4 4、

18、针描法（感触法）、针描法（感触法） 在电动轮廓仪上，使金刚石触头与被测在电动轮廓仪上，使金刚石触头与被测 表面相接触，并以一定的速度移动，获得表面相接触，并以一定的速度移动，获得 被测表面微观实际轮廓图的测量方法。被测表面微观实际轮廓图的测量方法。 电动轮廓仪通常用于测量电动轮廓仪通常用于测量RaRa值，值，RaRa数据数据 可直接从仪器指示仪表中读出。适于测量可直接从仪器指示仪表中读出。适于测量 Ra Ra值为值为0.0250.0255m5m表面粗糙度值。表面粗糙度值。 作业作业: P131 5-10: P131 5-10干干涉涉显显微微镜镜55 谢谢大家谢谢大家 56 加工纹理方向：加工表面刀纹方向；与加工方法有关。纹理平行于视图投影面纹理垂直于视图投影面纹理斜向交于视图投影面纹理呈近似同心圆纹理呈近似放射状纹理呈多方向574-20、4-21题答案582. 表面粗糙度简化标注（1）有相同表面结构要求的简化注法符号，不得省略标注在标题栏附近59（2）多个表面有共同要求的注法方法一、标注在标题栏附近方法二、只用表面结构符号以等式形式给出