第5章表面粗糙度

第5章表面粗糙度5.1概述5.2表面粗糙度的评定5.3表面粗糙度的选用5.4表面粗糙度的标注5.5表面粗糙度的检测5.1概述

5.1.1表面粗糙度的概念

表面粗糙度是一种微观几何形状误差，也称为微观不平度。零件表面的形貌通常按照表面轮廓误差曲线相邻两波峰或两波谷之间的距离(波距)的大小划分为三类误差，波距小于1mm的属于表面粗糙度(微观几何形状误差)，波距在l～10mm的属于表面波度(中间几何形状误差)，波距大于10mm的属于形状误差(宏观几何形状误差)。零件表面的几何形状误差5.1概述波纹度会引起零件运转时的振动和噪声，特别对旋转零件（如轴承）的影响是相当大的。目前表面波纹度还没有制定国家标准。国际标准化组织第57技术委员会正在制定表面波纹度有关国际标准。5.1概述5.1.2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的影响，主要表现在，（1）对摩擦和磨损的影响表面越粗糙，摩擦系数就越大，零件表面的磨损也越严重。（2）对配合性能的影响表面越粗糙，间隙配合的表面越易因磨损而使间隙增大，过盈配合的表面越易因挤压而使联接强度降低。5.1概述（3）对疲劳强度的影响表面越粗糙，应力集中越严重，降低零件的疲劳强度。（4）对接触刚度的影响表面越粗糙，受力后局部变形越大，接触刚度也越低，会影响零件的工作精度和抗振性。

5.1概述（5）对抗腐蚀性的影响表面越粗糙，越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。（6）对结合面密封性的影响表面越粗糙，结合面的密封性越差。5.1概述5.2表面粗糙度的评定5.2.1基本术语和定义（1）取样长度l

取样长度是指测量或评定表面粗糙度时所规定的一段基准线长度，它至少包含5个以上的轮廓峰和谷。它应能反映表面粗糙度特征，又能限制和削弱表面波度对表面粗糙度测量的影响。（2）评定长度ln

由于零件表面粗糙度不均匀，为了合理地反映表面粗糙度的特征，在测量和评定时所规定的一段最小长度称为评定长度。

5.2表面粗糙度的评定（3）轮廓中线轮廓中线是评定表面粗糙度参数值大小的一条参考线，也称为基准线。轮廓中线有两种确定方法。1)轮廓的最小二乘中线(m)

在取样长度内，使被测轮廓上各点至一条假想线的距离的平方和为最小，即这条假想线就是最小二乘中线。5.2表面粗糙度的评定最小二乘中线5.2表面粗糙度的评定2)轮廓的算术平均中线在取样长度内，由一条假想线将实际轮廓分成上下两个部分，且使上部分面积之和等于下部分面积之和，即

这条假想的线就是轮廓的算术平均中线。5.2表面粗糙度的评定5.2.2表面粗糙度的评定参数5.2表面粗糙度的评定国家标准规定了6个评定参数，其中有关高度特性的参数3个，间距特性的参数有2个，形状特性参数有1个。其中高度参数是主要的。（1）轮廓算术平均偏差Ｒa

在取样长度内，被测实际轮廓上各点至轮廓中线距离绝对值的平均值，即轮廓算术平均偏差Ra的确定5.2表面粗糙度的评定（2）微观不平度十点高度Ｒz

在取样长度内５个最大的轮廓峰高平均值与5个最大轮廓谷深平均值之和。（3）轮廓最大高度Ｒy

在取样长度内，轮廓的峰顶线和谷底线之间的距离。峰顶线和谷底线平行于中线且分别通过轮廓最高点和最低点。5.2表面粗糙度的评定微观不平度十点高度Rz和轮廓最大高度Ry的确定5.2表面粗糙度的评定如无特殊要求，一般仅选用高度参数。在常用值范围内（0.025~6.3μm），优先选用Ra

。因为Ra能充分反映零件表面轮廓的特征，且用电动轮廓仪测量时测量效率高。5.3表面粗糙度的选用5.3.1评定参数的选择当表面过于粗糙（Ra＞6.3μm）或过于光滑（Ra＜0.025μm）时，可选用Rz。此时便于用于测量Rz的光学仪器进行测量。当测量面积很小时，如顶尖、刀具的刃部、仪表的小元件的表面，可选用Ry值。对有特殊要求（如密封性、光亮度、耐磨性）的重要表面，可附加选用间距特征参数和形状特征参数。5.3表面粗糙度的选用表面粗糙度参数值选用的基本原则是，在满足零件表面功能要求的前提下，尽量选取较大的参数值。一般根据类比法初步确定表面粗糙度后，再对比工作条件作适当调整。调整时应遵循下述一些原则：（1）在同一零件上，工作表面的粗糙度参数值应小于非工作表面的粗糙度参数值。5.3表面粗糙度的选用5.3.2评定参数值的选用（2）摩擦表面比非摩擦表面的粗糙度参数值要小，滚动摩擦表面比滑动摩擦表面的粗糙度参数值要小。（3）运动速度高、单位面积压力大的表面，受交变应力作用的重要零件上的圆角、沟槽的表面粗糙度参数值都应小些。（4）配合零件的表面粗糙度应与尺寸及形状公差相协调，一般尺寸与形状公差要求越严，粗糙度值也就越小。5.3表面粗糙度的选用（5）配合精度要求高的配合表面(如小间隙配合的配合表面)，受重荷载作用的过盈配合表面的粗糙度参数值也应小些。（6）同一公差等级的零件，小尺寸比大尺寸、轴比孔的粗糙度参数值要小。（7）凡有关标准已对表面粗糙度要求作出规定的，如与滚动轴承配合的轴颈和外壳孔的表面等，则应按相应的标准确定表面粗糙度参数值。5.3表面粗糙度的选用一般情况下，尺寸公差和形状公差小时，表面粗糙度参数值也小。它们之间有一定的对应关系（设形状公差为T，尺寸公差为IT）：T≈0.6IT时，Ra≤0.05IT；Rz≤0.2ITT≈0.4IT时，Ra≤0.025IT；Rz≤0.1ITT≈0.25IT时，Ra≤0.012IT；Rz≤0.05ITT＜0.25IT时，Ra≤0.15T；Rz≤0.6T5.3表面粗糙度的选用5.3表面粗糙度的选用5.3表面粗糙度的选用5.4表面粗糙度的标注5.4.1表面粗糙度的符号a1、a2——高度参数的上下限值，默认为Ra；b——加工方法、镀涂或其他表面处理；c——取样长度(单位：mm)，符合规定时可省略不注；d——加工纹理方向符号；e——加工余量(单位：mm)；f——附加参数。5.4表面粗糙度的标注5.4.2表面粗糙度的代号5.4表面粗糙度的标注加工纹理方向符号5.4表面粗糙度的标注5.4表面粗糙度的标注表面粗糙度符号和代号一般注在图样的可见轮廓线、尺寸界限、引出线或它们的延长线上，符号的尖端必须从材料外指向被测表面。代号中数字及符号的注写方向，必须与尺寸数字方向一致。5.4.3表面粗糙度的标注表面粗糙度的常用检测方法有比较法、轮廓法、光切法、干涉法和印模法等。（1）比较法将被测表面与粗糙度样块进行比较来评定表面粗糙度。这是生产车间常用的方法。（2）轮廓法利用电动轮廓仪的触针直接在被测表面上轻轻划过，而得到测量结果。测量值的范围一般为8～0.02µm

。5.5表面粗糙度的检测（3）光切法光切显微镜又称双管显微镜，常用于测量