第五章 第五章 表面粗糙度轮廓及其检测表面粗糙度轮廓及其检测

学 习 指 导 本章学习目的是掌握表面粗糙度轮廓的评定参数和标注，为合理选用表面粗糙度轮廓打下基础。学习要求是从微观几何误差的角度理解表面粗糙度轮廓的概念；了解表面粗糙度轮廓对机械零件使用性能的影响。理解规定取样长度及评定长度的目的及中线的作用；掌握表面粗糙度轮廓的幅度参数及其检测手段；了解表面粗糙度轮廓的间距特性参数；掌握表面粗糙度轮廓参数和参数值的选用原则和方法。熟练掌握表面粗糙度轮廓技术要求在零件图上标注的方法。

第一节 第一节 表面粗糙度轮廓的基本概念表面粗糙度轮廓的基本概念

一、表面粗糙度轮廓的界定一、表面粗糙度轮廓的界定

完工零件实际表面轮廓

图 5-1 表面轮廓

表面轮廓：平面与表面相交所得的轮廓线，称为表面轮廓。

表面粗糙度轮廓

波纹度轮廓

宏观形状轮廓

λ

实际表面轮廓

图 5-2 零件表面几何形状误差及其组成成份

二、表面粗糙度轮廓对零件工作性 二、表面粗糙度轮廓对零件工作性 能的影响 能的影响1 ．耐磨性2 ．配合性质稳定性3 ．耐疲劳性4 ．抗腐蚀性

第二节 表面粗糙度轮廓第二节 表面粗糙度轮廓的评定的评定

一、取样长度和评定长度一、取样长度和评定长度

1 ．取样长度 lr 取样长度：是测量或评定表面粗糙度所规定的一段基准线长度，至少包含 5 个微峰和 5 个微谷。

中线

ln

lrlr lr lr lr

图 5-3 取样长度和评定长度

2．评定长度 ln

取标准评定长度 ln ＝ 5lr 。若被测表面比较均匀，可选 ln ＜ 5lr ；若均匀性差，可选 ln ＞ 5lr 。

二、 表面粗糙度轮廓的中线二、 表面粗糙度轮廓的中线

lr

yi最小二乘中线

图 5-4 表面粗造度轮廓的最小二乘中线

表面粗糙度轮廓中线是为了定量地评定表面粗糙度轮廓而确定的一条基准线。

1 ．轮廓最小二乘中线

算术平均中线

lrF1′

F2′

Fi′

F1

F2 Fi

2 ．轮廓算术平均中线

'

1 1

n n

i ii i

F F

图 5-5 表面粗造度轮的算术平均中线

1) 轮廓的算术平均偏差

图 5-6 轮廓算术平均偏差 Ra 的确定

Ra

xyn

yi

y1 y2

dxyl

Ral

0

1

n

i

iyn

Ra1

1 近似为

1 ．幅度参数

在一个取样长度范围内，最大轮廓峰高 Rp 与最大轮廓谷深 Rv 之和称之为轮廓最大高度，用符号 Rz 表示，即 Rz = Rp + Rv

图 5-7 表面粗糙度轮廓的最大高度 Rz 的确定

Zp2

lr

Zv6Zv5

Zp6

Zp5Zp4

Zp3

Zv4

Zv3

Zp1

Rz

中线

Zv1Zv2

2) 轮廓的最大高度

一个轮廓峰与相邻的轮廓谷的组合叫做轮廓单元。在一个取样长度 lr 范围内，中线与各个轮廓单元相交线段的长度叫做轮廓单元的宽度，用符号 Xsi 表示。 轮廓单元的平均宽度：是指在一个取样长度 lr 范围内所有轮廓单元的宽度 Xsi 的平均值，用符号 RSm 表示，即

Xs6Xs5Xs4Xs3Xs2Xs1

lr

中线

图 5-8 轮廓单元的宽度与轮廓单元的平均宽度

m

iiXs

mRSm

1

1

2 ． 间距特征参数

第三节 第三节 表面粗糙度轮廓的技术要求表面粗糙度轮廓的技术要求

一、 表面粗糙度轮廓技术要求的内容一、 表面粗糙度轮廓技术要求的内容

规定表面粗糙度轮廓的技术要求时，必须给出规定表面粗糙度轮廓的技术要求时，必须给出表面粗糙度轮廓幅度参数及允许值和测量时的取样表面粗糙度轮廓幅度参数及允许值和测量时的取样长度值这两项基本要求，必要时可规定轮廓其他的长度值这两项基本要求，必要时可规定轮廓其他的评定参数、表面加工纹理方向、加工方法或评定参数、表面加工纹理方向、加工方法或 (( 和和 ))加工余量等附加要求。如果采用标准取样长度，则加工余量等附加要求。如果采用标准取样长度，则在图样上可以省略标注取样长度值。在图样上可以省略标注取样长度值。

二、表面粗糙度轮廓评定参数的选择二、表面粗糙度轮廓评定参数的选择 在常用值范围内 (Ra 为 0.025 ～ 6.3mm ，Rz 为 0.1 ～ 25mm) ，普遍采用 Ra 作为评定参数。采用 Rz 作为评定参数的原因是：一方面，由于触针式轮廓仪功能的限制，不适应于极光滑表面和粗糙表面；另一方面，对测量部位小、峰谷少或有疲劳强度要求的零件表面，选用 Rz 作为评定参数，方便、可靠。

三、表面粗糙度轮廓参数允许值的选择三、表面粗糙度轮廓参数允许值的选择

表面粗糙度参数值的选用原则：首先满足功能要求，其次是考虑经济性及工艺性。在满足功能要求的前提下，参数的允许值应尽可能大些。

第四节 第四节 表面粗糙度轮廓技术要求在零件表面粗糙度轮廓技术要求在零件

图上标注的方法图上标注的方法

一、表面粗糙度轮廓的符号和代号一、表面粗糙度轮廓的符号和代号1. 表面粗糙度的符号

a1 ， a2 —— 粗糙度幅度参数代号及其数值（ mm ）；b —— 加工要求、镀覆、涂覆、表面处理或其他说明等；c —— 取样长度（ mm ）或波纹度（ mm ）；d —— 加工纹理方向符号； e —— 加工余量（ mm ）； f —— 粗糙度间距参数值（ mm ）

(e)

b

c/fa1

a2

d

图 5-9 表面粗糙度轮廓代号

2．表面粗糙度的代号

1．表面粗糙度轮廓幅度参数的标注 二、 表面粗糙度轮廓代号的标注方法二、 表面粗糙度轮廓代号的标注方法

按标准规定选用对应的取样长度时，则在图样上省略标注，否则应按如图 5-10a 所示方法标注取样长度，图中取样长度取值为 0.8 mm 。如果某表面的粗糙度要求按指定的加上方法 (如铣削 )获得时、可用文字标注见图 5-10b 。 如果需要标注加工余量 (设加工总余量为 5mm) ，应将其标注见图 5-10c 。 如果需要控制表面加工纹理方向时，加注加工纹理方向符号，见图 5-10d 。标准规定了加工纹理方向符号，如表 5-10 所示。

2．表面粗糙度轮廓技术要求其它项目的标注

b) c) d)a)

0.86.3

铣

3.2 3.2(5)

3.2

图 5-10 表面粗糙度其它项目的标注

30

30

12.512.5

3.2

3.2

3.2

3.2

其余25

12.5

0.4 60

M

45c

1.6

3.2

3.2

图 5-11 表面粗糙度代号标注示例

小 结小 结 （ 1 ）表面粗糙度轮廓的概念 （ 2 ）国家标准在评定表面粗糙度轮廓的参数时，规定了取样长度 lr 、评定长度 ln 和中线。（ 3 ）表面粗糙度轮廓的评定参数 有幅度参数（包括轮廓的算术平均偏差 Ra 轮廓的最大高度 Rz ）和间距特征参数（轮廓单元的平均宽度 RSm ）（ 4 ）通常只给出幅度参数 Ra 或 Rz 及允许值，必要时可规定轮廓其他的评定参数、表面加工纹理方向、加工方法或( 和 ) 加工余量等附加要求。如果采用标准取样长度，则在图样上可以省略标注取样长度值。（ 5 ）国家标准规定了表面粗糙度轮廓的标注方法，见表 5-8 ～表 5-9 及图 5-9 、图 5-10.（ 6 ）表面粗糙度轮廓的检测主要方法有比较检验法、针描法、光切法和干涉法。