第五章 表面粗糙度与检测

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2、表面粗糙度评定方向、基准、评定长度： ⑴ 横向轮廓：与实际表面加工纹理方向垂直的轮廓。
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⑵ 基准线：评定表面粗糙度参数值大小的参考线。
GB/T1031-2009规定：以轮廓最小二乘中线——取样长度内， 使被测轮廓上各点偏距平方和为最小的基准线，按最小二乘法拟定。 分 为：粗糙度轮廓中线、波纹度轮廓中线和原始轮廓中线
Rsm
1 m
Xs
i 1
m
i
lr
RSm越大，峰谷越稀，密封性能越差。
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⑶ 曲线及相关参数
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。
Rmr(c)=
Mli
i 1
n
lｎ

Ml(c) lｎ
轮廓支承长度率曲线 Rmc
0
中线
20
Rmr( c)/%
可以直接读出Ra的数值。
Rz测量比较简单，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。
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⑵ 间距参数 轮廓单元宽度Xsi: 中线与一个轮廓单元相交线段的长度。
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)
Xs1 Xs2 Xs3 中线 Xs4 Xs5 Xs6
① 最大轮廓峰高Rp ③ 轮廓最大高度Rz ：Rz=Rp+Rv
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② 最大轮廓谷深Rv ④ 轮廓单元平均高度Rc：
RC
1
m
m
Z ti i
1
⑤ 轮廓算术平均偏差Ra
一个取样长度lr内，被测轮廓线上各点距中线距离的算术平均值
Z
Z1
Z2
算术平均偏差Ra
Ra
Z3
Zi
Zn
x
1 lr Ra Z ( x) dx lr 0
位及运动速度高，单位面积压力大，受交变载荷的表面或防腐性能、密
封性能、外表美观度等要求高的表面宜选用较小的表面粗糙度值。 ② 配合零件表面粗糙度值与尺寸公差、几何公差应协，一般：
精度
普通精度 较高精度 中等精度
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几何公差t 与尺寸公差T t=0.6T t=0.4T t=0.25T t＜0.25T
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L” 。 “—” 若为单向下限值，则必需加注“ 来区别是短波还是长波。
轮廓参数极限值判断规则
完工零件表面按检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:
16%规则: 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。
★ 表面粗糙度参数的选用方法： 优先选Ra ：粗糙度参数值在(0.025～6.3) um 幅度参数Ra、 Rz 选Rz ：粗糙度参数值在(6.3 ～ 100)um 和 评定参数选用
(0.008 ～ 0.020 )um范围；
附加参数---有特殊要求选用RSm ， Rmr(c)
RSm ——有密封性、对涂漆性能、抗裂纹和抗腐蚀等要求时； Rmr(c)——有对耐磨性和接触刚度等有要求时，但同时要给出C值。
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粗糙度要求的注写的位置
e— 加工余量（mm）。
2. 表面粗糙度要求在图中注法 U 0.0025-0.8 / Ra 4 max (空格)12.5
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 ③ ④ ⑤ 幅度参数符号：参数代号标注在传输带或取样长度后，用“ 评定长度的标注：如果默认的评定长度时，可省略标注。 /”隔开 (1) 位置 a处—幅度参数符号(Ra、Rz)及其数值和有关技术要求。不能省略。 ② 传输带和取样长度： ⑥ 极限值判断规则和极限值的标注： 幅度参数值：表面粗糙度值大小。 “ 16％规则”为默认规则，省略标注；“最大规则”应标注 如果不等于5lr时，则应注出取样长度的个数。 。 传输带：标注短波和长波滤波器的截止波长λ ① 上限或下限的标注： s-λc；如：0.0025-0.8 。 为避免误解，在参数代号和极限值之间插入一个空格。 表示双向极限值时应标注上限符号“ 当截止波长为默认标注值时，省略标注。 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 传输带标注时，短波在前，长波在后，并用连字号“—”隔开。 “ L” 的标注。 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
最高点——轮廓峰高Zp
② 轮廓谷：被评定轮廓上连接轮廓与X轴两相邻交点的向内的轮廓部分 最低点——轮廓谷深Zv ③ 轮廓单元： 一个轮廓峰和相邻轮廓谷的组合 。
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二、表面粗糙度评定参数：
GB/T3505—2009规定三类轮廓评定参数——幅度参数、间距参数、
曲线及相关参数。
⑴ 幅度评定参数(高度参数) ★ 一个取样长度lr内的幅度评定参数： 最大高度Rz
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Ra —轮廓算术平均偏差 Rz 来自百度文库轮廓最大高度 RSm — 轮廓单元平均宽度 Rmr(c) —轮廓支承长度率
1. 表面粗糙度的参数数值
Ra 数值
0.12 0.20 3.2 50
0.025 0.050 0.100
0.40 0.80 1.60
6.3 12.5 25
Rz 数值
0.025 0.40 6.3 100 1000
旧国标以轮廓算术平均中线——取样长度内，将被测轮廓分为面积 相等的上、下两部分的基准线。
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⑶ 取样长度lr：用于测量和评定表面粗糙度特征的一段基准线长度。
取样长度大小应适中，过长测量结果中可能包含表面波纹度的成分；
过短则不能客观反应表面粗糙度的实际情况。 标准规定：0.08、0.25、0.8、2.5、8.0和25mm等6个取样长度；取样长度
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★ 表面粗糙度表面特征的经济加工方法：
★ 粗加工非结合面： Ra＞10 ★ 半精加工结合面：
10＞Ra＞2.5
★ 精加工结合面、工作面：
2.5＞Ra＞1.25
★ 精加工配合面：
1.25＞Ra＞0.32
★ 精密配合面：
0.32＞Ra＞0.08
★ 镜面：
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0.04＞Ra＞0.01
★ 轴、孔表面粗糙度大小推荐值：
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3、表面结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。
40 60 100
评定长度
c/%
⑷ 混合参数(形状参数)
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用于评定均方根斜率大小。
★ 表面粗糙度评定参数 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。 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 全面的反映零件表面微观几何形状； 间距参数Rsm与形状参数Rmr(c)为辅助参数，一般不单独使用。 ☆ 常用表面粗糙度评定参数： 基本参数 2个 辅助参数 2个
1 近似 Ra n
Z
i 1
n
i
☆ 其他幅度参数 ⑥ 轮廓的均方根偏差Rq ⑦ 轮廓的偏斜度Rsk ★ 评定长度内的幅度评定参数 ⑧ 轮廓的陡度Rku
轮廓总高度 Rt：评定长度内最大轮廓峰高与最大轮廓谷深之和。 Rt≥Rz
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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，
工艺系统振动、发热和回转体
不平衡所引起的形状误差。 ⑶ 表面粗糙度： 加工过程中刀具与材料间的摩 擦、切屑分离时，金属层的塑性 变形及工艺系统高频振动所引起
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的形状误差。
2、零件表面几何形状误差分布范围：
波距s： 相邻两峰或两谷之间的距离
★形 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 状误 差：峰谷波距＞10mm，峰谷波长与波高之比＞1000的不平程度。 表面上综合影响零件的表面轮廓。 ★ 表面波纹度：峰谷波距在1～10mm，波距和波高比等于50～1000之间的 不平程度。GB/T3505-2009最新将其标准化 ★ 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。
Ra值
Ra ≤0.05T Ra≤0.083t Ra ≤0.025T Ra≤0.063t Ra ≤0.012T Ra≤0.048t
Rz值
Rz≤0.2T Rz≤0.333t Rz≤0.1T Rz≤0.25t Rz≤0.05T Rz≤0.2t Rz≤2.4t Rz ≤0.6T
高 精度
Ra≤0.6t Ra ≤0.15T
第五章 表面粗糙度与检测
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 难 点：表面粗糙度的评定、选用及标注方法。 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。
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§5-1表面粗糙度的概念及其对使用性能的影响
一、零件的表面形貌概述： 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 1、零件表面的几何误差 生几何误差和几何形貌误差。 ⑴ 形 状 误 差： 机床几何精度引起的加工误差。 ⑵ 表面波纹度：
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§5-2 表面粗糙度的评定
一、表面粗糙度术语： 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。 1、轮廓滤波器——把不同波长的轮廓分离，形成不同波长范围(传输带)。 ⑴ 以λs(粗糙度波长) 滤去小于粗糙度波长的波——原始轮廓(P轮廓) 是评定原始轮廓参数的依据； ⑵ 以λc (波纹度波长)抑制长波成分——粗糙度评定轮廓( R 轮廓)； ⑶ 以λf抑制更长波——波纹度评定轮廓( W 轮廓) 。 传输带：由两不同截止波长的滤波器分离获得的轮廓波长范围。
2 0
★ 各种加工方法可能达到的表面粗糙度：
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§5-4 表面粗糙度标注
一、表面粗糙度的符号
符号 意义及说明 表示未指定工艺方法的表面——不单独使用，仅用于简化代号标注或加 工工艺图样中 表示表面特征是用去除材料的方法获得——只有在其含义是“被加工表 面”时才可单独使用。 表示表面特征是用不去除材料的方法获得，或者用于保持原供应状况的 表面（包括保持上道工序的状况） 表示允许用任何工艺方法获得的表面，在报告或合同中用“APA”表示。 表示允许用去除材料方法获得的表面，在报告或合同中用“MRR”表示。 表示用不去除材料方法获得的表面，在报告或合同中用“MMR”表示。
0.050
0.100 0.20
1 6
0.80
1.60 3.2
12.5
25 50
200
400 800
§5-3 表面粗糙度的选用
GB/T3505-2009规定：表面粗糙度评定参数——4类16个；以Ra、Rz
为基本参数，其余12个为辅助参数。
★ 选用原则： 在满足零件表面功能的同时，考虑工艺的可行性与经济性。 ① 工作表面、摩擦表面、配合要求高的表面、易产生应力集中的部
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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 表面粗糙度单一要求（不可省略） 表面粗糙度 传输带 补充要求
要求标注的内容：
取样长度
加工工艺
加工余量等。
表面粗糙度要求标注的内容在图中注写的位置: a —表面粗糙度第一(单一)要求（μm） b —表面粗糙度第二要求（μm） c — 加工方法（车，铣） d— 表面纹理和纹理方向
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。 最大规则: 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)
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波距s＜1mm；其波距和波高之比一般小于50。
二、表面粗糙度对零件使用性能和寿命的影响 1、适当的利于减少零件运动表面间的摩擦和磨损；
2、过大的粗糙度值降低配合精度的稳定性；
3、表面粗糙时，易降低零件的疲劳强度。 4、粗糙表面的抗腐蚀性低 5、粗糙表面对零件表面的接触刚度、密封性、表面反射能力和产品 外观等诸方面有不利影响。
一般应包含五个以上的轮廓峰、谷；
⑷ 评定长度：评定轮廓表面粗糙度所必须的一段表面长度。 标准评定长度ln：一般按五个取样长度确定ln＝5lr ；被测表面比较均匀 时，可选ln＜5lr；若均匀性差，则选ln＞5lr。
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4、 表面轮廓几何参数： ① 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