第五章 表面缺陷、表面粗糙度及测量

三、试说明下面6个SR代号的意义
第五章 表面缺陷、表面粗糙度 及测量
主要内容：
第一节、概述； 第二节、表面粗糙度的评定参数； 第三节、表面特征代号及标注； 第四节、表面粗糙度数值的选择； 第五节、表面粗糙度的测量；
本章要点：
1.掌握判别工件表面缺陷和表面粗糙度的区分方 法，学会使用粗糙度样块。 2.掌握表面粗糙度的基本概念及代号的标注、选 用原则。
2.表面粗糙度高度参数标注方法 Ra只标数值，省略“Ra”；Rz、Ry数值、代号都标。 同一符号上可同时标出两个参数值。单位为μm 表示用任何方法获得的表面，Ra的上限值为3.2μm 表示用任何方法获得的表面，Rz的上限值为3.2μm 只注一个值时，表示为上限值； 注两个值时，表示为上限值和下线值。 表示用去除材料的方法获得的表面，Ra的上限值 为3.2μm，下限值为1.6μm
2.微观不平度十点高度Rz 在取样长度内，被测实际轮廓上5个最大轮廓峰高的平均
5 1 5 值与5个最大轮廓谷深的平均值之和。R z yPi yVi 5 i 1 i 1
Rz越大，表面越粗糙。因测点小，只能反映轮廓 高度，不能反映峰顶的尖锐或平钝的几何特征。
3.轮廓最大高度Ry 在取样长度内，轮廓峰顶线与轮廓谷底线之间的距离。 Ry = RP+ Rm
吃刀量过大造成的不可去除的刀痕残余；
4.区域和外观缺陷类：如磨削进给量过大引起表面 网状和鳞片；切削热造成的表面烧伤。
一、表面粗糙度SR
1.定义： 表面粗糙度SR指零件在加工过程中，因不同方 法、机床与工具的精度、振动及磨损等因素在加工 表面上所形成的具有较小间隔和较小峰谷的微观状 况。属于微观几何误差。 2.产生原因： 主要是由于切削加工中的刀痕、刀具与零件表面 的摩擦、切屑与工件分离时的塑性变形、工艺系统 的高频振动等引起。
一、主要术语及定义（GB/T 3505-2000）
1.取样长度lr：用于判别具有表面粗糙度特征的一段基准 线长度。一般有5个以上的波峰、波谷。 若lr过短，不能反映SR的实际情况； 其目的 是限制、 过长，SR的测量值会含有表面波度的成分。 减弱波 纹度、 形状误 差的影 响
图5-2
取样长度和评定长度
a）内外表面的标注；b）多边形的标注
2）在同一图样上每一表面一般只标注一次符号、代 号，并尽可能靠近有关的尺寸线，位臵狭小或不便标注 时，符号、代号可引出标注，如下图所示。
3）当零件所有表面只有相同的表面粗糙度要求时， 其符号、代号可在图样的右上角统一标注，见下图：
4）当零件的大部分表面具有相同的表面粗糙度要求 时，对其中使用最多的一种符号、代号，可以统一注在 图样的右上角，并加注“其余”两字，
y
i 1
n
2 i
min
图5-3
轮廓最小二乘中线示意图
2）轮廓算术平均中线 在取样长度内，由基准线将实际轮廓分成上下两部分，
且使上、两部分面积相等，即：
F1 F3 ... F2n1 F2 F4 ... F2n
注：用最小二乘中线确定的中线是唯一的，但比较费事； 用算术平均中线确定中线，较为简便，应用较广。
第五节、表面粗糙度的测量
一.比较法 将被测表面和表面粗糙度样板直接 进行比较，通过视觉、触觉、放大镜、 显微镜来判断被测表面粗糙度的一种检 测方法。 特点：使用方便，常用在车间的车、 磨、镗、铣、刨。 缺点：评定的可靠性很大程度取决 于检验人员的经验。 不能精确得出表面的粗糙度数值。 场合：仅适用于评定表面粗糙度要求 不高的工件。
区别?
用去除材料的方法 获得的表面，Ra上 限值为3.2μm， 下限值为1.6μm
用去除材料的方法 获得的表面，Ra上 最大值为3.2μm， 最小值为1.6μm
要求所有实测值中 超过该值的个数少 于总数的16％
要求所有实测值都 不超过该值。
3.表面粗糙度在图样上的标注 1）图样上SR代(符)号一般标注在可见轮廓线上、尺寸 界线引出线或其延长线上。符号的尖端必须从材料外指向 表面，数字及符号的方向必须按下图进行标注。
Ry常用于不允许有较深加工痕迹的表面；或不宜采用 Ra、Rz评定的表面。只能反映表面轮廓的最大高度，不 反映微观几何形状特征。
三、表面粗糙度轮廓评定参数的选择 在常用值范围内(Ra为0.025～6.3μm，
Rz为0.1～25μm)，优选选用Ra作为评定参数。
采用Ra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Ra作为评定参数，方便、可靠。
4）对接触刚度的影响 表面越粗糙，实际接触面积就越小，使峰顶处的局部 塑性变形加剧，接触刚度降低，影响工作精度和抗振性。
5）对耐腐蚀性能的影响
粗糙的表面易使腐蚀性物质附着表面的微观凹谷， 并深入金属表面，造成表面腐蚀。 故在设计零件时，必须有表面粗糙度的要求，是几 何精度设计的一个重要内容。
第二节 表面粗糙度的评定
第三节、表面特征代号及标注
1.表面粗糙度符号 GB/T131-1993规定：
1) a1、a2为SR高度参数的最大或最小允许值(μm)； 2) b处标注加工方法、镀涂或其它表面处理； 3) c处标出取样长度（mm）； 4) d处标出加工纹理方向符号； 5) e处标出加工余量（mm）；
6) f处标出间距参数值（mm）或轮廓支承长度率。
二、表面粗糙度评定参数（GB/T1031-1995）
1.轮廓算术平均偏差Ra：在取样长度内，被测实际轮 廓上各点至基准线距离绝对值的算术平均值。
1 lr Ra | Zi | dx l 0
1 n 可近似为： Ra | Z i | n i 1
算术平均偏差Ra越大，表面越粗糙。能客观反映表 面微观几何形状特征。用的较多。
第一节、概述
一、表面缺陷
是零件表面不仅在加工中，而且在运输、储存或 使用过程中生成的无一定规则的单元体。 （一）表面缺陷特征 具有尺寸大小、深度、高度要求，有缺陷面积、总 面积、有缺陷数量、单位面积上缺陷系数等要求。这 些参数是一个规定表面上允许的最大极限值。
（二）常见表面缺陷类型及分类 1.凹缺陷类：如铸件表面的毛孔、砂眼等； 2.凸缺陷类：如冲压件的氧化皮、飞边等； 3.混合缺陷类：如滚压或锻压出现的皱皮、折叠；
4、针描法（感触法） 是一种接触式测量SR的方法 常用仪器：电动轮廓仪
优点：能够直接读出表面粗
糙度的数值，还能测量平面、 轴、孔和圆弧面等各种形状 的表面粗糙度。 Ra测量范围：0.01~6.3μm 电动轮廓仪
单元练习
一、填空题 1.表面粗糙度是指 ____ 所具有的 ____和 ____ 不平度。
二.光切法
是利用光切原理测量表面粗糙度的一种方法。
常用仪器：光切显微镜。 光切法一般用于测量表面粗糙 度的高度参数Rz和Ry， 一般范围为：0.8~100μm 不适于内表面和大工件测量。
双管显微镜（9J）
3、干涉法 是利用光波干涉原理来测量SR的一种方法。 常用仪器：干涉显微镜。 主要用于测量SR的Rz和Ry值； 测量范围一般为：0.03~ 1μm
6.表面粗糙度代号在图样上应标注在_____、_____或其延长 线上，符号的尖端必须从材料外___表面，代号中数字及 符号的注写方向必须与____一致。 7.同一零件上，工作表面的粗糙度参数值___非工作表面的 粗糙度参数值。 8. 测量SR时， Ra值易用 用 测量 测量，Rz和Ry值易
二、判断题 1. 取样长度过短不能反映表面粗糙度的真实情况、因 此越长越好。 2. 算术平均中线是唯一的，而最小二乘中线可能有多条。 3. 同一公差等级时，轴的粗糙度值应比孔的小。 4. 配合性质相同时，小尺寸结合面的粗糙度值应比大尺 寸结合面小。 5. 如果被测表面的均匀性较好，表面粗糙度的取样长度 即为评定长度。 6. 表面粗糙度符号的尖端可以从材料的外面或里面指向 被注表面。 7. 光切法既可测量外表面，也可用于测量内表面。
2.表面粗极度评定参数中,轮廓的高度特征参数有3个(填名称和 代号) 、 、 。一般情况下，应优先选用 。 3.取样长度用__表示，评定长度用__表示；轮廓中线用___表示。 4.表面粗糙度用铣削的方法获得，Ra的最大允许值3.2μm， Ry的最大允许值为12.5，其符号记为 。 5. SR用冲压变形的方法获得，Ra的最大允许值为6.3μm ， 其符号记为 。
5）齿轮、渐开线花键、螺纹等工作表面没有齿形时， 表面粗糙度代号可按简化标注在节圆线上或螺纹大径上。
6）同一表面上各部位有不同的要求时，应以细实 线画出界限，并注出相应的表面粗糙度代号和尺寸。
第四节、表面粗糙度数值的选择
1.选择方法：类比法
2.选择的一般原则：
1）在满足零件表面功能要求的情况下，尽量选用大一些的 数值。 2）一般情况下，同一个零件上，工作表面的粗糙度数值小 于非工作面的数值。 3）摩擦面、承受高压和交变载荷的工作面的SR应小一些。 4）尺寸精度和形状精度要求高的表面，SR数值应小一些。 5）要求耐腐蚀的零件表面，SR数值应小一些。 6）有关标准已对SR作出规定的，按相应标准确定SR数值。
3.分类：
按照波距λ与波高h的比值划分： (1)SR：比值<40。 属微观几何形状误差。 (2)波度误差： 比值范围40~1000 (3)宏观几何形状误差： 比值>1000
4.粗糙度SR对零件的影响： 1）对摩擦和磨损的影响 零件表面越粗糙，摩擦系数就越大，两相对运动 的表面磨损就越快。 2）对配合性质的影响 对间隙配合，表明越粗糙易磨损，使工作过程中的 间隙变大，配合精度降低。 对过盈配合，装配的峰顶被挤平，使有效过盈变 小，从而降低了联接的强度。 3）对疲劳强度的影响 粗糙的零件，在交变载荷作应下，集中就会严重， 疲劳强度就会将低。
2、评定长度ln ： 是评定轮廓表面粗糙度所必须的一段长度。一般ln=5lr 。