表面粗糙度

• ⑵物理因素： 指工件材料、磨削用量、冷却液等方面 的影响。 • a铜、铝及和金材料工件，一般采用精切方法来或得粗糙 度数值小的表面，若采用磨削加工，普通砂轮很容易堵塞， 破坏表面粗糙度，必须采用金刚石砂轮。硬脆材料的工件， 如花岗岩，硬质合金，淬火钢等可选用金刚石砂轮。CBN 砂轮和橡胶结合剂的砂轮。耐热钢磨削时还会发生磨削烧 伤，影响工件的表面质量。所以，根据工件材料选用合适 材质的砂轮，以便满足工件粗糙度的要求。
磨削加工表面的粗糙度
• 磨削加工表面粗糙度的形成是磨料颗粒在工件表面的划痕 和材料的塑性变形来决定的，若工件表面划痕越细越密越 均匀，则表面粗糙度数值就越小，若工件表面塑性变形越 小，则划痕两侧翻起越小，则表面粗糙度数值越小。 • ⑴几何因素的影响： a砂轮粒度，粒度号越大，即砂 粒越细，工件表面的划痕就越多越细，表面粗糙度数值就 越小。但磨粒过细，则易发生砂轮堵塞，破坏表面粗糙度。 所以一般粗磨、精磨、铣磨时使用砂轮粒度号应逐步增大。
• ⑵评定长度Ln 为了充分反映微观几何形状误差不均匀 的程度，测量评定粗糙度轮廓所必须的一段长度。一般情 况，评定长度取为取样长度的5倍，并以5个取样长度内的 粗糙度数值的平均值作为评定长度内的粗糙度的可靠值。 均匀性较差的粗糙度轮廓可选用大于5L的评定长度值，均 匀性较好的粗糙度轮廓可选用小于5L的评定长度值。 • ⑶轮廓中线m 是具有几何轮廓形状并划分轮廓的基准 线，是在取样长度内，按最小二乘法拟合所确定的轮廓线。
• ⑶振动： 无论外界振动的传入，机床内部运动部件的振 动，还是工艺系统在某特定条件下产生的切削振动均会严 重恶化工件表面粗糙度，所以必须采取适当的措施来减少 振动。对于来自本机床之外的振源，一般可用隔离的措施， 如隔离沟，防振垫等。对于机床内部运动部件的振动，一 般要查清主要振源来自哪个部件，再采取措施。如磨床砂 轮振动应仔细动平衡，又如机床在某转速下振动较大，则 切削转速的选择应避开这一转速等。至于工艺系统的切削 振动，即随切削开始即开始，随切削停止即停止的振动， 又称之为自激振动。
• 此参数概念直观。对于此参数需要辨别高度和间距。除非 另有要求，省略标注的高度分辨力应按Rz的10%选取。省 略标注的间距分辨力应按取样长度的1%选取。上述两个 条件都应满足。
• ⑶轮廓的最大高度Rz它是指在一个取样长度内，最大轮廓 峰高Zp和最大轮廓谷深Zv之和的高度即 Rz=Zp+Zv 这个参数测量比较简单，对不允许有较深加工痕迹的 表面有实用意义。 • ⑷轮廓单元的平均宽度RSm它是指在一个取样长度内，轮 廓峰和轮廓谷组合的轮廓单元宽度Xs的平均值。即 • 一般情况下，高度分辨力按Rz的10%选取， 间距分辨力按取样长度Lr的1%选取。对于Rc参数也适用。 RSm参数可按制造加工痕迹的细密程度，对密封性，接触 刚度等有一定影响，概念比较直观，可用性能比较完善的 触针式电动轮廓仪测量。
表面粗糙度的标注方法：
• 表面粗糙度新国家标准取消了按Ra系列值划分为▽1～ ▽14等级的规定，而是按选定的评定参数及其所允许的数 值表示。表面粗糙度的标注符号为与被注轮廓线倾斜成 60°的左右两条不同长度的直线，长线约为短线的二倍， • ① • 限值为3.2a 表示用任何方法获得的表面粗糙度，Ra的上
表面粗糙度的评定：
• 1基本术语：⑴取样长度Lr 为了限制和减弱表面波纹 度对表面粗糙度测量结果的影响所规定的用于评定轮廓的 不规则特征的一段基准线长度，并应在轮廓总的走向上量 取。具体规定为：Ra≥0.006～0.02微米时，Lr取为 0.08mm; • Ra＞0.02～0.10微米时，Lr取为0.25mm; • Ra＞0.10～2.0微米时，Lr取为0.8mm; • Ra＞2.0～10.0微米时，Lr取为2.5mm; Leabharlann Baidu Ra＞10.0～80.0微米时，Lr取为8.0mm。
• ⑸轮廓的支承长度率Rmr(c) 它是指在给定水平位置C 上轮廓的实体材料长度ML(c)与评定长度Ln的比率。 • 即 • • 轮廓峰顶线和平行于它并与轮廓相交的截线之间的距离称 为水平位置C.C值可用微米或Rz的百分数表示。选用轮廓 支承长度率参数时必须同时给出水平位置C值。 目前 只有少数仪器可以直接测量Rmr(c).它是评定零件表面耐 磨性能比较合理的指标。具有相同间距和相同高度的轮廓， 因形状特性不相同，其表面耐磨性也会不同。
• ⑴轮廓的算术平均偏差Ra 它是指在一个取样长度内， 被测轮廓上各点至轮廓中线偏距绝对值的算术平均值
• 即 此参数反映表面轮廓信息较全面， 概念直观，用于测量的电子仪器的电路设计比较简单，用 触针式电动轮廓仪测量时，可以直接读出Ra的数值。 • ⑵轮廓单元的平均线高度Rc 它是指在一个取样长度内， 轮廓峰和轮廓谷组合的轮廓单元高度Zt的平均值。即
• ②
Ra的上限值为3.2。。
• ③ 表示用去除材料的方法获得的表面粗糙度，Ra 的上限值为3.2，Ra的下限值为1.6。
• ④ 表示用去除材料的方法获得的表面粗糙度，Ra 的最大值为3.2。
• ⑤ 表示不用去除材料的方法获得的表面粗糙度， Ra的上限值为a。
• 表面粗糙度参数的上限值（或下限值）是指表面粗糙度所 有实测中，允许超过规定值的个数少于总数的16﹪。表面 粗糙度参数的最大值（或最小值），是指表面粗糙度的所 有实测值中不得超过的规定值。 • 零件表面特征若有要求，可按下图那样注出。图中：
切削加工表面粗糙度：
• 影响切削加工表面粗糙度的因素有几何因素，物理因素和 振动。 • ⑴几何因素：是指刀具几何形状的复映，尖刀和圆弧刀车 削时的残留高度H,圆弧刀的H值明显小于尖刀的H值所以 就降低了工件表面的粗糙度数值。适当增大刀具的前角和 到刃的刃磨质量（如刃口无缺陷，前后刀面的粗糙度数值 小）也是有效的减小工件表面粗糙度数值的措施。 • ⑵物理因素： ①工件材料：材料切削加工中塑性变形 大，则粗糙度就差。中、低碳钢工件其韧性好，加工中塑 性变形大，表面粗糙度数值就达，因此这些材料常安排调 质或正火处理，提高切削性能，使其塑性变形减小，可减 表面粗糙度数值。脆性材料切削时由于切削的崩碎产生麻 点，影响表面粗糙度，可以采用适当的热处理来细化金相 组织的晶粒大小，也可采用磨削的加工方法来提高表面粗 糙度。
表面粗糙度
• 表面粗糙度是指工件表面上具有的较小间距的微小峰谷组 成的微观几何形状特性。表面缺陷应从中排除，且不考虑 表面其他物理特性诸因素；为避免与光亮，清洁的概念混 淆并与国际间称呼一致，不采用“表面光洁度”这一术语， 而称作表面粗糙度。表面粗糙度是在机械加工过程中，由 于刀痕，材料的塑性变形，工艺系统的高频振动，刀具与 被加工表面的摩擦等原因引起的。它对零件的配合性能， 耐磨性，抗腐蚀性，接触刚度，抗疲劳强度，密封性和外 观等都有影响。为了提高产品质量，促进互换性生产，必 须对表面粗糙度的评定方法，测量手段等提出科学的规定 和要求。表面粗糙度是工件表面上的微观几何特性。形状 误差是工件表面上的宏观几何特性。而表面波纹度是工件 表面上介于微观和宏观几何特性之间的特性。形状误差， 波纹度，粗糙度常于一个表面轮廓叠加出现，这中结构即 为所有表面几何误差的总和。表面波纹度是间距比粗糙度 大得多，随机的或接近周期形式的成分构成的表面不平度。
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加工纹理方向的符号有下列几种： ⑴ =：纹理方向平行于注有符号的视图投影面。 ⑵ ⊥：纹理方向垂直于注有符号的视图投影面。 ⑶ X：纹理对注有符号的视图投影面是两个相交的方相。 ⑷ M:纹理呈多方向。 ⑸ C:纹理对于注有符号表面的中心来说是近似同心圆。 ⑹ R:纹理对于注有符号表面的中心来说近似放射形。 ⑺ P:纹理无方向或呈凸起的细粒状。 表面粗糙度在图样的标注示例，如图所示。
Ra、Rc、Rz的数值系列
• 注：1*为优先数值。 • 2Rc和Rz系列中，400以上的数值还有500，630，1000， 1250，1600*。 • 3（）中符号，为旧国家标准中，近似对应的等级符号。 高度参数允许数值的选用，总的原则是在满足功能要求的 前提下，尽量选用较大的优先数值(表中带*号者)。具体选 用时，可参考表－机件功能与许用的Rc数值范围，表－各 种制造方法可能达到的Ra界限值。
• 2表面粗糙度的评定参数： 表面粗糙度的常用评定参 数有5个即： • 轮廓的算术平均偏差Ra • 轮廓单元的平均线高度Rc • 轮廓的最大高度Rz • 轮廓单元的平均宽度RSm • 轮廓的支承长度率Rmr(c) • 与高度特性有关的参数为Ra,Rc,Rz,它们是基本评定参数。 • 与间距特性有关的参数为RSm. • 与形状特性有关的参数为Rmr(c)。
• 3表面粗糙度参数及其允许值的确定：Ra,Rc,Rz三个高度 参数中，Ra是主参数，可选其中一个或Ra和Rz,Rc和Rz 的组合。对于大多数表面来说，一般只给出一个高度参数。 在长用参数范围内（Ra为0.025～6.3位米，Rc为0.1～25 微米）推荐优先选用Ra。当仅用高度参数不能满足功能 要求时，可选用附加评定参数RSm或Rmr(c)。当Ra＜ 0.025微米或者Ra＞6.3微米且没有标准样块或者对于触针 可能引起变形的软材料表面，为了提高测量精度可选用参 数Rc.Ra,Rc,Rz高度参数的允许值标准数值系列可见下表。 Ra与Rc的数值从理论上讲无严格的对应关系，但要求不 高时，可按下式近似换算； • 当Ra≥2.0微米时；Ra:Rc=1:4,当Ra＜2.0微米时， Ra:Rc=1:5。此比例式仅供参考。
• b砂轮硬度，砂轮过软，砂粒容易脱落，砂轮工作表面不 易保持，其等高性被破坏，造成粗糙度数值增大。若砂轮 太硬，砂粒钝化后不易脱落，造成塑性变 • 形增大，粗糙度数值增大。砂轮硬度既是几何因素又是物 理因素之一。一般磨削硬度高的工件砂轮采用软一些，磨 削硬度低的工件砂轮可采用硬一性。 • C砂轮的修整 对于要求粗糙度数值小的工件，修整砂 轮的要求就要严格，即砂轮工作表面砂粒的微刃性和等高 性要求就高。为此砂轮修整时要求金刚石修整笔尖锋锐， 背吃刀量小，进给量小且均匀。工件表面粗糙度数值越小， 这些要求就越高。
• ⑴同一零件上，工作表面的粗糙度允许值应小于非工作面 的表面粗糙度允许值； • ⑵受循环载荷的表面及易引起应力集中的表面（如圆角， 沟槽）粗糙度允许值要小； • ⑶配合性质相同时，零件尺寸小的比尺寸大的表面粗糙度 允许值要小；同一公差等级，轴比孔的表面粗糙度允许值 要小； • ⑷运动速度高，单位压力大的摩擦表面比运动速度低，单 位压力小的摩擦表面粗糙度允许值小； • ⑸一般来讲，表面形状精度要求高的表面，表面粗糙度允 许值也小； • ⑹不同的表面粗糙度允许值，其加工方法是不同的，因此， 经济效果也是不同的，在选择表面粗糙度允许值时必须予 以考虑。表－各种制造方法可能达到的Ra界限值。表中， 从左向右斜升的范围，表示要采用特别措施才能达到所给 出的粗糙度数值；从左向右斜降的范围，表示粗糙度数值 是由于制造特别粗糙所引起的变化。当选用较小的Ra的 允许值时要慎重，否则成本将急剧增加。
• ②切削用量：切削塑性材料时，当V切 ≈20～60m/min会 产生积屑瘤影响粗糙度，所以一般应避开这一速度范围。 精切时一般采用低速宽刀大进给（如精车、精刨）或高速 尖刀小进给（如精镗、精铣）。背吃刀量也有一定的影响， 它不如V切和f影响大。背吃刀量小一些效果好，但不能过 小，过小会使粗糙度变差。 • ③冷却液的使用：若冷却液选用得好，可以很有效提高刀 具的耐用度，减小刀具的磨损，有效地减小工件的塑性变 形可减小表面粗糙度数值。
• a：粗糙度高度参数的允许值（单位为 ）；参数为Ra 时，参数值前不注符号Ra；参数为Rc或Rz时，参数值前 必须注出相应的参数符号。 • b：加工方法，镀涂或其他表面处理。 • c：取样长度（单位为mm,符合规定时可以省略不注）或 波纹度参数和数值(单位为 )。 • d：加工纹理方向符号。 • e：加工余量（单位为mm）。 • f：粗糙度间距参数RSm的参数与数值（单位为mm）或者 支承长度率Rmr(c)与C的参数与数值。图中加一小圆圈， 则表示所有表面具有相同的表面粗糙度要求。