第四章 表面粗糙度及检测
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第四章 表面粗糙度
二、表面粗糙度参数值的选择原则
表面粗糙度参数值的选择总原则是：在满足零件 表面粗糙度参数值的选择总原则是：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。 一般原则：
1.同一零件上，工作表面的粗糙度参数值小于非工作表面的。 1.同一零件上，工作表面的粗糙度参数值小于非工作表面的。 2.摩擦表面，速度愈高，单位面积压力愈大，则表面粗糙度值愈 2.摩擦表面，速度愈高，单位面积压力愈大，则表面粗糙度值愈 小，尤其是对滚动摩擦表面。 3.受交变负荷时，特别是在零件圆角、沟槽处表面粗糙度参数值 3.受交变负荷时，特别是在零件圆角、沟槽处表面粗糙度参数值 要小。 4.要求配合性质稳定可靠时，表面粗糙度参数值要小。 4.要求配合性质稳定可靠时，表面粗糙度参数值要小。 5.配合性质相同，零件尺寸愈小则表面粗糙度值应愈小。同一精 5.配合性质相同，零件尺寸愈小则表面粗糙度值应愈小。同一精 度等级，小尺寸比大尺寸、轴比孔的表面粗糙度参数值要小。 6.在确定零件配合表面的粗糙度时，应与其尺寸公差相协调。 6.在确定零件配合表面的粗糙度时，应与其尺寸公差相协调。
形状公差 形状或位置 位置公差
公差原则
有关概念
公差原则
体外作用尺寸 最 最最 最 一 一 最大实体实效
独立原则 包容要求 最大实体要求
4.3 表面粗糙度的测量
1.比较法：将被测表面和表面粗糙度样板直接进 1.比较法：将被测表面和表面粗糙度样板直接进 行比较，多用于车间，评定表面粗糙度值较大的 工件。 2.光切法：利用光切原理，用双管显微镜测量。 2.光切法：利用光切原理，用双管显微镜测量。 常用于测量R 0.5～60μm。 常用于测量Rz为0.5～60μm。 3.干涉法：利用光波干涉原理，用干涉显微镜测 3.干涉法：利用光波干涉原理，用干涉显微镜测 量。可测量R 量。可测量Rz和Ry值。 4.印模法：利用石腊、低熔点合金或其它印模材 4.印模法：利用石腊、低熔点合金或其它印模材 料，压印在被测零件表面，放在显微镜下间接地 测量被测表面的粗糙度。适用于笨重零件及内表 面。
4第四章_表面粗糙度及检测
表面加工纹理方向
表面微观结构的主要方向 由所采用的加工方法或其它因素形成 必要时才规定
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2011/12/27
标注举例
评定参数的选择
如无特殊要求，一般仅选用高度参数。 推荐优先选用Ra值，因为Ra能充分反映零件表 面轮廓的特征。以下情况例外：
当表面过于粗糙（Ra＞6.3μm）或过于光滑（ Ra＜ 0.025 μm ）时，可选用Rz，因为此范围便于选择用 于测量Rz的仪器测量。 当零件材料较软时，因为 当零件材料较软时 因为Ra一般采用触针测量。 般采用触针测量 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。
参数值的选用方法
一般尺寸公差、表面形状公差小时，表面粗糙度参数 般尺寸公差、表面形状公差小时，表面粗糙度参数 值也小，但不存在确定的函数关系。 一般对应关系（设形状公差为T，尺寸公差为IT）： 若T≈0.6 IT， 则Ra≤0.05 IT； Rz≤ 0.2 IT Rz≤ 0.1 IT T≈0.4 IT， 则Ra≤0.025 IT； T≈0.25 IT， 则Ra≤0.012 IT； Rz≤ 0.05 IT T＜0.25 IT， 则Ra≤0.15 T； Rz≤ 0.6 T
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知识拓展
三维表面粗糙度参数 滤波技术
三维表面粗糙度评定参数
Sq Sz Ssk Sku Sds Str Sal Std 幅度参数 表面均方根偏差 表面十点高度 表面倾斜度 表面峭度 空间参数 表面峰密度 表面纹 纵横比 表面纹理纵横比 最快衰减的自相关长度 表面纹理方向 S∆q Ssc Sdr Sbi Sci Svi Sm Sc Sv 混合参数 表面均方坡度 算术平均峰曲率 接触面积比 功能参数 表面支承指数 核心区含油指数 谷区含油指数 区含油指数 材料体积 核心区体积 谷区体积
表面粗糙度的测量
测量方法：目测法－▽6以下表面（即Ra值大于 2.5m）；用5～10倍放大镜比较－ ▽6 ～ ▽8 的表面；用比较显微镜－ ▽8以上的表面；也可 用手摸靠感觉来判断被加工表面的粗糙度。 注意点：样板与被测件的加工方法、材料、形状 都相同。
适用范围：工厂比较常用，尤其是车间检验中常 用。一般只用于粗糙度评定参数值较大的情况下， 其判断的准确性很大程度上取决于检验人员的经 验，当有争议时可用仪器进行测量。
压电式轮廓仪具有压电特性的晶体作为传感器的换能元件。 硅脂是一种粘滞性很强的液体，当触针随工件表面快速上下 运动时，液体摩擦很大，可认为触针杆被夹紧在槽片中，压 电晶片因触针的位移而产生变形，并在晶片表面产生与变形 成比例的电荷。 压电式轮廓仪结构紧凑，便于携带。
便携式表面粗糙度仪
影响因素： 触针形状 & 测量力
表面粗糙度对零件的使用性能有着重要的影响，主要 表现在：
对摩擦和磨损的影响：表面粗糙度大—磨损大—寿 命低 对配合性的影响：表面粗糙度影响配合性质的稳定性 对接触刚度的影响：表面越粗糙，接触刚度越低 对疲劳强度的影响：表面越粗糙，疲劳强度越低 对抗腐蚀性的影响：粗糙的表面易造成表面锈蚀 对结合密封性的影响 对检验零件时的测量不确定度、零件的外形美观等的影响
在取样长度内，也可从平行于轮廓中线m的 任意一个线算起，计算被测轮廓的五个最高点 （峰）到五个最低点（谷）间的平均距离：
3、轮廓最大高度Ry （新的国家标准中用Rz ） 在取样长度内，轮廓峰顶线和轮廓谷底线之 间的距离。
lr
c
Xs1
Xsj
Xsn
Ry
Ra、Rz 哪个能充分反映粗糙度的特性?
第四章 表面粗糙度
第四章 表面粗糙度及检测
第一节 表面粗糙度 第二节 零件表面粗糙度参数值的选择 第三节 表面粗糙的测量
第一节 表面粗糙度
定义：表面粗糙度是指加工表面所具有的微小峰谷的 导致微观几何形状误差。
产生原因：刀具或砂轮切削后留下的刀痕、切屑分离 时的塑性变形、工艺系统的高频振动及刀具和被加工表面 摩擦。
影响：零件的耐磨性、配合性质的稳定性、疲劳强度、 抗腐蚀性、密封性、外观、测量精度、表面光学性能、导 电导热性能和胶合强度
当表面过于粗糙（Ra＞6.3μm）或过于光滑（Ra＜ 0.025μm）时，可选用Rz，因为此范围便于选择用于测量Rz 的仪器测量。
当零件材料较软时，因为Ra一般采用触针测量。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。
糙度高度参数Ra、Rz、Ry，数值与光洁度等级的对照
Ra
1 l
l 0
y( x) dx
RaΒιβλιοθήκη 1 nn i 1yi
(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ypi平均值与5个最大轮廓谷深yvi平均值之和。
5
5
ypi yvi
Rz i1
i 1
5
也可从平行于轮廓中线的任意一根线算起，到被测轮
廓的五个最高点(峰)和五个最低点(谷)之间的平均距离。
表面加工纹理方向：指表面微观结构的主要方向，由 所采用的加工方法或其它因素形成，必要时才规定。
表面粗糙度标注的图例
第二节 零件表面粗糙度参数值的选择
表面粗糙度参数值的选择原则是：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。
一般原则： 1. 同一零件上，工作表面比非工作表面粗糙度值小； 2. 摩擦表面比非摩擦表面要小； 3. 受循环载荷的表面要小； 4. 配合要求高、联接要求可靠、受重载的表面粗糙度 值都应小； 5. 同一精度，小尺寸比大尺寸、轴比孔的表面粗糙度 值要小。
第一节 表面粗糙度 第二节 零件表面粗糙度参数值的选择 第三节 表面粗糙的测量
第一节 表面粗糙度
定义：表面粗糙度是指加工表面所具有的微小峰谷的 导致微观几何形状误差。
产生原因：刀具或砂轮切削后留下的刀痕、切屑分离 时的塑性变形、工艺系统的高频振动及刀具和被加工表面 摩擦。
影响：零件的耐磨性、配合性质的稳定性、疲劳强度、 抗腐蚀性、密封性、外观、测量精度、表面光学性能、导 电导热性能和胶合强度
当表面过于粗糙（Ra＞6.3μm）或过于光滑（Ra＜ 0.025μm）时，可选用Rz，因为此范围便于选择用于测量Rz 的仪器测量。
当零件材料较软时，因为Ra一般采用触针测量。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。
糙度高度参数Ra、Rz、Ry，数值与光洁度等级的对照
Ra
1 l
l 0
y( x) dx
RaΒιβλιοθήκη 1 nn i 1yi
(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ypi平均值与5个最大轮廓谷深yvi平均值之和。
5
5
ypi yvi
Rz i1
i 1
5
也可从平行于轮廓中线的任意一根线算起，到被测轮
廓的五个最高点(峰)和五个最低点(谷)之间的平均距离。
表面加工纹理方向：指表面微观结构的主要方向，由 所采用的加工方法或其它因素形成，必要时才规定。
表面粗糙度标注的图例
第二节 零件表面粗糙度参数值的选择
表面粗糙度参数值的选择原则是：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。
一般原则： 1. 同一零件上，工作表面比非工作表面粗糙度值小； 2. 摩擦表面比非摩擦表面要小； 3. 受循环载荷的表面要小； 4. 配合要求高、联接要求可靠、受重载的表面粗糙度 值都应小； 5. 同一精度，小尺寸比大尺寸、轴比孔的表面粗糙度 值要小。
机械制造基础第四章表面粗糙度
Rmr（c）= Ml(c) ln
※给出Rmr(c)参数时，必须同时给出轮廓水平截距c值。
（2）轮廓的实体材料长度Ml(c)
▲定义：评定长度内，一平行于X轴的直线从峰顶线向下 移一水平截距c时，与轮廓相截所得各段截线长度之和。
n
Ml(c) b1 b2 bi bn bi i 1
■轮廓的水平截距c大小可用微米或用它占轮廓制了长波轮廓成分相 对应的中线，即具有几何轮廓形状并划分轮廓的 基准线，用来评定表面粗糙度参数值的给定线。
轮
轮廓的最小二乘中线
廓
中
线
轮廓的算术平均中线
△以中线为基准线评定轮廓的计算制称为中线制
（1）轮廓的最小二乘中线
▲定义：在取样长度内，使轮廓线上各点轮廓偏距zi的
6、配合性质高的表面、小间隙配合表面、受重载的过 盈配合表面Ra和Rz值要小； 7、配合性质相同，零件尺寸越小，Ra和Rz值越小；同 一精度等级，小尺寸比大尺寸、轴比孔的Ra和Rz参数值 要小； 8、抗腐蚀性、密封性、外观性要求高的表面的Ra和Rz 参数值要小； 9、标准规定的按规定的参数值选用； 10、尺寸公差值和形状公差值小，其Ra和Rz参数值相应 要小，一般情况下，可取Ra为形状公差值的20-25%。
■轮廓支承长度率（Rmr(c)）随着轮廓的水平截距c 大小而变化。其关系曲线称为支承长度率曲线。
■支承长度率曲线对于 反映零件表面耐磨性有 着显著的功效。
Rmr(c) % 支承长度率曲线
c%
■ 轮廓峰顶线：在取样长度内，平行于基准线并通过 轮廓最高点的线。
■ 轮廓谷底线：在取样长度内，平行于基准线并通过 轮廓最低点的线。
规定取样长度是为了限制减弱宏观几何误差，尤其是表面波 纹度对测量结果的影响，表面越粗糙，取样长度就应越大，它 至少应包含5个以上的轮廓峰和轮廓谷，
※给出Rmr(c)参数时，必须同时给出轮廓水平截距c值。
（2）轮廓的实体材料长度Ml(c)
▲定义：评定长度内，一平行于X轴的直线从峰顶线向下 移一水平截距c时，与轮廓相截所得各段截线长度之和。
n
Ml(c) b1 b2 bi bn bi i 1
■轮廓的水平截距c大小可用微米或用它占轮廓制了长波轮廓成分相 对应的中线，即具有几何轮廓形状并划分轮廓的 基准线，用来评定表面粗糙度参数值的给定线。
轮
轮廓的最小二乘中线
廓
中
线
轮廓的算术平均中线
△以中线为基准线评定轮廓的计算制称为中线制
（1）轮廓的最小二乘中线
▲定义：在取样长度内，使轮廓线上各点轮廓偏距zi的
6、配合性质高的表面、小间隙配合表面、受重载的过 盈配合表面Ra和Rz值要小； 7、配合性质相同，零件尺寸越小，Ra和Rz值越小；同 一精度等级，小尺寸比大尺寸、轴比孔的Ra和Rz参数值 要小； 8、抗腐蚀性、密封性、外观性要求高的表面的Ra和Rz 参数值要小； 9、标准规定的按规定的参数值选用； 10、尺寸公差值和形状公差值小，其Ra和Rz参数值相应 要小，一般情况下，可取Ra为形状公差值的20-25%。
■轮廓支承长度率（Rmr(c)）随着轮廓的水平截距c 大小而变化。其关系曲线称为支承长度率曲线。
■支承长度率曲线对于 反映零件表面耐磨性有 着显著的功效。
Rmr(c) % 支承长度率曲线
c%
■ 轮廓峰顶线：在取样长度内，平行于基准线并通过 轮廓最高点的线。
■ 轮廓谷底线：在取样长度内，平行于基准线并通过 轮廓最低点的线。
规定取样长度是为了限制减弱宏观几何误差，尤其是表面波 纹度对测量结果的影响，表面越粗糙，取样长度就应越大，它 至少应包含5个以上的轮廓峰和轮廓谷，
第四章-表面粗糙度
配合性质要求高旳结合表面，配合间隙小旳配合表面 以及要求连接可靠，受重载旳过盈配合表面等，都应 该取较小旳表面粗糙度参数值。
配合性质相同，零件尺寸愈小则表面粗糙度参数值应 愈小；同一精度等级，小尺寸比大尺寸、轴比孔旳表 面粗糙度参数值要小些。
第四章 表面粗糙度
参数值旳选用措施
可用类比法来拟定。一般尺寸公差、表面形状 公差小时，表面粗糙度参数值也小，但也不存 在拟定旳函数关系。如机床旳手轮或手柄。
第四章 表面粗糙度
4.3 表面粗糙度旳测量
比较法：将被测表面和表面粗糙度样板直接进行比较， 多用于车间，评估表面粗糙度值较大旳工件。
光切法：利用光切原理，用双管显微镜测量。 常用于 测量Rz为0.5～60μm。
干涉法：利用光波干涉原理，用干涉显微镜测量。可 测量Rz和Ry值。
印模法：利用石腊、低熔点合金或其他印模材料，压 印在被测零件表面，放在显微镜下间接地测量被测表 面旳粗糙度。合用于笨重零件及内表面。
R（在a 取1）1l样0轮l 长y廓(度x算)内dx术，平被均测R偏实a 差际Ｒ1n轮ai廓n1 上yi 各点至 轮廓中线距离绝对值旳平均值，即
第四章 表面粗糙度
1 l
Ra l 0 y(x)dx
Ra
1 n
n i 1
yi
（2）微观不平度十点高度Ｒz
在取样长度内５个最大旳轮廓峰高ypi平 均值与5个最大轮廓谷深yvi平均值之和。 Rz 只能反应轮廓旳峰高，不能反应峰顶 旳锋利或平钝旳几何特征。
1、基本概念
零件表面旳形貌可分为三种情况：
(1)表面粗糙度：零件表面所具有旳微小峰谷旳不平程度， 其波长和波高之比一般不不小于 50。属于微观几何形 状误差。
(2)表面波纹度：零件表面中峰谷旳波长和波高之比等于 50～1000旳不平程度称为波纹度。会引起零件运转时 旳振动、噪声，尤其是对旋转零件（如轴承）旳影响 是相当大旳目前表面波纹度还没有制定国标。国际原 则化组织第57技术委员会正在制定表面波纹度有关国 际原则。
表面粗糙度及检测ppt课件
完整图形符号，当要求标注表面结构特征的补充信息时，在允许 任何工艺图形符号的长边上加一横线。在文本中用文字APA表示
完整图形符号, 当要求标注表面结构特征的补充信息时，在去除 材料图形符号的长边上加一横线。在文本中用文字MRR表示
完整图形符号, 当要求标注表面结构特征的补充信息时，在不去 除材料图形符号的长边上加一横线。在文本中用文字NMR表示
n
y（x）2 min
i 1
7.取样长度lr——取样长度是用于判别和测量表面粗糙度时所规定
的一段基准线长度，它在轮廓总的走向上量取。 目的：规定和选取这段长度是为了限制和消弱表面波度对表面粗糙 度测量结果的影响。
表面越粗糙，取样长度越大，因为表面越粗糙，波距也越大，较 大的取样长度才能反映一定数量的微量高低不平的痕迹。
第四章 表面粗糙度
表面粗糙度—是指加工表面具有较小间隙和微小峰谷的一种微观几何
形状误差。旧称表面光洁度。
危害 ①影响配合件接触刚性，降低机器寿命和精度。 ②影响配合性质，工作精度，抗腐蚀性 ③影响手感、观感……。
★本章基本内容：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。 ★重点内容：表面粗糙度的评定、选用及标注。 ★难点内容：表面粗糙度的评定、选用。 ★操作技能：表面粗糙度的测量。
在取样长度lr内，轮廓单元宽度Xs的平均值。
R sm
1 m
m i 1
X si
4、轮廓的支承长度率Sm 在给定水平位置c上，轮廓的实体材料长度与评定长度的比率。
Rmr ( c )
Ml(c) ln
100%
三.评定参数的数值
四.表面粗糙度的符号、代号及标注
根据GB/T131-2006规定 （1）表面结构的参数 国家标准规定，评定表面结构质量的主要轮廓参数
完整图形符号, 当要求标注表面结构特征的补充信息时，在去除 材料图形符号的长边上加一横线。在文本中用文字MRR表示
完整图形符号, 当要求标注表面结构特征的补充信息时，在不去 除材料图形符号的长边上加一横线。在文本中用文字NMR表示
n
y（x）2 min
i 1
7.取样长度lr——取样长度是用于判别和测量表面粗糙度时所规定
的一段基准线长度，它在轮廓总的走向上量取。 目的：规定和选取这段长度是为了限制和消弱表面波度对表面粗糙 度测量结果的影响。
表面越粗糙，取样长度越大，因为表面越粗糙，波距也越大，较 大的取样长度才能反映一定数量的微量高低不平的痕迹。
第四章 表面粗糙度
表面粗糙度—是指加工表面具有较小间隙和微小峰谷的一种微观几何
形状误差。旧称表面光洁度。
危害 ①影响配合件接触刚性，降低机器寿命和精度。 ②影响配合性质，工作精度，抗腐蚀性 ③影响手感、观感……。
★本章基本内容：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。 ★重点内容：表面粗糙度的评定、选用及标注。 ★难点内容：表面粗糙度的评定、选用。 ★操作技能：表面粗糙度的测量。
在取样长度lr内，轮廓单元宽度Xs的平均值。
R sm
1 m
m i 1
X si
4、轮廓的支承长度率Sm 在给定水平位置c上，轮廓的实体材料长度与评定长度的比率。
Rmr ( c )
Ml(c) ln
100%
三.评定参数的数值
四.表面粗糙度的符号、代号及标注
根据GB/T131-2006规定 （1）表面结构的参数 国家标准规定，评定表面结构质量的主要轮廓参数
第四章 表面粗糙度及检测
聊城大学机械与汽车工程学院
干涉法
利用光波干涉原理。 采用的仪器：干涉显微镜。 适宜测量极光滑的表面，Rz=0.025~0.8µm
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2）轮廓的算术平均中线 在一个取样长度lr范围内，轮廓的算术平均中线将实际 轮廓划分为上、下两部分，使上部分各个峰面积之和等 于下部分各个谷面积之和。
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4. 取样长度lr
规定取样长度，是为了抑制和减弱表面波纹度对表面粗糙 测量结果的影响，5个以上完整轮廓的峰和谷。标准取样长 度的数值见附表4-5。
《产品几何技术规范 表面结构 轮廓法 表面结构的术语、 定义及参数》（GB/T3505-2009） 《表面粗糙度 参数及其数值》 （GB/T1031-2009） 《技术产品文件中表面结构的表示法》（GB/T131-2006）
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二、基本术语：
1、λc滤波器（传输带）：确定粗糙度与波纹度成分
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针描法
利用触针直接在被测表面上轻轻滑过， 从而测量出表面粗糙度Ra值。
测量仪器：电动轮廓测量仪
测量范围：Ra=0.025~5µm表面。 特点：快速可靠，操作简便，易于实现自动 测量和微机数据处理；被测表面易被划伤。
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光切法
利用光切原理测量表面粗糙度的方法。 采用仪器：光切显微镜（双管显微镜） 适宜测量车、铣、刨或其他类似方法加工的金属 零件的平面或外圆表面。 适宜测量Rz＝0.5～60µm的表面。
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3. 轮廓单元的平均宽度（间距参数）
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宽度（轮廓的宽度 Xsi）的平均值RSm，即 m
第四章 表面粗糙度及测量讲解
达式为
Rmr(c) Ml(c) ln
Ml(c)=Ml1+Ml2+…+Mln
(4-5) (4-6)
选用Rmr(c)值时必须同时给出c值。c值可用μm或c值与Rz值的百
分比表示。
Rmr (c)是评定轮廓的曲线和相关参数，当c一定时，Rmr (c)
值越大，则支承能力和耐磨性越好。如图4-10所示。 上一页 下一页
§4. 3 表面粗糙度的选用
一、表面粗糙度评定参数的选用
国家标准规定，轮廓的幅度参数(如Ra或Rz)是必须标注的参数，
而其他参数(如RSm , Rmr (c ))是附加参数。一般情况下，选用
Ra或Rz就可以满足要求。RSm主要在涂漆性能，冲压成形时防止
引起裂纹、抗振性、抗腐蚀性、减小流体流动摩擦阻力等要求时附加
上一页 下一页
§4. 4表面粗糙度的符号、代号及图样标注
三、表面粗糙度的标注示例
表面粗糙度参数的各种标注方法及其意义见表4-10，加工纹理方 向符号见表4-11。Ra只标数值，本身符号不标。Rz除标注数值外 还需在数值前标出相应的符号。在一个符号上可同时标出两个参数值。 当允许在表面粗糙度参数的所有实测值中超过规定的个数少于总数的 16%时，应在图样上标注表面粗糙度参数的上限值或下限值。当要 求在表面粗糙度参数的所有实测值中不得超过规定值时，应在图样上 标注表面粗糙度参数的最大值或最小值。
选用表面粗糙度参数值的方法通常采用类比法。
上一页 下一页
§4. 3 表面粗糙度的选用
表4-6列出了轴和孔的表面粗糙度参数推荐值，表4 -7给出不同表
面粗糙度的表面特征、经济加工方法及应用举例，可供选用时参考。
根据类比法初步确定表面粗糙度参数值后，再对比工作条件，应
第四章 表面粗糙度及表面微观形貌测量
1 m RC = ∑ Z ti m i =1
RC =
(h2 + h4 ......h10 ) − (h1 + h3 .......h9 ) 5
第
轮廓最大高度 Ry
新标准： 新标准： Rz
11 页
为在取样长度l内 轮廓的峰顶线与谷底线之间距离。 为在取样长度 内，轮廓的峰顶线与谷底线之间距离。 峰顶线与谷底线分别指在取样长度内，平行于中线且通过轮廓 峰顶线与谷底线分别指在取样长度内，平行于中线且通过轮廓 中线 的最高点和最低点的线。 的最高点和最低点的线。
第
2、电动轮廓仪
27 页
显示
触针法电信号处理工作原理
第
台式电动轮廓仪的结构
28 页
基座： 基座：1+7 驱动箱： 驱动箱：6 传感器：9 传感器： 电器箱： 电器箱：3 记录器： 记录器：10
12-V形块 形块
第 29 页
典型电动轮廓仪介绍 P99
第
五、印 模 法
大型零件的内表面
30 页
印模法的原理： 印模法的原理： 利用某些塑性材料作块状印模，贴合在被测表面上， 利用某些塑性材料作块状印模，贴合在被测表面上，取下 在印模上存有被测表面的轮廓形状， 后，在印模上存有被测表面的轮廓形状，然后对印模的表面进 行测量，得出原来零件的表面粗糙度。 行测量，得出原来零件的表面粗糙度。 常用的印模材料有： 常用的印模材料有： 川蜡、石蜡、赛璐珞和低熔点合金等。 川蜡、石蜡、赛璐珞和低熔点合金等。
第
表面微观形貌测量的意义 表面微观形貌测量的意义 (P93) 微观形貌 1、影响零件的使用性能 、 2、监测工艺过程状态 、 3、改善表面质量 、 4、与纳米技术、生物技术等学科相互影响 、与纳米技术、
第四章表面粗糙度
3.表面粗糙度对零件使用性能的影响 3.表面粗糙度对零件使用性能的影响 1)对摩擦和磨损的影响 1)对摩擦和磨损的影响 一般地,表面越粗糙,则摩擦阻力越大, 一般地,表面越粗糙,则摩擦阻力越大,零件的 磨损也越快。 磨损也越快。 2)对配合性能的影响 2)对配合性能的影响 表面越粗糙,配合性能越容易改变, 表面越粗糙,配合性能越容易改变,稳定性越差 3)对疲劳强度的影响 3)对疲劳强度的影响 当零件承受交变载荷时,由于应力集中的影响, 当零件承受交变载荷时,由于应力集中的影响, 疲劳强度就会降低,表面越粗糙, 疲劳强度就会降低,表面越粗糙,越容易产生疲 劳裂纹和破坏。 劳裂纹和破坏。
3)与形状特性有关的参数 3)与形状特性有关的参数 (1)轮廓的支承长度率Rmr:在取样长度内 轮廓的支承长度率Rmr:在取样长度内, (1)轮廓的支承长度率Rmr:在取样长度内,一 平行于中线的线从峰顶线向下移动一段截距C 平行于中线的线从峰顶线向下移动一段截距C 到某一水平位置时， 到某一水平位置时，与轮廓相截所得的各段 截线长度bi 之和与评定长度的比值。 截线长度bi 之和与评定长度的比值。
4.4 表面粗糙度的选用 一.选用原则 在满足功能要求前提下顾及经济性, 在满足功能要求前提下顾及经济性,使参数的 允许值应尽可能大。 允许值应尽可能大。 二.选用方法 类比法 三.考虑下列关系 1.同一零件上的工作表面应比非工作表面的 1.同一零件上的工作表面应比非工作表面的 参数值小； 参数值小； 2.磨擦表面应比非磨擦表面的参数小 磨擦表面应比非磨擦表面的参数小； 2.磨擦表面应比非磨擦表面的参数小；
二.表面粗糙度的评定 1.取样长度 1.取样长度 评定长度 1)取样长度(l):用以判别具有表面粗糙度特 取样长度(l): 1)取样长度(l):用以判别具有表面粗糙度特 征的一段基准线长度 2)评定长度 ):评定表面粗糙度时所必须的 评定长度(l 2)评定长度(ln):评定表面粗糙度时所必须的 一段基准线长度 3)l 3) n=5l
1.5表面粗糙度
第四章 表面粗糙度
HEP
【教学重点、难点分析】 【教学重点】 粗糙度轮廓评定参数的含义及特点。 主要内容： 比较法测量表面粗糙度。 【难点分析】 粗糙度轮廓两个评定参数的区别。
第四章 表面粗糙度
HEP
讲授新课
主要内容： 一、基本术语
二、表面粗糙度的评定参数
三、粗糙度轮廓对零件使用的影响
第四章 表面粗糙度
HEP
粗糙度轮廓对零件使用的影响
偏差值Ra或最大高度Rz越大，表明高低不平的程
主要内容： 度越严重，加工精度越低，产品质量越差，但制 造成本越低。 为了保证零件的使用寿命，对于运动表面应选择 较高的接触精度，降低Ra或Rz值，使表面充分接 触，延长零件的寿命，通常取Ra和Rz的值在0.8 μm以下。
HEP
对值，即峰谷绝对值的平均值为评定轮廓的算 主要内容： 术平均偏差。 Ra值比较直观，容易理解，测量简便，是应 用普遍的评定指标。
第四章 表面粗糙度
表面粗糙度的评定参数
轮廓的最大高度Rz ：在一个取样长度内最大轮
HEP
廓峰高和峰谷之和的高度为轮廓的最大高度。 主要内容： Rz值不如Ra值能较准确反映轮廓表面特征。 但如果和Ra联合使用，可以控制防止出现较大 的加工痕迹。
四、表面粗糙度的测量
第四章 表面粗糙度
基本术语
表面轮廓：按截平面与刀具加工纹理的方向平
HEP
行或垂直，将截平面分为纵向表面轮廓和横向 主要内容： 表面轮廓。 评定粗糙度轮廓时，通常指横向表面轮廓， 它能比较准确地反映粗糙度实际情况。
第四章 表面粗糙度
基本术语
取样长度：用于判定被检测轮廓表面特征的一
和扩展图形符号， 主要内容： 基本图形符号； 扩展图形符号，用去除材料方法获 得的表面； 扩展图形符号，不去除材料的表面； 用于标注表面结构特征的补充信息； 表示所有表面具有相同的表面结构 要求 。
表面粗糙度及检测
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h??cos2 45? ?
1
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2M
（三）干涉法
干涉法是利用光波干涉原理来测量表面粗糙度数值的 一种方法。干涉法所用的仪器是干涉显微镜，通常 用来测量 Rc和Rz值，测量Rc值的范围一般为 0.4~1 μm。
1.干涉显微镜的测量原理
干涉显微镜的外形如图 4-22所示，其测量原理如图 423所示。由光源 1发出的光线，经聚光滤色镜组 2聚 光和滤色，再经反射镜 3转向，通过光栏 4、5和物 镜6，投射于分光镜 7的半透明半反射膜后分成两路 光束，一路光束透过分光镜 7和补偿镜 10、物镜11 射向工件被测表面 P2，经P2反射后原路返回，再射 在分光镜上，射向观察目镜 16。另一路光束由分光 镜7反射，经滤色片 8、物镜9射向标准反射镜 P1， 再由P1反射也经原路返回，透过分光镜，射向观察 目镜16。
图4-11 干涉显微镜的外形
1—光源；2—光源调节螺钉； 3、5—工作台微动千分尺； 4—工作台； 6—工作台固定螺钉； 7—仪器调修时用的手柄； 8—遮光板转动手柄； 9—调整干涉条纹方向及宽度的手柄； 10—调焦旋钮； 11—底座；12—照相机； 13—侧微目镜调节手轮； 14—目镜； 15—遮光片移动手柄
比较法使用简便，但判断的准确程度有限，所以适用 于车间中近似评定粗糙度较大的工件 。
（二）光切法
光切法是利用光切原理来测量表面粗糙度数值的一种方法。 光切法所用的仪器是光切显微镜 (又称为双管显微镜)，它适 宜测量轮廓单元的平均高度Rc和轮廓最大高度Rz值，测量 Rc值范围一般为0.8~6.3 μm。
3、轮廓单元的平均宽度 RSm ：是指在一个取样长度 内，轮廓单元宽度值 Xs的平均值
? RSm ?
第四章_表面粗糙度及检测[67P][12.9MB]
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4.1 表面粗糙度
一、 表面粗糙度评定参数及其数值
1.主要术语及定义 (5) 轮廓中线m：
评定表面粗糙度数值的基准线。它是具有与被测表面几何 形状一致的几何轮廓形状，并将被测轮廓加以划分的线。 有两种中线： 轮廓的最小二乘中线m：在取样长度内，使轮廓上各点至该 线的距离平方和为最小。即： n
2 y i min i 1
l y2 y1 m
1 Ra yi n i 1
yn-1 yn
n
4.1 表面粗糙度
一、 表面粗糙度评定参数及其数值
微观不平度10点高度值Rz
在取样长度内５个最大的轮廓峰高ypi平均值与5个最大轮廓 谷深yvi平均值之和。 • 特点 优点：简单、直观 缺点：不反映形状
Rz
y
i 1
5
第四章 表面粗糙度
学习指导： 基本内容：掌握表面粗糙度的基本概念，表面粗糙度的 评定评定参数、选用、标注及测量。 重点内容：表面粗糙度的评定、选用及在图样上的标注 方法。 难点内容：表面粗糙度的评定、选用原则。 操作技能：表面粗糙度的测量。
第四章 表面粗糙度
表面粗糙度国家标准构成：
表面粗糙度参 数及其数值 GB/T3053—2000 GB/T1031-1995 GB/T 131-1993
4.1 表面粗糙度
二、 表面粗糙度符号、代号及标注
1.表面粗糙度的符号
在图样上表示表面粗糙度的符号有三种： a 为基本符号，表示表面可以用任何方法获得； b 表示表面是用去除材料的方法获得的 ； c 表示表面是用不去除材料的方法获得的。 上述符号均可加一小圆，表示所有表面具有相同的表面结构要求。
轮廓支承长度率tp（新标准中用Rmr(c)）
综合参数与表面粗糙度的形状有关，它 影响表面的耐磨程度。
第4章表面粗糙度-陈
基准线
lr
lr
lr
lr
lr
ln
二、表面（粗糙度）结构的评定
3.基准线 通过测量手段获得表面轮廓曲线以后， 需要提供一条定量评定表面粗糙度量值的基 准线，作为计算各种参数的基础。 轮廓算术平均中线 轮廓最小二乘中线
二、表面（粗糙度）结构的评定
3.基准线
①轮廓算术平均中线: 具有理想的直线形状并在取样长度lr 内与轮 廓走向一致的基准线，该基准线将实际轮廓分成 上、下两个部分，且使上部分面积之和等于下部 分面积之和。
2.表面粗糙度高度参数值的注写及涵义
①给定上限值：同一评定长度范围内，幅度
参数所有实测值中，大于上限值的个数少于总数
的16%，则认为合格。
Ra 6.3 Rz 12.5
U Ra 6.3 U Rz 12.5
②给定上限值和下限值：同一评定长度范围内，
幅度参数所有实测值中，大于上限值的个数少于总
数的16%，且小于下限值的个数少于总数的16%，
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。
RSm m 1 i m 1Xsi
二、表面（粗糙度）结构的评定
轮廓单元的平均宽度RSm
RSm m 1 i m 1Xsi
Xs1
Xsi lr
Xsm
二、表面（粗糙度）结构的评定
3.形状特征参数 轮廓支承长度率Rmr(c) 在评定长度ln内，一条平行于中线的直 线从峰顶线向下移动到某一水平位置（移动 距离c）时，轮廓的实体材料长度Ml(c)与评 定长度ln之比（用百分率表示）。
则认为合格。
Ra 6.3 Ra 3.2
U Ra 6.3 L Ra 3.2
2.表面粗糙度高度参数值的注写及涵义
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配合性质相同，零件尺寸越小， 6 配合性质相同，零件尺寸越小，表面粗糙度参数 值应越小；同一公差等级，小尺寸比大尺寸、 值应越小；同一公差等级，小尺寸比大尺寸、轴 比孔的粗糙度参数值应小。 比孔的粗糙度参数值应小。
第二节
零件表面粗糙参数值的选择
7 运动精度要求高的表面比运动精度要求低的表面 的粗糙度参数值要小； 的粗糙度参数值要小；接触刚度要求高的表面比 接触刚度要求低的表面的粗糙度参数值要小； 接触刚度要求低的表面的粗糙度参数值要小；承 受腐蚀工作环境下的零件表面比不承受腐蚀工作 环境下的零件表面的粗糙度参数值要小。 环境下的零件表面的粗糙度参数值要小。
在图样上， 在图样上，当空间狭小 或不便标注时可以引出 标注
当零件所有表面具有相同的表面粗糙度要求时， 当零件所有表面具有相同的表面粗糙度要求时，可统一标 相同的表面粗糙度要求时 在图样的右上角。 注在图样的右上角。
第二节
零件表面粗糙参数值的选择
表面粗糙参数值选择原则 在满足功能要求的情况下, 1 在满足功能要求的情况下,尽量选用较大的参数 值。 2 同一零件上,工作表面的粗糙度参数值小于非工 同一零件上, 作表面的粗糙度参数值。 作表面的粗糙度参数值。 摩擦表面比非摩擦表面的粗糙度参数值要小, 3 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。 动摩擦表面比滑动摩擦表面的粗糙度参数值要小。 运动速度高、 运动速度高、单位压力大的摩擦表面比运动速度 单位压力小的摩擦表面粗糙度参数值要小。 低、单位压力小的摩擦表面粗糙度参数值要小。
L
第一节 表面粗糙度 表面粗糙度评定参数
新国标用Rmr(c)] （6）轮廓的支承长度率tp [新国标用 新国标用 在取样长度内,距峰顶线距离C,且与中线平行的一条线, 在取样长度内,距峰顶线距离C,且与中线平行的一条线,与轮廓 C,且与中线平行的一条线 相截所得到的各线段长度bi 之和称为轮廓支承长度 η 。轮廓支承 p 之比称为t 长度 η p 与取样长度 l 之比称为 p η p b1 + b2 + L + bn
第一节
表面粗糙度
表面粗糙度评定参数及其数值 主要术语与定义。 主要术语与定义。
轮廓滤波器( 轮廓滤波器(Profile Filter λC 滤波器) 轮廓滤波器是指把轮廓分成长波和短波成分的滤波器, 轮廓滤波器是指把轮廓分成长波和短波成分的滤波器,也就 是确定粗糙度与波纹度成分之间相交界限的滤波器. 是确定粗糙度与波纹度成分之间相交界限的滤波器.
粗糙度参数数值是采用R10/3的优先数系组成的。 粗糙度参数数值是采用R10/3的优先数系组成的。 R10/3的优先数系组成的
第一节
表面粗糙度
表面粗糙度评定参数及其数值 表面粗糙度评定参数的数值
粗糙度参数数值是采用R10/3的优先数系组成的。 粗糙度参数数值是采用R10/3的优先数系组成的。 R10/3的优先数系组成的
第一节 表面粗糙度 表面粗糙度评定参数及其数值 表面粗糙度符号、 表面粗糙度符号、代号及标注
（2）完整图形符号的组成
第一节 表面粗糙度 表面粗糙度符号、 表面粗糙度符号、代号及标注
（3） 表面粗糙度的代号意义
第一节 表面粗糙度 表面粗糙度符号、 表面粗糙度符号、代号及标注
（4） 表面粗糙度的在图样及技 术文件中的标注
第一节
表面粗糙度
表面粗糙度评定参数及其数值 主要术语与定义。 主要术语与定义。
粗糙度轮廓（ Profile） 粗糙度轮廓（Roughness Profile） 粗糙度轮廓是对原始轮廓采用λC 滤波器抑制长波成分以 后形成的轮廓。 后形成的轮廓。 粗糙度轮廓中线（ Profile） 粗糙度轮廓中线（Mean Line for the Roughness Profile） 用标称形式的线穿过原始轮廓， 用标称形式的线穿过原始轮廓，按最小二乘法拟合所确定 的中线，即轮廓上各点到该线的距离X 新标服用Z(x)] Z(x)]的平方 的中线，即轮廓上各点到该线的距离X[新标服用Z(x)]的平方 和为最小的线．称为原始轮廓中线。 和为最小的线．称为原始轮廓中线。
第一节
表面粗糙度
表面粗糙度评定参数及其数值 主要术语与定义。 主要术语与定义。
评定长度( ) 评定长度(Ln) 常用取样长度和评定长度与粗糙度高度参数 数值关系如表4 数值关系如表4-1所示
第一节
表面粗糙度
表面粗糙度评定参数及其数值 表面粗糙度评定参数
国家标准规定表面粗糙度的参数由高度参数、间距参数和 国家标准规定表面粗糙度的参数由高度参数、间距参数和 高度参数 综合参数所组成。 综合参数所组成。 所组成 轮廓算术平均偏差R (1) 轮廓算术平均偏差Ra[新国标用Ra] 在取样长度内， 绝对值的算术平均值。 在取样长度内，轮廓的纵坐标值y(x)绝对值的算术平均值。
1 l Ra = ∫ y ( x ) dx l 0
1 n Ra = ∑ y i n i =1
第一节
表面粗糙度
表面粗糙度评定参数及其数值 表面粗糙度评定参数
新国标： （2）微观不平度十点高度Rz[新国标：无] 在取样长度内五个最大的轮廓峰高的平均值与五个最大 轮廓谷深的平均值之和 。
L
5 1 5 R z = ( ∑ y pi + ∑ y vi ) 5 i =1 i =1
第一节
表面粗糙度
表面粗糙度的实质 零件的表面形貌可以分为三种成分
(2)表面波纹度：零 表面波纹度： 表面波纹度 件表面中峰谷的波 长和波高之比等于 50～1000的不平程 ～ 的不平程 度称为波纹度。 度称为波纹度。 (3)形状误差 ：零件 形状误差 表面中峰谷的波长 和波高之比大于 1000的不平程度属 的不平程度属 于形状误差。 于形状误差。
第一节
表面粗糙度
表面粗糙度评定参数及其数值 表面粗糙度评定参数的数值
粗糙度参数数值是采用R10/3的优先数系组成的。 粗糙度参数数值是采用R10/3的优先数系组成的。 R10/3的优先数系组成的
第一节
表面粗糙度
表面粗糙度评定参数及其数值 表面粗糙度符号、 表面粗糙度符号、代号及标注
（1） 表面粗糙度的符号
第二节
零件表面粗糙参数值的选择
类比法确定表面粗糙参数值 一般尺寸公差、表面形状公差小时， 一般尺寸公差、表面形状公差小时，表面粗糙度 参数值也小，但也不存在确定的函数关系。 参数值也小，但也不存在确定的函数关系。如机床 的手轮或手柄。 的手轮或手柄。 一般情况下，它们之间有一定的对应关系， 一般情况下，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， 状公差为 ，尺寸公差为 ，它们之间的关系可参 照以下对应关系： 照以下对应关系： （1）若T≈0.6 IT，则Ra≤0.05 IT； Rz≤ 0.2 IT ） ， ； ； （2）若T≈0.4 IT，则Ra≤0.025 IT； Rz≤ 0.1 IT ） ， （3）若T≈0.25 IT，则Ra≤0.012 IT； Rz≤ 0.05 IT ） ， ； （4）若T＜0.25 IT，则Ra≤0.15 T； Rz≤ 0.6 ） ＜ ， ；
第一节
表面粗糙度
表面粗糙度评定参数及其数值 表面粗糙度评定参数
（3）轮廓最大高度Ry[新国标用Rz] 在取样长度内轮廓峰顶线和轮廓谷底线之间的距离。 在取样长度内轮廓峰顶线和轮廓谷底线之间的距离。
R y = R p + Rv
第一节
表面粗糙度
表面粗糙度评定参数及其数值 表面粗糙度评定参数
第一节
表面粗糙度
第三节 表面粗糙的测量 • 比较法：将被测表面和表面粗糙度样板直接进行比 比较法： 多用于车间，评定表面粗糙度值较大的工件。 较，多用于车间，评定表面粗糙度值较大的工件。 • 光切法：利用光切原理，用双管显微镜测量。 常用 光切法：利用光切原理，用双管显微镜测量。 于测量R 0.5～60μm μm。 于测量Rz为0.5～60μm。 • 干涉法：利用光波干涉原理，用干涉显微镜测量。 干涉法：利用光波干涉原理，用干涉显微镜测量。 可测量R 常用于测量R 0.8～0.025μm μm。 可测量Rz和Ry值。常用于测量Rz为0.8～0.025μm。 • 针描法：是利用触针直接在被测表面上轻轻划过， 针描法：是利用触针直接在被测表面上轻轻划过， 从而测出表面粗糙度的Ra Ra值 从而测出表面粗糙度的Ra值。 • 印模法：利用石腊、低熔点合金或其它印模材料， 印模法：利用石腊、低熔点合金或其它印模材料， 压印在被测零件表面， 压印在被测零件表面，放在显微镜下间接地测量被 测表面的粗糙度。适用于笨重零件及内表面。 测表面的粗糙度。适用于笨重零件及内表面。
表面粗糙度的实质 表面粗糙度对零件性能的影响 表面粗糙度评定参数及其数值
第一节
表面粗糙度
表面粗糙度的实质 零件的表面形貌可以分为三种成分
(1)表面粗糙度：零 表面粗糙度： 表面粗糙度 件表面所具有的微 小峰谷的不平程度， 小峰谷的不平程度， 其波长和波高之比 一般小于 50。属于 。 微观几何形状误差。 微观几何形状误差。
按照国家标准的规定， 按照国家标准的规定，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， 和读取方向一致，可以标注在轮 廓线上， 廓线上，其符号应从材料外指向 并接触表面。必要时， 并接触表面。必要时，表面粗糙 度符号也可以用带箭头或黑点的 指引线引出标注。 指引线引出标注。
（4） 表面粗糙度的标注
第二节
零件表面粗糙参数值的选择
受循环载荷的表面及易引起应力集中的圆角、 4 受循环载荷的表面及易引起应力集中的圆角、沟 表面的粗糙度参数值要小。 槽，表面的粗糙度参数值要小。 5 配合性质要求高的结合表面、 配合性质要求高的结合表面、配合间隙小的配合 表面以及要求连接可靠、 表面以及要求连接可靠、受重载的过盈配合表面 表面的粗糙度参数值要小。 等，表面的粗糙度参数值要小。