表面粗糙度误差的测量与检验

《机械零件测量与检验》

表面粗糙度误差的测量与检验——电子教案

数控技术专业

名师课堂资源开发小组

2016年2月

项目四：零件表面粗糙度误差的测量与检验

请对矩形花键套零件的表面粗糙度进行检测。如图13-1

图13-1 矩形花键套

一、零件表面粗糙度的分析

外图13-1为矩形花键套，从零件图样分析可得，该零件表面粗糙度要求较高的有7

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圆柱面Ra1.6，其次为Ra3.2,其余为Ra6.3.。

表面粗糙度的相关专业术语及知识点

零件的表面结构原于产品几何技术规范（GPS），其几何特征只能用微米(um)级的参数来描述，通常要用光学量仪才能确定其精度等级。

表面结构含粗糙度轮廓、波纹度轮廓和原始轮廓三个方面的内容，国家标准规定采用轮廓法确定相应的参数。表面结构的粗糙度感觉零件的加工、检验中使用较普遍，是本章节重点介绍的内容。

1、表面结构国家标准

国家标准规定用轮廓法确定表面结构（粗糙度、波纹度和原始轮廓），对有关术语、定义、参数和表面结构的标注作出了明晰的规范。现行使用的国家标准有：GB/T 3503-2009、GB/T 1031-2009和GB/T 131-2006。

GB/T 3503-2009 产品几何技术规范（GPS）表面结构轮廓法术语、定义及表面结构参数。代替GB/T 3505-1983、GB/T 3505-2000。

GB/T 1031-2009 产品几何技术规范（GPS) 表面结构轮廓法表面粗糙度参数及其数值。代替GB/T 1031-1995。现行国家标准对原标准中的一些参数、代号作出修改，例如：将“轮廓最大高度”参数代号“Ry”改成为“Rz”；“轮廓微观不平度的平均间距”参数代号“Sm”改为“Rsm”；“取样长度”代号由“L”改为“Lr”。

GB/T 131-2006 产品几何技术规范(GPS) 技术产品文件中表面结构的表示法代替了GB/T 131-1993。

2、表面粗糙度

1）实际轮廓

实际轮廓是指一个平面与表面相交所得的轮廓线，称为表面轮廓。如图13-2所示。

图13-2 实际轮廓

评定表面结构时，通常按轮廓上波长的大小将表面轮廓误差分成三类：波长λ＜1mm 属于表面粗糙度；波距λ在1～10mm属于表面波纹度；波距λ＞10mm属于形状误差。零件实

际轮廓的几何误差如图13-3所示。

（a)

(b)

(c)

（d）

图13-3 实际轮廓的几何误差

(a)表面粗糙度轮廓（b）波纹度轮廓（c）形状误差轮廓（d）截面轮廓

2）评定表面粗糙度的基本术语

（1）取样长度Lr

在X轴方向判别被评定轮廓不规则特征的长度。即用于评定具有表面粗糙度时所取的一段基准长度。Ra参数值与取样长度Lr值的对应关系。见表13-1所示。

表13-1 Ra参数值与取样长度Lr值的对应关系

（2）评定长度Ln

评定长度是评定轮廓表面粗糙度所必需的一段长度。一般包含一个或几个取样长度在内，如取标准评定长度ln＝5lr。若被测表面比较均匀，可选ln＜5lr；若均匀性差，可选ln ＞5lr。

（3）轮廓中线

用以评定表面粗糙度参数值大小的一条参考线称为轮廓中线（在一个取样长度Lr之内）。轮廓中线可以是最小二乘中线（如图13-4所示）或算术平均中线（如图13-5所示），视具体的评定参数而定。

图13-4 轮廓最小二乘中线

图13-5 轮廓算术平均中线

3）表面粗糙度评定参数

（1）轮廓算术平均偏差Ra（如图13-6所示）

在一个取样长度lr范围内，被评定轮廓上各点至轮廓中线的纵坐标值的绝对值的算术平均值，即

图13-6 轮廓算术平均偏差Ra

（2）轮廓最大高度Rz （图13-7）

轮廓最大高度Rz 是指取样长度Lr范围内，轮廓峰顶线Zpmax与轮廓谷底线Zpmax间的最大距离，即 Rz = Zpmax + Zvmax

图13-7 轮廓最大高度Rz

（3）轮廓单元的平均宽度RSm

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，轮廓单元相交线段的宽度（轮廓的宽度Xs ）的平均值RSm ，即为

4）表面粗糙度的选用（见表13-2所示)

表13-2 表面粗糙度的表面特征、加工方法及应用

∑==m

i si

X m RSm 1

1

轴和孔的表面粗糙度参数推荐值见表13-3

表13-3 轴和孔的表面粗糙度参数推荐值5）表面粗糙度的标注

（1）表面粗糙度的符号表面粗糙度符号、代号及意义见表13-4

表13-4 表面粗糙度符号、代号及意义

表13-5 表面粗糙度画法与标注示例

3）不同表面粗糙度的外观情况

表13-6 不同表面粗糙度的外观情况

4）各种加工方法所能达到的表面粗糙度

表13-7 各种加工方法所能达到的表面粗糙度

二、选用计量器具

根据零件表面粗糙度要求，可选择以下计量器具进行测量检验：

零件名称序号检测项目量具类别量具名称数量备注

矩形花键套1Ra1.6，3.2，6.3 量仪+样板

表面粗糙度仪（表面

粗糙度样板）

1套

相关技术测量知识1、计量器具选用

表13-8 表面粗糙度的检测方法、适用范围及说明

如图13-6所示相应计量器具

图13-6（a)表面粗糙度样板

.\

图13-3

图13-6b 便携式表面光洁度仪

图13-6c 粗糙度仪

三、零件表面粗糙度的测量与检验

1、矩形花键套位置误差检测表(单件)：

注：1、评定结果：合格为OK,不合格为NG,重修为CG,特采为TG ； 零件

图号 检测项目

实测值 评定结果 检测者 备注

0.03 OK 刘四 0.02 OK