第四章表面粗糙度标准

二、表面粗糙度定义
切削加工过程中由刀具和工件表面 之间的强烈摩擦、切屑分离过程中 的物料破损残留以及工艺系统的高 频振动等原因在工件表面上引起的 具有较小间距和微小峰谷不平度的 微观误差现象。
三、表面粗糙度对零件性能的影响

影响零件的耐磨性

两表面接触作相对运动，凸起处相互接触，产生变 形及剪切，形成摩擦阻力，表面越粗糙，接触面积 越小，压强越大，磨损越快。 对于间隙配合，表面越粗糙，越容易磨损使间隙增 大，影响配合性质；对于过盈配合，表面粗糙度值 大会减小有效过盈量，降低连接强度。影响零件的 疲劳强度。表面越粗糙，疲劳强度越低
Ra的一般使用情况

3.2 µ m——常用于传动零件的轴、孔配合部分， 以及低中速的轴承孔、齿轮的齿廓表面等。 1.6 µ m、0.8 µ m——常用于较重要的配合面， 如安装滚动轴承的轴和孔，有导向要求的滑槽 等。
二、表面粗糙度零件图上的标注
1、表面粗糙度的符号
二、表面粗糙度零件图上的标注
国家标准GB3505-2000中规定了5个评定参数，其中 有关高度特性的参数3个，间距特性的参数有1个， 形状特性参数有1个，其中高度参数是主要参数。 （1）与高度特性有关的参数（幅度参数） 轮廓算术平均偏差Ｒa( arithmetical mean deviation of the profile)： 1 l

3、轮廓中线(profile mean line)
表面粗糙度轮廓中线是为了定量地评定表面粗糙度轮廓而 确定的一条基准线。 n yi2 min 1）轮廓最小二乘中线
(least square mean line of the profile)
i 1
最小二乘中线
yi
l
表面粗造度轮廓的最小二乘中线
(2) 间距特征参数
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l范围内，中线与各个轮廓单元相交线段的长度叫做轮 廓单元的宽度，用符号Xsi表示。 轮廓单元的平均宽度RSm (average width of the profile unit )：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，用符号RSm表示，即
Rz (μm) ≤6.3
加工方法
应 用 举 例
微辨加工痕迹方向 无法辨加工痕迹方 向
暗光泽面 亮光泽面 镜状光泽面 雾状镜面 镜面
≤0.63 ≤0.32
≤0.16 ≤0.08 ≤0.04 ≤0.02 ≤0.01
≤3.2 ≤1.6
≤0.8 ≤0.4 ≤0.2 ≤0.1 ≤0.05
精车、精铰、精 拉、精磨
2、表面粗糙度的代号 b c/f a1 a1，a2 ——粗糙度幅度参数代号 a2 及其数值（mm）； b ——加工要求、镀覆、涂覆、 表面处理或其他说明等； (e) d c ——取样长度（mm）或波纹度 （mm）； d ——加工纹理方向符号； e ——加工余量（mm）； 表面粗糙度轮廓代号 f ——粗糙度间距参数值（mm）
螺纹工作表面没有 画出齿（牙）形时， 其表面粗糙度代号 可按图中方式标注
键槽工作面、倒角、 倒圆的表面粗糙度 代号，可以如左图 简化标注
齿轮、花键表面粗糙度的标注
第四节 表面粗糙度的测量
1、粗糙度的接触式测量：
工作原理：触针接触被测表面， 移动一段长度（切断长度）， 传感器输出位移信号 测量头：导头－保持移动方向，近似测量基准

Ra
l
0
n
y dx
yi
近似为
1 Ra n

i 1
y1 y2 Ra
yi
轮廓算术平均偏差Ra的确定
yn
x
二、表面粗糙度评定参数
轮廓最大高度Ｒz( maximum height of the profile)： 在一个取样长度范围内，最大轮廓峰高Zp与最大轮廓 谷深Zv之和称之为轮廓最大高度，用符号Ｒz表示， 即Rz = Zp + Zv
Xs1 Xs2 Xs
3
Xs4
Xs5
Xs6
1 RSm Xsi m i 1
m
中线
l
轮廓单元的宽度与轮廓单元的平均宽度
表面粗糙度的评定参数

与形状特性有关的参数（曲线参数） 轮廓支承长度率Rmr(c) (bearing area of the profile)
第三节 表面粗糙度参数的选用及 标注方法

2）轮廓算术平均中线(arithmetical mean line of the
profile) ：在取样长度内，将实际轮廓划分上下两部分， 且使上下面积相等的直线。
F F
i i 1 n n ' i i 1
算术平均中线 F1 F2 Fi
F1′
F2′
Fi′ l
二、表面粗糙度的评定参数
一、表面粗糙度评定参数的选用
1.评定参数项目的选用：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。以下情况下例外： 当表面过于粗糙（ Ra ＞6.3 m ）或过于光滑（ Ra ＜ 0.025 m ）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Rc值。
Zp Zp3 Zp Zp Zp 4
1
Rz
2
Zv 3 Z v4
Zv
5
Zv Zv 1
Zv
5
Z p6
6
2
中线
l
表面粗糙度轮廓的最大高度Rz的确定
表面粗糙度评定参数
轮廓单元平均线高度Ｒc 在取样长度内，轮廓单元高度Zt的平均值。
1 n Rc Z ti n i 1
表面粗糙度轮廓单元平均线高度Rc的确定

影响配合性质的稳定性

三、表面粗糙度对零件性能的影响

影响零件的抗腐蚀性

表面越粗糙，凹痕越深于容易聚集腐蚀性物质，使 材料标称锈蚀。 表面粗糙，形成局部接触，使中间存在缝隙。

影响零件的密封性


对零件的外观、测量精度、表面光学性能、导 电导热性能和胶合强度等也有着不同程度的影 响。
第二节 表面粗糙度标准
30° 3.2 3.2
3.2 30° 3.2
3.2
3.2 6.3
×
1.6
6.3
2×45°
6.3
×
3.2 3.2
符号的尖端必须 从 材料外指向表面 。
3.2
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、 代号可以统一标注在 图样的右上角，并加 注“其余”二字
齿轮工作表面没有 画出齿（牙）形时， 其表面粗糙度代号 可按图中方式标注
轮廓算术平均偏差的Ra数值（GB/T1031-1995） 单位 μm
0.012 0.2 3.2 50
优 选 值
0.025
0.05 0.1 0.008
0.4
0.8 1.6 0.125
6.3
12.5 25 2.0
90
32
0.09
0.016
0.160
0.25 0.32 0.50 0.63 1.00 1.25

Ra的一般使用情况


25 µ m——常用于一般不重要的加工部位，如 油孔、穿螺栓用的光孔、不重要的底面、倒角。 12.5 µ m——常用于尺寸精度不高，没有相对 运动的部位，如不重要的端面、侧面、底面等。 6.3 µ m——常用于不十分重要但有相对运动的 部位或较重要的接触面，如低速轴的表面、相 对速度较高的侧面、重要的安装基面和齿轮、 链轮的齿廓面等。
一般接合面
微见加工痕迹
≤5
≤20
车、刨、铣、镗、 扩孔、粗铰、 拉、粗磨、铣 齿
半精加工表面、箱体、套筒等 与其他零件接合而无配合 要求的表面
看不清加工痕迹
≤2.5
≤10
接近于精加工表面、箱体பைடு நூலகம்安 装轴承的镗孔表面、普通 级齿轮的齿面
表面微观特征 可辨加工痕迹方向 重要接合面
Ra (μm) ≤1.25
超精磨、精抛光 、镜面磨削
镜面磨削、超精 研
Relationship between Arithmetical Mean Roughness (Ra) and Conventional Symbols
二、表面粗糙度零件图上的标注
4、表面粗糙度轮廓技术要求其它项目的标注 按标准规定选用对应的取样长度时，则在图样上省略标注， 否则应按如图a所示方法标注取样长度，图中取样长度取 值为0.8 mm。如果某表面的粗糙度要求按指定的加上方法 (如铣削)获得时、可用文字标注见图b。 如果需要标注加工余量(设加工总余量为5mm)，应 将其标注见图c。 如果需要控制表面加工纹理方向时，加注加工纹 理方向符号，见图d。标准规定了加工纹理方向符号。
二、表面粗糙度零件图上的标注
铣
6.3 0.8 3.2 3.2 (5) 3.2
a)
b) 表面粗糙度其它项目的标注
c)
d)
5、标注示例
注在可见 轮廓线上 注在尺寸界线的 延长线上上
注在轮廓 线的延长 线上
注在尺寸界线上
★ 在不同方向的表面上标注时，代号中的数 字及符号的方向必须下图的规定标注。
3.2
第四章 表面粗糙度(surface roughness)
基本要求
重点内容
课程安排
1.掌握表面粗糙度的 基本概念
2.掌握表面粗糙度的
1.表面粗糙度的评定、 选用及标注
评定、选用、标注及 测量
2次课 1次理论 1次实验
第一节 概述

一、基本概念
零件表面的形貌可分为三种情况： (1)表面粗糙度：零件表面所具有的微小 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。 (2)表面波度：零件表面中峰谷的波长和 波高之比等于50～1000的不平程度称 为表面波度。 (3)形状误差：零件表面中峰谷的波长和 波高之比大于1000的不平程度属于形 状误差。
触针－获取轮廓信号
位移传感器：电感传感器、压电传感器 触针式轮廓仪： 电感式轮廓仪、压电式轮廓仪、激光干涉式轮廓仪
2.评定参数的选择


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：




同一零件上，工作表面比非工作表面粗糙度值小； 摩擦表面比非摩擦表面要小； 受循环载荷的表面要小； 配合要求高、联接要求可靠、受重载的表面粗糙 度值都应小； 同一精度，小尺寸比大尺寸、轴比孔的表面粗糙 度值要小。
一、评定表面粗糙度的基本术语 1、取样长度lr (sampling length) 取样长度：是测量或评定表面粗糙度所 规定的一段基准线长度，至少包含5个微 峰和5个微谷。 规定取样长度是为了限制和减弱表面波 纹度对表面粗糙测量结果的影响。
取样长度和评定长度


2、评定长度 ln (evaluation length)：由于 零件表面存在不均匀性，在评定或测量 表面轮廓时所必需的一段长度。评定长 度可包括一个或多个取样长度。表面不 均匀的表面，宜选用较长的评定长度。 若被测表面比较均匀，可选ln＜5lr；若均 匀性差，可选ln＞5lr。
二、表面粗糙度零件图上的标注
3、表面粗糙度轮廓幅度参数的标注
常见的加工纹理方向符号
表面微观特征
Ra (μm)
Rz (μm)
加工方法
应 用 举 例
粗糙表面
可见刀痕
≤20
≤80
粗车、粗铣、粗刨 、钻、锯断等
粗加工过的表面，非配合的加 工表面，如轴端面、倒角 钻孔等
可见加工痕迹
≤10
≤40
轴上不安装轴承、齿轮的非配 合表面、箱体侧面、螺栓 孔、铆钉孔、垫圈接触面 等
2.5
4.0 5.0 8.0 9.0 16.0 20
40
63
补 充 值
0.020 0.032 0.040 0.063 0.080
80
评定参数值的选用
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。如机床的 手轮或手柄。 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，它们之间的关系可参照 以下对应关系： 若T≈0.6 IT，则Ra≤0.05 IT； Rz≤ 0.2 IT T≈0.4 IT，则Ra≤0.025 IT； Rz≤ 0.1 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
IT8~IT6公差的零件的配合 面、轴颈表面、丝杠工 作面、较精密齿轮的齿 面
精密机床主轴颈表面、一般 量规工作表面、汽缸套 内表面 精密机床主轴颈表面、精密 滚动轴承的滚道、滚珠 表面、高压油泵中柱塞 和套的配合表面 高精度量仪、量块的测量面 、光学仪器的金属镜面
精磨、研磨、普 通抛光
特别精密接 合面量 块接合 面