表面粗糙度培训

表面粗糙度知识培训

表面粗糙度的定义：

指零件加工表面所具有的较小间距和微小几何形状误差（轮廓微观不平度）。

表面粗糙度的形成原因：

它是在加工过程中由于切削分离时金属撕裂、切削层残留面积、刀瘤脱落、鳞刺、受力所产生的金属塑性变形以及工艺系统高频振动等原因造成的。

表面粗糙度三个特性：

一是具有几何形，即属于几何形状误差；

二是波距小，所以其形状误差属于微观几何误差。

三是同一加工表面不同部位的表面粗糙度的不均匀性大。

表面粗糙度对零件的影响：

对零件的疲劳强度、接触刚度、联接强度、配合性质稳定性、耐磨性和耐蚀性以及结合的密封性等都有重要影响。

表面粗糙度是评定零件质量的重要指标之一。

粗糙度的长常用方法

测量方法测量器具

1 比较法表面粗糙度比较样块

2 光切法光切显微镜

3 干涉法干涉显微镜

4 针描法表面粗糙度检测仪

表面粗糙度的标准：

1 取样长度：测量或者评定表面粗糙度时所规定的一段长度。取样范围内，一般应包含五个以上的轮廓峰和轮廓谷。

2 评定长度：为了合理且比较全面的反映整个表面粗糙度的特性，而在测量和评定表面粗糙度时所必须的一段长度，一般评定长度为五倍取样长度。

3.1 轮廓的准小二乘总线：具有理想直线相撞并区分被测轮廓的基准线，在取样长度内使轮廓上各点到该基准线的距离的平方和最小。

3.2 轮廓的算术平均中线：具有理想直线相撞并区分被测轮廓的基准线，该基准线将轮廓分为上下两个部分，，且使上下两个部分面积相等。

表面粗糙度的评定：

国家规定表面粗糙度的参数由高度参数、间距参数（SM)和综合参数（组成。

高度参数共有三个:

1 Ra 轮廓算术平均偏差。

定义：指取样长度内，被测轮廓上各点到基准线距离的绝对值的算术平均值（面积等值法）轮廓偏离平均线的算术平均

1 在取样长度内，并且在平均线以下的轮廓部分随后翻转而被放在平均线之上。

2 在原始平均线以上的平均高度。

Ra的局限性：不同特性的表面可能产生相同的Ra值。

Ra使用粗糙度仪测量时取样长度选择：

Ra小于等于0.02um时，取样长度0.08mm.

Ra大于0.02um，小于0.1um时，取样长度为0.25mm.

Ra大于0.1um，小于2um时，取样长度为0.8mm.

Ra大于2um, 小于10um时，取样长度为2.5mm.

Ra 大于10um时，取样长度为8mm。

2 Rz 微观不平度十点高度。

定义：指取样长度内，被测轮廓上五个最大轮廓峰值高的平均值和五个最大轮廓谷底深的平均值之和。

Rz 使用粗糙度仪测量时取样长度选择：

Rz 小于等于0.1um时，取样长度为0.08mm.

Rz 大于0.1um，小于0.5um时，取样长度为0.25mm.

Rz 大于0.5um，小于10um时，取样长度为0.8mm.

Rz 大于10um，小于50um时，取样长度为2.5mm.

Rz 大于50um时，取样长度为8mm.

3 Ry 轮廓最大高度。

定义：指取样长度内，被测轮廓的顶峰线和轮廓谷底线之间的距离。

反映高度特性的评定参数

轮廓的平均算术偏差(Ra)

轮廓的平均算术偏差(Ra)如图所示，通过零件的表面轮廓作一中线m ，将一定长度的轮廓分成两部分，使中线两侧轮廓线与中线之间所包含的面积相等，即

F1+F3+……+Fn-1=F2+F4+……+Fn

轮廓的平均算术偏差值Ra，就是在一定测量长度l 范围内，轮廓上各点至中线距离绝对值的平均算术偏差。用算式表示为

或近似写成

不平度平均高度(Rz)

不平度平均高度(Rz)就是在基本测量长度范围内，从平行于中线的任意线起，自被测轮廓上五个最高点至五个最低点的平均距离(如图)，即

轮廓最大高度Ry

轮廓最大高度Ry，

就是在取样长度内，

轮廓峰顶线和轮廓谷底线之间的距离。

反映间距特性的评定参数间距参数共有两个：

轮廓单峰平均间距S，就是在取样长度内，轮廓单峰间距的平均值。而轮廓单峰间距，就是两相邻轮廓单峰的最高点在中线上的投影长度Si。

轮廓微观不平度的平均间距Sm。含有一个轮廓峰和相邻轮廓谷的一段中线长度Smi，称轮廓微观不平间距。

轮廓支承长度率tp

综合参数只有一个，就是轮廓支承长度率tp。它是在取样长度内，一平行于中线与轮

廓相截所得到的各段截线长度bi之和与取样长度l之比。公式如下：

轮廓支承长度率tp的数值随不同的轮廓水平截距c而不同。

轮廓水平截距c是指轮廓峰顶线和与它平行并与轮廓相交的截线之间的距离。

表面粗糙度数值的选择在设计零件时，表面粗糙度数值的选择，是根据零件在机器中的作用决定的。

总的原则是：

在保证满足技术要求的前提下，选用较大的表面粗糙度数值。

Ra和Rz的选择受测量仪器的影响。

在Ra的常用数值范围（0.025um~6.3um)内，国标推荐优先选用Ra 。

当粗糙度要求特别高（Ra 〈0.025um）或特别低（Ra > 6.3um）时,可选用Rz ,因为此范围便于选择用于测量Rz的仪器进行测量。

当在取样长度内，轮廓的峰或谷少于五个时，可选用Ry对应力集中而导致疲劳破坏较敏感的表面，可在选取Ra或Rz参数的同时选取Ry参数，达到控制轮廓的最大高度不超过规定的允许值。

间距参数和综合参数在评定表面粗糙度时不能单独使用，当高度参数已不能满足控制功能要求时，根据需要可补充控制选用Sm, S或tp补充控制。