第五章_表面粗糙度 测控讲解
第五章 表面粗糙度
二、表面粗糙度对零件使用性能的影响 v
1、影响零件的摩擦磨损特性 影响零件的摩擦磨损特性 表面粗糙： • 表面粗糙：
P
a) 实际摩擦系数 实际摩擦系数↑— 能耗 ，运动灵敏性 ，效率 能耗↑，运动灵敏性↓，效率↓ b) 实际接触面积↓— 比压↑ 实际接触面积↓ 比压↑ c) 局部摩擦热↑— 局部温升↑ 局部摩擦热↑ 局部温升↑
6
三、表面粗糙度的评定
1、评定基准的体现 评定基准的体现 ⑴ 取样长度 l （Sampling Length） ）
• 定义：用以判别和评定具有表面粗糙度特征的一段基准线长 定义：用以判别和评定具有表面粗糙度特征的一段基准线长 具有表面粗糙度特征 度
l l l l l
目的： • 目的：限制和削弱表面波纹度和形状误差对粗糙度测量结果的 影响 要求： 取样长度在轮廓总的走向上量取，一个取样长度一般应包括 轮廓总的走向上量取 应包括5 • 要求：* 取样长度在轮廓总的走向上量取，一个取样长度一般应包括5 个以上的轮廓峰和谷。 个以上的轮廓峰和谷。 与粗糙度要求相适应。 取样长度应与粗糙度要求相适应 * 取样长度应与粗糙度要求相适应。
8
三、表面粗糙度的评定
1、评定基准的体现 评定基准的体现
y
F1 F2
l yi
Fn
⑶ 轮廓中线 — 基准线 （Reference Line） ） a) 轮廓最小二乘中线 轮廓最小二乘中线 ( Least square mean line of the Profile )
F1 ’ F2 ’ Fn’
x
▼ 具有几何轮廓形状、并划分轮廓，且在取样长度内使 min y 2 dx 具有几何轮廓形状、并划分轮廓， ∫ 0 的线（ 的线（或min ∑ y 2 ）。
第五章表面粗糙度轮廓及检测
表面粗糙度轮廓的参数数值
摘自GB/T1031-2009
Ra 的数值( μm)
0.12
0.20
3.2
0.025
0.40
6.3
0.050
0.80
12.5
0.100
1.60
25
Rz 的数值( μm)
0.025 0.40
6.3
100
0.050 0.80
12.5
位置a：下列符号和数值依次排成一行
上、下限值符号；传输带数值/幅度；参数符号；评定长 度值；极限值判断规则(空格)； 幅度参数极限值(μm)
位置b：附加评定参数（如RSm，mm）
位置c：加工方法 位置d：表面纹理 位置e：加工余量（mm）
图5-9
表面粗糙度的单一要求标注示例
(1) 位置a处—注写表面粗糙度的单一要求，该要求不能省略。
2. 坐标系（Coordinate System）
确定表面结构参数的坐标体系。其轴线形成一右手笛卡 儿坐标系。
3. 实际表面（Real Surface）
物体与周围介质分离的表面称为实际表面。
§1 表面粗糙度轮廓的 基本概念
4. 表面粗糙度的界定（Surface Profile）
图5-1
被加工零件表面的形状是复杂的，一般包 括表面粗糙度、表面波纹度和形状误差，可 以按波距（波形起伏间距）λ来划分：
度lr。
表面粗糙度的单一要求标注示例
传输带的标注时，短波在前，长波在后，并用连字号“—”隔开。
在某些情况下，传输带的标注中，只标一个滤波器，也应保留连
字号“—” ，来区别是短波还是长波。
③ 参数代号的标注：参数代号标注在传输带或取样长度后，它们之间 用“/”隔开。
第5章 表面粗糙度
学习目的:掌握表面粗糙度轮廓的评定参数和标注 ，为合理选用表面粗糙度轮廓打下基础。 学习要求:是从微观几何误差的角度理解表面粗糙 度轮廓的概念；了解表面粗糙度轮廓对机械零件 使用性能的影响。理解规定取样长度及评定长度 的目的及中线的作用；掌握表面粗糙度轮廓的幅 度参数及其检测手段；了解表面粗糙度轮廓的间 距特性参数；掌握表面粗糙度轮廓参数和参数值 的选用原则和方法。熟练掌握表面粗糙度轮廓技 术要求在零件图上标注的方法。
5.2.1 评定基准 5.2.2 评定参数与数值规定
5.2.1 评定基准
1.取样长度( l )：是指测量时量取的，用于判别具有表 面粗糙度特征的一段基准线长度。一般取样长度应 包含五个以上的轮廓峰、谷。
5.2.1 评定基准
2.评定长度( l n)：评定表面粗糙度所必须的一段表面 长度，它应包括一个或几个取样长度。一般
印模法（*补充）：利用一些无流动性和弹性的塑 性材料，贴合在被测表面上，将被测表面的轮廓 复制成模，然后测量印模，从而来评定被测表面 的粗糙度。适用于对某些既不能使用仪器直接测 量，也不便于用样板相对比的表面。如深孔、盲 孔、凹槽、内螺纹等。
5.4 表面粗糙度的测量
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 用于测量Rz为0.8～60μm。 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。 Rz为0.05～0.8μm。 针描法：也称为轮廓法，是一种接触式测量表面 粗糙度的方法。测量范围一般Ra为0.01～5μm。 可以于测量平面、轴、孔和圆弧面等形状。
5.3.1 表面粗糙度的选择
第五章表面粗糙度
2．表面结构的简化注法 （1）有相同表面结构要求的简化注法 如果工件的多数（包括全部）表面具有相同的表面结构 要求，则其表面结构要求可统一标注在图样的标题栏附近。 此时，表面结构要求的符号后面应有： ① 在圆括号内给出无任何其他标注的基本符号，如图515（a）所示； ② 在圆括号内给出不同的表面结构要求，如图5-15（b） 所示。
表面波度误差 表面粗糙度
波距在1～10 mm之间 波距小于1 mm
图5-1 某零件的三种误差
5.1 概述
表面粗糙度越小，表面 越光滑。
实际表面轮廓
粗糙度轮廓
λ 波纹度轮廓
宏观形状轮廓
下列论述正确的有(
)。
A．表面粗糙度属于表面微观性质的形状误差。
B．表面粗糙度属于表面宏观性质的形状误差。
C．表面粗糙度属于表面波纹度误差。 D．经过磨削加工所得表面比车削加工所得表 面的表面粗糙度值大。 E．介于表面宏观形状误差与微观形状误差之
课堂练习题
判断下列各对配合使用性能相同时，哪一个表面粗糙度的要求高？说明理由。 1） φ 50H7/f6与φ 50H7/h6。 2） φ 20h7与φ 80h7。 3） φ 20H7/e6与φ 20H7/r6。 4） φ 30g6与φ 30G6。
解：1）φ 50H7/ h6要求高些，因为它是小间隙配合，对表面粗糙度比大间隙配合 的φ 50H7/f6更敏感。 2）φ 20h7要求高些，因为φ 80h7尺寸较大，加工更困难，因此应放松要求。 3）φ 20H7/r6要求高些，因为是过盈配合，为了连接可靠、安全、应减小粗糙度， 以避免装配时将微观不平的峰、谷挤平面减小实际过盈量。 4）φ 30g6要求高些，因为精度相同时，孔比轴难加工。
是指在一个取样长度内，纵坐标Z（x）绝对值的算术 平均值，其表达式为： lr 或近似为：
5 表面粗糙度
（5）对接触刚度的影响
接触刚度影响零件的工作精度 和抗振性。这是由于表面粗糙度使 表面间只有一部分面积接触。一般 情况下，实际接触面积只有公称接 触面积的百分之几。因此，表面越 粗糙受力后局部变形越大，接触刚 度也越低。
3.2
C×45
12
.5
3.2
12
.5
30°
3.2
3.
2
0.4
1.6
12.5
3.2
1.
3.2
12.5
30° 12
.5
3.2
12
.5
3.2
表面粗糙度符号、代号一般注在可见轮廓线、尺寸界线、引出线或它 们的延长线上。符号的尖端必须从材料外指向表面
12.5
6
3.
2
12.5
其余
2 锪平
6.3
3.
2
3.2
取样长度2.5mm
加工方法（铣削）
总加工余量（5mm）
附加标注示例
表面加工纹理方向
部分加工纹理方向符号
说明
（1）当允许在表面粗糙度参数的所有实测值中超过规定值的个数少于总 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；
（2）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；
二、表面粗糙度与零件使用性能的关系
表面粗糙度与零件使用性能有密切的关系主要表现在以下几 方面：
1．影响摩擦、磨损 2．影响配合性质 3．影响抗腐蚀性 4．影响抗疲劳强度
5．影响接触刚度 6．影响结合密封性
表面粗糙度及检测
第5章表面粗糙度及检测5.1 表面粗糙度的基本概念5.1.1 表面粗糙度的定义微小峰谷高低程度和间距状况所组成的微观几何形状特性称为表面粗糙度（surface roughness）。
它是一种微观几何形状误差，也称为微观不平度。
实际上，加工得到的零件表面并不是完全理想的表面，完工零件的截面轮廓形状由表面粗糙度、表面波纹度和表面形状误差叠加而成，如图5–1所示。
上述三者通常按相邻两波峰或两波谷之间的距离，即按波距的大小来划分：波距小于l mm并大体呈周期变化的属于表面粗糙度（微观几何形状误差），波距在l mm～10 mm并呈周期变化的的属于表面波纹度（中间几何形状误差），波距大于10 mm而无明显并周期变化的属于表面形状误差（宏观几何形状误差）。
5.1.2 表面粗糙度对机械零件使用性能的影响1. 影响耐磨性2. 影响配合性质的稳定性3. 影响疲劳强度4. 影响耐腐蚀性此外，表面粗糙度还会影响结合的密封性、接触刚度、对流体流动的阻力、测量精度以及机器、仪器的外观质量等。
5.2 表面粗糙度的评定5.2.1 术语和定义1. 实际表面（real surface）实际表面是零件上实际存在的表面，是物体与周围介质分离的表面（见图5–2）。
2. 表面轮廓（surface profile）表面轮廓是理想平面与实际表面相交所得的轮廓（见图5–2）。
按照相截方向的不同，表面轮廓又分为横向表面轮廓和纵向表面轮廓。
在评定和测量表面粗糙度时，除非特别指明，通常均指横向表面轮廓，即与实际表面加工纹理方向垂直的截面上的轮廓。
3. 坐标系坐标系是确定表面结构参数的坐标体系（见图5–2）。
通常采用一个直角坐标系，其轴线形成一右旋笛卡尔坐标系，X轴与中线方向一致，Y轴也处于实际表面上，而Z轴则在从材料到周围介质的外延方向上。
4. 取样长度lr（sampling length）取样长度是用于判别被评定轮廓的不规则特征的X轴方向上的长度，是测量和评定表面粗糙度时所规定的一段基准线长度，它至少包含5个以上轮廓峰和谷，如图5–3所示，取样长度lr的方向与轮廓走向一致。
五表面粗糙度及检测PPT课件
c
a
db
e- 注写加工余量（mm）。
铣 Ra 3.2
Rz 0.4
Rzmax 0.4
Ra 25 Ra 6.3
表面粗糙度标注示例 铣 用去除材料的方法获得的表面, Ra的上限值为
Ra 3.2
3.2m，加工方法为铣削。 采用不去除材料的方法获得的表面, Rz的上限值
注：在轮廓图形上确定最小二乘中线的位置比较困难，故通 常用算术平均中线来代替最下二乘中线。
二、评定参数（GB/T 3505-2000） 粗糙度轮廓的参数由幅度参数、间距参数、混合参数以
及曲线和相关参数组成。 1、幅度参数
轮廓算术平均偏差（Ra ） 轮廓的最大高度（Rz ） 2、间距参数 轮廓单元的平均宽度(Rsm) 3、形状特征参数 轮廓支承长度率（Rmr(c)）
Rz 0.4
为0.4m。
用去除材料的方法获得的表面, Rz的最大值为
第五章 表面粗糙度及其检测 一 概述 二 表面粗糙度的评定 三 表面粗糙度在图样上的标注 四 表面粗糙度的选择 五 表面粗糙度的检测
引入：
5.1 概述
切屑
◆ 加工表面的几何形貌是由加工过程
中刀具与被加工工件的摩擦、切屑分
离时塑性变形及加工系统的振动等因
素的作用，在工件表面留下的表面结
构。
◆ 零件表面的形貌可分为四种情况： 1）宏观几何形状误差（形状公差） 2）表面波纹度（波度） 3）微观几何形状误差（表面粗糙度） 4）表面缺陷
2）当给定水平位置C2时，Rmr(c)= M l(c)/ln = 100%
M l(c)i
M l(c ) ln
峰顶线
C1 C2
互换性与测量技术第5章表面粗糙度及检测-精选文档
图5-7 粗糙度要求的注写位置
第四节 表面粗糙度的选择
一、 评定参数的选择 二、 评定参数值的选择
第五节 表面粗糙度的检测
一、 比较法 二、 光切法
图5－8 光切显微镜工作原理图
三、 干涉法 四、 针描法
图5－9 针描法测量原理框图
第五章 表面粗糙度及其检测
第一节 概述
图5－1 零件的截面轮廓形状
第二节 表面粗糙度的评定
一、 基本术语
图5－2 取样长度、评定长度和轮廓中线
二、 评定参数
图5－3 轮廓的幅度参数
图5－4 轮廓单元的宽度
图5－5 轮廓的支承长度率
图5－6 不同形状轮廓的支承长度
第三节 表面粗糙度在图样上的标注
第五章-表面粗糙度
加一个“max”。
28
5.4.4 上限值与下限值
当给出的参数数值为允许的最大值时，称为参数的上
限值，应在参数的前边加注“U”，当给出的参数数值为允 许的最小值时，称为参数的下限值，应在参数的前边加注 “L”。 当参数前面未加“U”时，则默认为上限值。如果同 一参数具有双向极限要求（既要求上限值，又要求下限值） 时，在不引起歧义的情况下，也可不加注“U”“L”
磨性越好。
上图零件与下图零件比较，前者耐磨性能较好，后者较差。 从图中还可以看出， 此时若采用幅度特征参 数和间距特性参数就很 难区分两者表面粗糙度 的差异，而采用形状特 性参数就能加以区分。
17
5.3 表面粗糙度评定参数及其数值的选择 5.3.1 评定参数的选择
国家标准中对表面粗糙度的测量和评定给出了两类参ຫໍສະໝຸດ 数，其中最常用的是幅度参数。
只有当幅度参数不能满足零件功能要求是，才附加给 出间距参数、加工方法、加工纹理等。 在幅度参数中，推荐优先使用Ra，信息量大，测量比 较容易。但也有例外：
（1）表面过于粗糙(Ra＞6.3mm)或过于光滑(Ra＜
0.025mm)，选用Rz，此范围便于选择用于测量Rz的仪器进 行测量。 （2）零件材料过软一般不用Ra ，Ra一般用接触式测量。
21
22
5.4 表面粗糙度在零件图上的标注方法 表面粗糙度评定参数及允许值和其它技术要求确定后， 应按GB/T 131—2006《产品几何技术规范(GPS) 求正确地标注在零件图上。 技术产品 文件中表面结构的表示法》规定，将表面粗糙度的技术要
23
5.4.1 表面粗糙度符号
24
5.4.2 单一要求和补充要求的标注位置 为明确表面粗糙度的要求，应标注表面粗糙度的单一要 求。单一要求又称为基本要求，它包括：传输带、取样长度、 结构参数和极限数值。在必要时，还应标注补充要求（补充
第五章 表面粗糙度轮廓及其检测
第五章表面粗糙度轮廓及其检测思考题5-1 为了研究机械零件的表面结构而采用的表面轮廓是怎样确定的？实际表面轮廓上包含哪三种几何误差？5-2 表面结构中的粗糙度轮廓的含义是什么？它对零件的使用性能有哪些影响？5-3 测量表面粗糙度轮廓和评定表面粗糙度轮廓参数时，为什么要规定取样长度？标准评定长度等于连续的几个标准取样长度？5-4 为了评定表面粗糙度轮廓参数，首先要确定基准线，试述可以作为基准线的轮廓的最小二乘中线和算术平均中线的含义？5-5 试述GB？T3505-2000《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》规定的表面粗糙度轮廓更衣室参数中常用的两个幅度参数和一个间距参数的名称、符号和含义？5-6 规定表面粗糙度轮廓的技术要求时，必须给出的两项基本要求是什么？必要时还可给出哪些附加要求？5-7 试述在表面粗糙度轮廓代号上给定幅度参数Ra或Rz允许值（上限值、下限值或者最大值、最小值）的标注方法？按GB/T10610-1998《产品几何技术规范表面结构要轮廓法评定表面结构的规则和方法》的规定，各种不同允许值的合格条件是什么？5-8 试述表面粗糙度轮廓幅度参数Ra和Rz分别用什么量仪测量？试述这些量仪的测量原理和分别属于哪种测量方法？5-9 试述表面粗糙度轮廓幅度参数允许值的选用原则？5-10 GB/T131-1993《机械制图表面粗糙度符号、代号及其注法》规定了哪三种表面粗糙度轮廓符号？5-11 试述表面粗糙度轮廓代号中幅度参数允许值和其他技术要求的标注位置？习题一、判断题〔正确的打√，错误的打X〕1. 确定表面粗糙度时，通常可在三项高度特性方面的参数中选取。
（）2. 评定表面轮廓粗糙度所必需的一段长度称取样长度，它可以包含几个评定长度。
（）参数由于测量点不多，因此在反映微观几何形状高度方面的特性不如Ra参数充分。
（）3. Rz参数对某些表面上不允许出现较深的加工痕迹和小零件的表面质量有实用意义。