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表面粗糙度基礎(chǔ)知識

發(fā)表于：2015-5-12 9:54:00

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無論用何種加工方法加工，在零件表面總會留下微細(xì)的凸凹不平的刀痕，出現(xiàn)交錯起伏的峰谷現(xiàn)象，粗加工后的表面用肉眼就能看到，精加工后的表面用放大鏡或顯微鏡仍能觀察到。這就是零件加工后的表面粗糙度。過去稱為表面光潔度。國家規(guī)定表面粗糙度的參數(shù)由高度參數(shù)、間距參數(shù)和綜合參數(shù)組成。高度參數(shù)共有三個： 1，輪廓的平均算術(shù)偏差(Ra)如圖1所示，通過零件的表面輪廓作一中線 m ，將一定長度的輪廓分成兩部分，使中線兩側(cè)輪廓線與中線之間所包含的面積相等，即 F1+F3+……+Fn-1=F2+F4+……+Fn 圖1 輪廓的平均算術(shù)偏差輪廓的平均算術(shù)偏差值Ra，就是在一定測量長度 l 范圍內(nèi)，輪廓上各點(diǎn)至中線距離絕對值的平均算術(shù)偏差。用算式表示為 Ra=1∫1|y|dx l0或近似寫成 Ra≈1nSi=1|y| n2，不平度平均高度(Rz)就是在基本測量長度范圍內(nèi)，從平行于中線的任意線起，自被測輪廓上五個最高點(diǎn)至五個最低點(diǎn)的平均距離(圖2)，即RZ=(h1+h3+h5+h7+h9)-(h2+h4+h6+h8+h10) 5 圖2 不平度平均高度3，輪廓最大高度Ry，就是在取樣長度內(nèi)，輪廓峰頂線和輪廓谷底線之間的距離。間距參數(shù)共有兩個：輪廓單峰平均間距S，就是在取樣長度內(nèi)，輪廓單峰間距的平均值。而輪廓單峰間距，就是兩相鄰輪廓單峰的最高點(diǎn)在中線上的投影長度Si。輪廓微觀不平度的平均間距Sm。含有一個輪廓峰和相鄰輪廓谷的一段中線長度Smi，稱輪廓微觀不平間距。綜合參數(shù)只有一個，就是輪廓支承長度率tp。它是輪廓支承長度np與取樣長度l之比。在原有的國家標(biāo)準(zhǔn)中，表面光潔度分為14級，其代號為1、2……14。后的數(shù)字越大，表面光潔度就越高，即表面粗糙度數(shù)值越小。在車間生產(chǎn)中，常根據(jù)表面粗糙度樣板和加工出來的零件表面進(jìn)行比較，用肉眼或手指的感覺，來判斷零件表面粗糙度的等級。此外，還有很多測量光潔度的儀器。表面粗糙度對零件使用情況有很大影響。一般說來，表面粗糙度數(shù)值小，會提高配合質(zhì)量，減少磨損，延長零件使用壽命，但零件的加工費(fèi)用會增加。因此，要正確、合理地選用表面粗糙度數(shù)值。在設(shè)計(jì)零件時，表面粗糙度數(shù)值的選擇，是根據(jù)零件在機(jī)器中的作用決定的?？偟脑瓌t是：在保證滿足技術(shù)要求的前提下，選用較大的表面粗糙度數(shù)值。具體選擇時，可以參考下述原則：（1）工作表面比非工作表面的粗糙度數(shù)值小。（2）摩擦表面比不摩擦表面的粗糙度數(shù)值小。摩擦表面的摩擦速度愈高，所受的單位壓力愈大，則應(yīng)愈高；滾動磨擦表面比滑動磨擦表面要求粗糙度數(shù)值小。（3）對間隙配合，配合間隙愈小，粗糙度數(shù)值應(yīng)愈小；對過盈配合，為保證連接強(qiáng)度的牢固可靠，載荷愈大，要求粗糙度數(shù)值愈小。一般情況間隙配合比過盈醞合粗糙度數(shù)值要小。（4）配合表面的粗糙度應(yīng)與其尺寸精度要求相當(dāng)。配合性質(zhì)相同時，零件尺寸愈小，則應(yīng)粗糙度數(shù)值愈??；同一精度等級，小尺寸比大尺寸要粗糙度數(shù)值小，軸比孔要粗糙度數(shù)值小（特別是IT8～I(xiàn)T5的精度）。（5）受周期性載荷的表面及可能會發(fā)生應(yīng)力集中的內(nèi)圓角、凹稽處粗糙度數(shù)值應(yīng)較小。輪廓最大高度Ry不平度平均高度Rz輪廓的平均算術(shù)偏差Ra取樣長度l光潔度符號0.050.050.013-ssss0.10.10.0250.20.20.050.40.40.100.80.80.200.251.61.60.400.8sss3.23.20.806.36.31.612.512.53.22.5ss(18)(18)6.32525 (35)(35) -s505012.5(70)(70)25100100 (140)140 --200200 (280)(280)(50)400400(100)(560)(560)

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圖1 輪廓的平均算術(shù)偏差

輪廓的平均算術(shù)偏差值Ra，就是在一定測量長度 l 范圍內(nèi)，輪廓上各點(diǎn)至中線距離絕對值的平均算術(shù)偏差。用算式表示為

Ra=1∫1|y|dx l0

或近似寫成

Ra≈1nSi=1|y| n

2，不平度平均高度(Rz)就是在基本測量長度范圍內(nèi)，從平行于中線的任意線起，自被測輪廓上五個最高點(diǎn)至五個最低點(diǎn)的平均距離(圖2)，即RZ=(h1+h3+h5+h7+h9)-(h2+h4+h6+h8+h10) 5

圖2 不平度平均高度

3，輪廓最大高度Ry，就是在取樣長度內(nèi)，輪廓峰頂線和輪廓谷底線之間的距離。

間距參數(shù)共有兩個：

輪廓單峰平均間距S，就是在取樣長度內(nèi)，輪廓單峰間距的平均值。而輪廓單峰間距，就是兩相鄰輪廓單峰的最高點(diǎn)在中線上的投影長度Si。

輪廓微觀不平度的平均間距Sm。含有一個輪廓峰和相鄰輪廓谷的一段中線長度Smi，稱輪廓微觀不平間距。

綜合參數(shù)只有一個，就是輪廓支承長度率tp。它是輪廓支承長度np與取樣長度l之比。

在原有的國家標(biāo)準(zhǔn)中，表面光潔度分為14級，其代號為1、2……14。后的數(shù)字越大，表面光潔度就越高，即表面粗糙度數(shù)值越小。

在車間生產(chǎn)中，常根據(jù)表面粗糙度樣板和加工出來的零件表面進(jìn)行比較，用肉眼或手指的感覺，來判斷零件表面粗糙度的等級。此外，還有很多測量光潔度的儀器。

表面粗糙度對零件使用情況有很大影響。一般說來，表面粗糙度數(shù)值小，會提高配合質(zhì)量，減少磨損，延長零件使用壽命，但零件的加工費(fèi)用會增加。因此，要正確、合理地選用表面粗糙度數(shù)值。

在設(shè)計(jì)零件時，表面粗糙度數(shù)值的選擇，是根據(jù)零件在機(jī)器中的作用決定的。總的原則是：
在保證滿足技術(shù)要求的前提下，選用較大的表面粗糙度數(shù)值。具體選擇時，可以參考下述原則：

（1）工作表面比非工作表面的粗糙度數(shù)值小。
（2）摩擦表面比不摩擦表面的粗糙度數(shù)值小。摩擦表面的摩擦速度愈高，所受的單位壓力愈大，則應(yīng)愈高；滾動磨擦表面比滑動磨擦表面要求粗糙度數(shù)值小。
（3）對間隙配合，配合間隙愈小，粗糙度數(shù)值應(yīng)愈?。粚^盈配合，為保證連接強(qiáng)度的牢固可靠，
載荷愈大，要求粗糙度數(shù)值愈小。一般情況間隙配合比過盈醞合粗糙度數(shù)值要小。
（4）配合表面的粗糙度應(yīng)與其尺寸精度要求相當(dāng)。配合性質(zhì)相同時，零件尺寸愈小，則應(yīng)粗糙度數(shù)值愈小；同一精度等級，小尺寸比大尺寸要粗糙度數(shù)值小，軸比孔要粗糙度數(shù)值小（特別是IT8～I(xiàn)T5的精度）。
（5）受周期性載荷的表面及可能會發(fā)生應(yīng)力集中的內(nèi)圓角、凹稽處粗糙度數(shù)值應(yīng)較小。

輪廓最大高度Ry不平度平均高度Rz輪廓的平均算術(shù)偏差Ra取樣長度l光潔度符號0.050.050.013-ssss0.10.10.0250.20.20.050.40.40.100.80.80.200.251.61.60.400.8sss3.23.20.806.36.31.612.512.53.22.5ss(18)(18)6.32525 (35)(35) -s505012.5(70)(70)25100100 (140)140 --200200 (280)(280)(50)400400(100)(560)(560)

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