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表面粗糙度的基本知識

日期:2024-05-15 10:20
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摘要:一、表面粗糙度的概念 表面粗糙度是指加工表面具有的較小間距和微小峰谷的不平度。其兩波峰或兩波谷之間的距離(波距)很小(在1mm以下),它屬于微觀幾何形狀誤差。 具體指微小峰谷Z高低程度和間距S狀況。一般按S分: S 1≤S≤10mm為波紋度; S>10mm為 f 形狀。 二、 VDI3400、Ra、Rmax對照表 *標準規定常用三個指標來評定表面粗糙度(單位為μm):輪廓的平均算術偏差Ra、不平度平均高度Rz和*高度Ry。在實際生產中多用Ra指標。輪廓的*微觀高度偏差Ry在日本等國常用Rmax符號來表示,歐美常用VDI指標。下面為VDI3400、Ra、Rmax對照...
一、表面粗糙度的概念
表面(mian)粗糙度是指加工(gong)表面具(ju)有的較小(xiao)間(jian)(jian)距(ju)(ju)(ju)和微(wei)小(xiao)峰谷的不平度。其(qi)兩波(bo)峰或兩波(bo)谷之間(jian)(jian)的距(ju)(ju)(ju)離(波(bo)距(ju)(ju)(ju))很小(xiao)(在1mm以下),它屬于微(wei)觀幾何形(xing)狀誤差。
具體指(zhi)微小峰谷Z高低程度和間距S狀況。一(yi)般按(an)S分:
S
1≤S≤10mm為波紋度;
S>10mm為 f 形(xing)狀。

二、 VDI3400、Ra、Rmax對照表(biao)
*標(biao)(biao)準規定常(chang)(chang)用三個指(zhi)(zhi)標(biao)(biao)來評定表面粗糙度(du)(du)(單位為μm):輪廓的平(ping)(ping)(ping)均(jun)算術偏(pian)(pian)差(cha)Ra、不(bu)平(ping)(ping)(ping)度(du)(du)平(ping)(ping)(ping)均(jun)高(gao)度(du)(du)Rz和*高(gao)度(du)(du)Ry。在實際生(sheng)產中多用Ra指(zhi)(zhi)標(biao)(biao)。輪廓的*微觀(guan)高(gao)度(du)(du)偏(pian)(pian)差(cha)Ry在日(ri)本等國常(chang)(chang)用Rmax符號來表示,歐美常(chang)(chang)用VDI指(zhi)(zhi)標(biao)(biao)。下面為VDI3400、Ra、Rmax對(dui)照表。

VDI3400、Ra、Rmax對照表

VDI3400 Ra(μm) Rmax(μm)
0 0.1 0.4
6 0.2 0.8
12 0.4 1.5
15 0.56 2.4
18 0.8 3.3
21 1.12 4.7
24 1.6 6.5
27 2.2 10.5
30 3.2 12.5
33 4.5 17.5
36 6.3 24
三、表面粗糙度形成因(yin)素
表面粗糙(cao)度(du)一(yi)般是由所采用的(de)加(jia)工(gong)方(fang)法(fa)(fa)和其他因素所形成的(de),例(li)如加(jia)工(gong)過程中刀(dao)具與零(ling)件表面間的(de)摩擦(ca)、切(qie)屑(xie)分離(li)時(shi)表面層金屬的(de)塑性變形以及工(gong)藝系(xi)統中的(de)高頻(pin)振動、電(dian)加(jia)工(gong)的(de)放電(dian)凹坑等。由于加(jia)工(gong)方(fang)法(fa)(fa)和工(gong)件材料的(de)不同,被(bei)加(jia)工(gong)表面留下痕跡(ji)的(de)深淺、疏密、形狀和紋理(li)都有(you)差別。

四、表面粗糙度對零(ling)件(jian)的(de)影響主要表現
影(ying)響耐磨性(xing)。表(biao)面越(yue)(yue)粗糙,配合表(biao)面間的有效接觸面積越(yue)(yue)小,壓強越(yue)(yue)大,摩(mo)擦阻力越(yue)(yue)大,磨損就越(yue)(yue)快。
影響(xiang)配(pei)合的穩定性。對間隙(xi)配(pei)合來說,表面越粗糙,就越易(yi)磨損,使工作過(guo)程中間隙(xi)逐漸(jian)增大(da);對過(guo)盈配(pei)合來說,由于裝配(pei)時(shi)將微觀凸峰擠平,減小(xiao)了實際有效(xiao)過(guo)盈,降低(di)了連接(jie)強度。
影(ying)響(xiang)疲勞強度(du)。粗(cu)糙零(ling)(ling)件(jian)的表面存在較(jiao)大的波谷,它們像(xiang)尖角(jiao)缺口和(he)裂紋一樣,對應力集中很敏感,從而影(ying)響(xiang)零(ling)(ling)件(jian)的疲勞強度(du)。
影響(xiang)耐腐(fu)(fu)蝕性。粗糙(cao)的零件表面,易使腐(fu)(fu)蝕性氣(qi)體(ti)或液體(ti)通過表面的微觀(guan)凹(ao)谷滲入到金屬內(nei)層(ceng),造成(cheng)表面腐(fu)(fu)蝕。
影響密封(feng)性。粗糙的表面之間(jian)無(wu)法嚴密地貼合,氣(qi)體或液體通過接(jie)觸面間(jian)的縫隙滲(shen)漏。
影響接(jie)觸(chu)剛度(du)(du)。接(jie)觸(chu)剛度(du)(du)是零件結合面在外力作用下,抵抗接(jie)觸(chu)變形的(de)能力。機器的(de)剛度(du)(du)在很大程度(du)(du)上取決于各零件之(zhi)間的(de)接(jie)觸(chu)剛度(du)(du)。
影響測(ce)量(liang)(liang)精(jing)度(du)。零件被測(ce)表面和測(ce)量(liang)(liang)工(gong)具測(ce)量(liang)(liang)面的(de)表面粗糙度(du)都會直接影響測(ce)量(liang)(liang)的(de)精(jing)度(du),尤其(qi)是在(zai)精(jing)密測(ce)量(liang)(liang)時(shi)。
此(ci)外(wai),表面粗(cu)糙(cao)度對零件的(de)鍍涂層、導熱(re)性和接觸電(dian)阻(zu)、反(fan)射能力和輻射性能、液體和氣體流動的(de)阻(zu)力、導體表面電(dian)流的(de)流通等都會(hui)有不同程度的(de)影響。
五、表面粗(cu)糙度評定依(yi)據
1. 取樣長度
取(qu)樣長度(du)L是評(ping)定表(biao)(biao)面(mian)(mian)粗(cu)糙(cao)(cao)度(du)歲規定一段基準線長度(du)。應根據零(ling)件實際(ji)(ji)表(biao)(biao)面(mian)(mian)的形成情況及紋理特征(zheng),選取(qu)能反映表(biao)(biao)面(mian)(mian)粗(cu)糙(cao)(cao)度(du)特征(zheng)的那一段長度(du),量(liang)取(qu)取(qu)樣長度(du)時應根據實際(ji)(ji)表(biao)(biao)面(mian)(mian)輪廓的總的走向進行。規定和選擇取(qu)樣長度(du)是為了限制(zhi)和減弱表(biao)(biao)面(mian)(mian)波紋度(du)和形狀誤(wu)差對表(biao)(biao)面(mian)(mian)粗(cu)糙(cao)(cao)度(du)的測量(liang)結(jie)果(guo)的影響。粗(cu)糙(cao)(cao)度(du)儀常用的可(ke)選項一般為:0.25mm,0.8mm,2.5mm

2. 評定長度
評定(ding)長(chang)(chang)(chang)度(du)(du)(du)(du)(du)是評定(ding)輪廓所必(bi)須的(de)一(yi)段(duan)長(chang)(chang)(chang)度(du)(du)(du)(du)(du),它可包括一(yi)個或(huo)幾個取(qu)樣長(chang)(chang)(chang)度(du)(du)(du)(du)(du)。由于零(ling)件表(biao)(biao)面各部分的(de)表(biao)(biao)面粗糙(cao)(cao)度(du)(du)(du)(du)(du)不一(yi)定(ding)很均勻(yun),在(zai)一(yi)個取(qu)樣長(chang)(chang)(chang)度(du)(du)(du)(du)(du)上往往不能合(he)理(li)地(di)反映某一(yi)表(biao)(biao)面粗糙(cao)(cao)度(du)(du)(du)(du)(du)特征(zheng),故需在(zai)表(biao)(biao)面上取(qu)幾個取(qu)樣長(chang)(chang)(chang)度(du)(du)(du)(du)(du)來評定(ding)表(biao)(biao)面粗糙(cao)(cao)度(du)(du)(du)(du)(du)。評定(ding)長(chang)(chang)(chang)度(du)(du)(du)(du)(du)一(yi)般包含(han)1--5個取(qu)樣長(chang)(chang)(chang)度(du)(du)(du)(du)(du)L。當取(qu)樣長(chang)(chang)(chang)度(du)(du)(du)(du)(du)選(xuan)0.8時,評定(ding)長(chang)(chang)(chang)度(du)(du)(du)(du)(du)選(xuan)5L時,5X0.8=4mm
3. 基(ji)準線
基準線(xian)(xian)(xian)是(shi)用(yong)以評定表(biao)面粗糙度參數的(de)輪(lun)(lun)廓中線(xian)(xian)(xian) 。基準線(xian)(xian)(xian)有(you)兩(liang)種:輪(lun)(lun)廓的(de)*小二乘(cheng)中線(xian)(xian)(xian):在取樣長度內,輪(lun)(lun)廓線(xian)(xian)(xian)上(shang)各點的(de)輪(lun)(lun)廓偏距的(de)平方和為*小,具有(you)幾何(he)輪(lun)(lun)廓形狀。輪(lun)(lun)廓的(de)算術平均中線(xian)(xian)(xian):在取樣長度內,中線(xian)(xian)(xian)上(shang)下兩(liang)邊輪(lun)(lun)廓的(de)面積相(xiang)等。理(li)論上(shang)*小二乘(cheng)中線(xian)(xian)(xian)是(shi)理(li)想(xiang)的(de)基準線(xian)(xian)(xian),但(dan)在實際(ji)應用(yong)中很難獲得,因(yin)此一般用(yong)輪(lun)(lun)廓的(de)算術平均中線(xian)(xian)(xian)代(dai)替(ti),且測量時可(ke)用(yong)一根(gen)位置近似的(de)直線(xian)(xian)(xian)代(dai)替(ti)。
4. 測量(liang)行程
測(ce)量(liang)行(xing)(xing)程(cheng)是(shi)指傳感器觸針,在實際工(gong)件(jian)上的(de)(de)移動(dong)距(ju)離。測(ce)量(liang)行(xing)(xing)程(cheng)通(tong)常是(shi)評(ping)定長(chang)度加2個取(qu)(qu)樣(yang)長(chang)度的(de)(de)計算(suan)關(guan)系:例如評(ping)定長(chang)度選為5L時,取(qu)(qu)樣(yang)長(chang)度L為0.8mm,測(ce)量(liang)行(xing)(xing)程(cheng)為5L+2L=7L 測(ce)量(liang)行(xing)(xing)程(cheng)為 7X0.8=5.6mm 知道這(zhe)一(yi)點非常重要,可以計算(suan)出工(gong)件(jian)上移動(dong)的(de)(de)距(ju)離。從(cong)而判定用戶(hu)測(ce)量(liang)的(de)(de)*小(xiao)工(gong)件(jian)的(de)(de)接觸面尺寸。
六、表面粗糙(cao)度評定參數
1. 高度特(te)征(zheng)參數
Ra 輪廓算術(shu)平(ping)均(jun)偏差:在(zai)(zai)取樣(yang)長度(lr)內輪廓偏距優良值的算術(shu)平(ping)均(jun)值。在(zai)(zai)實際測量中(zhong),測量點的數(shu)目越(yue)多,Ra越(yue)準(zhun)確。



Rz 輪廓*高度:輪廓峰頂線和谷底線之間的(de)距離。
在(zai)幅度(du)(du)參數(shu)常用(yong)范圍內(nei)優先選用(yong)Ra 。在(zai)2006年以前*標準中(zhong)還有一個評定(ding)參數(shu)為“微觀(guan)不平度(du)(du)十(shi)(shi)點高(gao)(gao)度(du)(du)”用(yong)Rz表示(shi),輪(lun)廓*高(gao)(gao)度(du)(du)用(yong)Ry表示(shi),在(zai)2006年以后*標準中(zhong)取消了微觀(guan)不平度(du)(du)十(shi)(shi)點高(gao)(gao)度(du)(du),采用(yong)Rz表示(shi)輪(lun)廓*高(gao)(gao)度(du)(du)。


2. 間(jian)距特征參(can)數(shu)
Rsm 輪廓單元的平均寬度。在取樣長度內,輪廓微(wei)觀不(bu)平度間距的平均值。微(wei)觀不(bu)平度間距是指(zhi)輪廓峰(feng)和(he)相(xiang)鄰(lin)的輪廓谷在中線(xian)上的一段長度。相(xiang)同(tong)的Ra值的情況(kuang)下(xia),其Rsm值不(bu)一定相(xiang)同(tong),因此反映出來的紋(wen)理也會(hui)不(bu)相(xiang)同(tong),重視(shi)紋(wen)理的表面通常(chang)會(hui)關(guan)注Ra與(yu)Rsm這(zhe)兩個指(zhi)標(biao)。


Rmr 形狀(zhuang)特征參數用輪(lun)(lun)廓(kuo)支承長(chang)(chang)度(du)(du)(du)率表示,是輪(lun)(lun)廓(kuo)支撐長(chang)(chang)度(du)(du)(du)與(yu)取(qu)(qu)樣(yang)長(chang)(chang)度(du)(du)(du)的比值(zhi)。輪(lun)(lun)廓(kuo)支承長(chang)(chang)度(du)(du)(du)是取(qu)(qu)樣(yang)長(chang)(chang)度(du)(du)(du)內,平行于(yu)中(zhong)線(xian)且與(yu)輪(lun)(lun)廓(kuo)峰頂線(xian)相距為c的直線(xian)與(yu)輪(lun)(lun)廓(kuo)相截所得到的各段截線(xian)長(chang)(chang)度(du)(du)(du)之(zhi)和。
七、表面粗糙度(du)測量(liang)方(fang)法
1. 比較法
使用于(yu)車間現場測(ce)(ce)量,常用于(yu)中等或較(jiao)粗(cu)糙表面的測(ce)(ce)量。方(fang)法(fa)是(shi)將被(bei)測(ce)(ce)量表面與標有一定(ding)數值的粗(cu)糙度樣板比較(jiao)來確定(ding)被(bei)測(ce)(ce)表面粗(cu)糙度數值的方(fang)法(fa)。
2. 觸針(zhen)法

??表(biao)(biao)面(mian)粗(cu)糙(cao)度(du)(du)(du)利(li)用針尖曲(qu)率半徑為2微米左(zuo)右的(de)(de)金(jin)剛(gang)石觸針沿被測(ce)表(biao)(biao)面(mian)緩(huan)慢滑行,金(jin)剛(gang)石觸針的(de)(de)上下位移(yi)量由(you)電(dian)學式(shi)長度(du)(du)(du)傳(chuan)感器(qi)轉(zhuan)換(huan)為電(dian)信號,經放大、濾波(bo)、計算(suan)(suan)后(hou)由(you)顯示(shi)儀表(biao)(biao)指示(shi)出(chu)表(biao)(biao)面(mian)粗(cu)糙(cao)度(du)(du)(du)數值(zhi),也可用記(ji)錄(lu)器(qi)記(ji)錄(lu)被測(ce)截面(mian)輪(lun)廓(kuo)曲(qu)線。一般將僅能(neng)顯示(shi)表(biao)(biao)面(mian)粗(cu)糙(cao)度(du)(du)(du)數值(zhi)的(de)(de)測(ce)量工具稱為表(biao)(biao)面(mian)粗(cu)糙(cao)度(du)(du)(du)測(ce)量儀,同時能(neng)記(ji)錄(lu)表(biao)(biao)面(mian)輪(lun)廓(kuo)曲(qu)線的(de)(de)稱為表(biao)(biao)面(mian)粗(cu)糙(cao)度(du)(du)(du)輪(lun)廓(kuo)儀。這兩種測(ce)量工具都有電(dian)子計算(suan)(suan)電(dian)路或(huo)電(dian)子計算(suan)(suan)機,它能(neng)自(zi)動計算(suan)(suan)出(chu)輪(lun)廓(kuo)算(suan)(suan)術(shu)平均偏差Ra,微觀不平度(du)(du)(du)十點高度(du)(du)(du)Rz,輪(lun)廓(kuo)*高度(du)(du)(du)Ry和(he)其(qi)他多種評定(ding)參(can)數,測(ce)量效率高,適(shi)用于測(ce)量Ra為0.025~6.3微米的(de)(de)表(biao)(biao)面(mian)粗(cu)糙(cao)度(du)(du)(du)。