第四章表面粗糙度及檢測(cè)概要第一頁(yè)，共24頁(yè)。一、表面粗糙度二、零件表面粗糙度參數(shù)值的選擇三、表面粗糙度的測(cè)量第二頁(yè)，共24頁(yè)。一、表面粗糙度（一）表面粗糙度：是指加工表面所具有的較小間距和微小峰谷的一種微觀幾何形狀誤差。是反映零件表面微觀幾何形狀誤差的一個(gè)重要指標(biāo)，它主要由加工過(guò)程中刀具間的摩擦、切屑分出時(shí)工件表層金屬的塑性變形以及工藝系統(tǒng)中的高頻振動(dòng)等因素造成。

（二）表面粗糙度對(duì)零件使用性能的影響表面粗糙度對(duì)機(jī)械零件的耐磨性、耐腐蝕性、配合性質(zhì)、疲勞強(qiáng)度及結(jié)合面密封性等都有很大的影響。

第三頁(yè)，共24頁(yè)。1.對(duì)耐磨性的影響零件表面越粗糙，摩擦系數(shù)越大，兩配合表面間的實(shí)際有效接觸面積越小，單位面積壓力越大，越易磨損。但是，表面過(guò)于光滑，不利于潤(rùn)滑油的貯存，易使工作面間形成半干摩擦甚至干摩擦，反而比粗糙表面更易磨損。

2.對(duì)耐腐蝕性的影響表面越粗糙，則積聚在零件表面上的腐蝕性氣體或液體就越多，這些腐蝕性介質(zhì)很容易通過(guò)表面的微觀凹谷滲入到金屬內(nèi)層，造成表面銹蝕。3.對(duì)配合性質(zhì)的影響表面粗糙度會(huì)影響配合性質(zhì)的穩(wěn)定性。對(duì)于間隙配合，表面越粗糙，就越易磨損，從而會(huì)使工作過(guò)程中的配合間隙迅速增大，過(guò)早地失去配合精度；對(duì)于過(guò)盈配合，由于在壓入裝配時(shí)，把粗糙表面的凸峰擠平，減小了實(shí)際過(guò)盈量，從而降低了連接的可靠性，同樣不能保證正常的工作。

第四頁(yè)，共24頁(yè)。4.對(duì)疲勞強(qiáng)度的影響表面粗糙的鋼質(zhì)零件，在交變負(fù)載作用下，對(duì)應(yīng)力集中很敏感，影響零件的疲勞強(qiáng)度。5.對(duì)結(jié)合面密封性的影響粗糙的表面結(jié)合時(shí)，兩表面只在局部點(diǎn)上接觸，中間有縫隙，影響密封性。由此可見(jiàn)，在設(shè)計(jì)零件時(shí)，確定表面粗糙度的要求是公差配合設(shè)計(jì)中不可缺少的一個(gè)方面。第五頁(yè)，共24頁(yè)。（三）表面粗糙度的術(shù)語(yǔ)1、表面輪廓：平面與實(shí)際表面相交的輪廓。2、λs輪廓濾波器：它是濾掉比粗糙度波長(zhǎng)更短的波的濾波器。3、λc輪廓濾波器：它是確定粗糙度與波紋度成分之間相交界限的濾波器。4、原始輪廓：它是在應(yīng)用短波長(zhǎng)濾波器λs之后的總的輪廓。5、粗糙度輪廓：它是對(duì)原始輪廓采用λc濾波器抑制長(zhǎng)波成分以后形成的輪廓。6、粗糙度輪廓中線：用標(biāo)稱形式的線穿過(guò)粗糙度輪廓，按最小二乘法擬合所確定的中線。7、取樣長(zhǎng)度lr：用于判別被評(píng)定輪廓的不規(guī)則特征的X軸方向上的長(zhǎng)度。評(píng)定粗糙度的取樣長(zhǎng)度lr在數(shù)值上與λc輪廓濾波器的截止波長(zhǎng)相等。

8、評(píng)定長(zhǎng)度ln：是用于評(píng)定被評(píng)定輪廓的X軸方向上的長(zhǎng)度，包含一個(gè)或幾個(gè)取樣長(zhǎng)度，一般取5個(gè)取樣長(zhǎng)度。

第六頁(yè)，共24頁(yè)。（四）粗糙度的評(píng)定參數(shù)1、輪廓的算術(shù)平均偏差Ra：是指在一個(gè)取樣長(zhǎng)度內(nèi)，輪廓縱坐標(biāo)值Z(x)絕對(duì)值的算術(shù)平均值。第七頁(yè)，共24頁(yè)。2、輪廓的最大高度Rz：是指在一個(gè)取樣長(zhǎng)度內(nèi)，最大輪廓峰高與最大輪廓谷深之和。第八頁(yè)，共24頁(yè)。3、輪廓單元的平均寬度RSm：是指在一個(gè)取樣長(zhǎng)度內(nèi)，輪廓單元寬度值Xs的平均值第九頁(yè)，共24頁(yè)。4、輪廓支承長(zhǎng)度率輪廓支承長(zhǎng)度率Rmr(c)：是指在給定的水平位置c上，輪廓的實(shí)體材料長(zhǎng)度Ml(c)與評(píng)定長(zhǎng)度ln的比率。（五）評(píng)定參數(shù)的數(shù)值第十頁(yè)，共24頁(yè)。（六）表面粗糙度符號(hào)、代號(hào)及標(biāo)注1、符號(hào)、代號(hào)2、標(biāo)注1）每一表面一般只標(biāo)注一次表面結(jié)構(gòu)要求，并盡可能標(biāo)注在相應(yīng)的尺寸及其公差的同一視圖上。2）除非另有說(shuō)明，一般所標(biāo)注的表面結(jié)構(gòu)要求是對(duì)完工零件表面的要求3）表面結(jié)構(gòu)的注寫和讀取方向與尺寸的注寫和讀取方向一致，如圖所示。表面結(jié)構(gòu)要求的注寫方法第十一頁(yè)，共24頁(yè)。4）表面要求可標(biāo)注在輪廓線上，其符號(hào)應(yīng)從材料外指向并接觸表面。必要時(shí)，表面結(jié)構(gòu)符號(hào)也可用帶箭頭或黑點(diǎn)的指引線引出標(biāo)注。表面結(jié)構(gòu)要求在輪廓線上的標(biāo)注用指引線引出標(biāo)注表面結(jié)構(gòu)要求第十二頁(yè)，共24頁(yè)。5）在不致引起誤解時(shí)，表面結(jié)構(gòu)要求可以標(biāo)注在給定的尺寸線上，可以標(biāo)注在形位公差的上方，也可以直接標(biāo)注在延長(zhǎng)線上，或用帶箭頭的指引線引出標(biāo)注。

表面結(jié)構(gòu)要求標(biāo)注在尺寸線上表面結(jié)構(gòu)要求標(biāo)注在形位公差框格的上方表面結(jié)構(gòu)要求標(biāo)注在圓柱特征的延長(zhǎng)線上第十三頁(yè)，共24頁(yè)。6）圓柱和棱柱表面的結(jié)構(gòu)要求只標(biāo)注一次，但如果圓柱和棱柱表面的表面結(jié)構(gòu)要求不同，則應(yīng)分別單獨(dú)標(biāo)注。圓柱和棱柱的表面結(jié)構(gòu)要求的標(biāo)注第十四頁(yè)，共24頁(yè)。二、零件表面參數(shù)值的選擇

1.評(píng)定參數(shù)值的選擇原則表面粗糙度評(píng)定參數(shù)值選擇的一般原則如下：（1）同一零件上，工作表面的粗糙度應(yīng)比非工作表面要求嚴(yán)格。（2）對(duì)于摩擦表面，速度越高，單位面積壓力越大，則表面粗糙度要求應(yīng)越嚴(yán)格，尤其是對(duì)滾動(dòng)摩擦表面應(yīng)更嚴(yán)格。（3）受交變負(fù)載時(shí)，特別是在零件圓角、溝槽處的表面粗糙度要求應(yīng)嚴(yán)格。（4）要求配合性質(zhì)穩(wěn)定可靠時(shí)，表面粗糙度要求應(yīng)嚴(yán)格。（5）在確定零件配合表面的粗糙度時(shí)，應(yīng)與其尺寸公差相協(xié)調(diào)。此外，還應(yīng)考慮加工方法、應(yīng)用場(chǎng)合及其他特殊因素和要求。第十五頁(yè)，共24頁(yè)。三、表面粗糙度的測(cè)量表面粗糙度的檢測(cè)方法，目前主要有比較法、光切法、干涉法、針描法等。（一）比較法比較法是將被測(cè)表面與已知高度參數(shù)值的粗糙度比較樣塊相比較，通過(guò)視覺(jué)和觸覺(jué)來(lái)判斷被測(cè)表面粗糙度的方法。為了使判斷比較準(zhǔn)確，選用粗糙度比較樣塊的材料、表面形狀和加工方法應(yīng)盡可能與被測(cè)表面相同，也可從加工零件中選出樣品，經(jīng)過(guò)檢定合格后作為表面粗糙度比較樣塊使用。比較法使用簡(jiǎn)便，但判斷的準(zhǔn)確程度有限，所以適用于車間中近似評(píng)定粗糙度較大的工件。第十六頁(yè)，共24頁(yè)。（二）光切法光切法是利用光切原理來(lái)測(cè)量表面粗糙度數(shù)值的一種方法。光切法所用的儀器是光切顯微鏡(又稱為雙管顯微鏡)，它適宜測(cè)量輪廓單元的平均高度Rc和輪廓最大高度Rz值，測(cè)量Rc值范圍一般為0.8~6.3μm。1.雙管顯微鏡的測(cè)量原理雙管顯微鏡的外形如圖所示，其測(cè)量原理如圖4-10所示。由光源1發(fā)出的光線經(jīng)狹縫2（綠色擋板）及物鏡3形成一個(gè)扁平的光束，此光束以45°的方向投射到被測(cè)表面而形成一條綠色的光帶，光帶邊緣的形狀即為被測(cè)工件在45°截面的輪廓。光帶經(jīng)反射后，通過(guò)顯微鏡的物鏡4成像于目鏡5前的分劃板6上。目鏡5中看到的影像是與被測(cè)表面成45°方向截面上的輪廓曲線，并經(jīng)物鏡放大了M倍，故表面的實(shí)際粗糙度最大高度h與影像h′的關(guān)系為第十七頁(yè)，共24頁(yè)。圖4-10雙管顯微鏡的測(cè)量原理1—光源；2—狹縫；3、4—物鏡；5—目鏡；6—分劃板第十八頁(yè)，共24頁(yè)。由圖4-10（c）可知，測(cè)微器中的十字線與測(cè)微器讀數(shù)方向成45°，當(dāng)用十字線中的任一直線與影像峰、谷相切來(lái)測(cè)量波高時(shí)，波高h(yuǎn)′=h″cos45°。其中，h″為測(cè)微器兩次讀數(shù)的差值，被測(cè)表面的粗糙度最大高度為

第十九頁(yè)，共24頁(yè)。（三）干涉法干涉法是利用光波干涉原理來(lái)測(cè)量表面粗糙度數(shù)值的一種方法。干涉法所用的儀器是干涉顯微鏡，通常用來(lái)測(cè)量Rc和Rz值，測(cè)量Rc值的范圍一般為0.4~1μm。1.干涉顯微鏡的測(cè)量原理干涉顯微鏡的外形如圖4-22所示，其測(cè)量原理如圖4-23所示。由光源1發(fā)出的光線，經(jīng)聚光濾色鏡組2聚光和濾色，再經(jīng)反射鏡3轉(zhuǎn)向，通過(guò)光欄4、5和物鏡6，投射于分光鏡7的半透明半反射膜后分成兩路光束，一路光束透過(guò)分光鏡7和補(bǔ)償鏡10、物鏡11射向工件被測(cè)表面P2，經(jīng)P2反射后原路返回，再射在分光鏡上，射向觀察目鏡16。另一路光束由分光鏡7反射，經(jīng)濾色片8、物鏡9射向標(biāo)準(zhǔn)反射鏡P1，再由P1反射也經(jīng)原路返回，透過(guò)分光鏡，射向觀察目鏡16。第二十頁(yè)，共24頁(yè)。圖4-11干涉顯微鏡的外形1—光源；2—光源調(diào)節(jié)螺釘；3、5—工作臺(tái)微動(dòng)千分尺；4—工作臺(tái)；6—工作臺(tái)固定螺釘；7—儀器調(diào)修時(shí)用的手柄；8—遮光板轉(zhuǎn)動(dòng)手柄；9—調(diào)整干涉條紋方向及寬度的手柄；10—調(diào)焦旋鈕；11—底座；12—照相機(jī)；13—側(cè)微目鏡調(diào)節(jié)手輪；14—目鏡；15—遮光片移動(dòng)手柄第二十一頁(yè)，共24頁(yè)。圖4-12干涉顯微鏡的測(cè)量原理1—光源；2—聚光濾色鏡組；3—反射鏡；4、5—光欄；6、9、11、17—物鏡；7、14—分光鏡；8—濾色片；10—補(bǔ)償鏡；12、13—反光鏡；15—分劃板；16—目鏡第二十二頁(yè)，共24頁(yè)。由于同一光源分為兩路的相干光束之間有光程差，相遇后便產(chǎn)生干涉，在目鏡16中可