表面精度

表面粗糙度基本術語3.1表面粗糙度的評定參數3.2表面粗糙度的標注3.3表面粗糙度的選擇3.4 在零件加工過程中，如圖3-1所示車削軸類零件，由于機床、刀具的振動，刀具與零件表面間的摩擦，以及材料被切削時產生塑性變形等原因，零件表面在加工后不可能是理想的光滑表面。 在放大鏡或顯微鏡下觀察，可以看到高低不平的狀況，凸起的部分稱為峰，低凹的部分稱為谷。 這種表征零件表面在加工后形成的由微小間距的峰谷組成的微觀幾何形狀特征稱為表面粗糙度，即表面精度。 表面粗糙度會影響零件的強度、耐磨性和抗蝕性等。 會影響配合性質的穩定性，如對于間隙配合，相對運動的表面因粗糙不平而迅速磨損，使間隙增大；對于過渡配合，表面粗糙會使配合變松，甚至變成間隙配合；對于過盈配合，由于裝配時將微觀凸峰擠平減小了實際有效過盈，從而降低連接強度。 此外，表面粗糙度對接觸剛度、密封性、產品外觀及表面反射能力等均有明顯的影響。 因此，在保證零件尺寸精度、幾何精度的同時，必須對表面質量提出相應精度要求。3.1表面粗糙度基本術語

【本節要求】了解表面粗糙度的一些基本術語。1．表面輪廓 表面輪廓是指理想平面與實際平面垂直相截所得的輪廓線，如圖3-3所示。 在評定表面粗糙度時，通常是指與加工方向垂直截面上的橫向輪廓。2．基準長度（1）取樣長度lr。取樣長度是指評定表面粗糙度時所取的一段基準線長度，如圖3-4所示。標準規定在取樣長度范圍內，一般不少于5個以上的輪廓峰和輪廓谷，并在輪廓總的走向上量取。（2）評定長度ln。評定長度是指評定表面輪廓必需的最小長度。零件表面各部分的表面粗糙度不一定均勻，一個取樣長度不能合理反映整個表面粗糙度特征，故需多取幾個取樣長度來進行評定。 標準GB/T10610—2009規定，默認的評定 長度為ln=5lr，如圖3-4所示（若被測表面均勻，可取ln＜5lr；均勻性差，可取ln＞5lr）。 標準規定的取樣長度和評定長度見表3-1。 當有特殊要求不能選用表中數值時，應在圖樣上注出取樣長度值及評定長度所含取樣長 度個數。圖3-3零件表面輪廓圖3-4取樣長度lr和評定長度ln

3．基準中線（1）輪廓最小二乘中線。輪廓最小二乘中線是指在取樣長度內，實際被測輪廓線上各點到該線的距離Z（輪廓偏差）的平方和為最小（見圖3-6），即（2）輪廓算術平均中線。輪廓算術平均中線是指在取樣長度內，將實際輪廓劃分為上、下兩部分，使上、下面積相等的直線，如圖3-5所示，即圖3-5輪廓算術平均中線3.2表面粗糙度的評定參數

【本節要求】掌握表面粗糙度基本評定參數的含義及應用。 國家標準GB/T3505—2009規定表面粗糙度的評定參數有幅度參數、間距參數、混合參數以及曲線和相關參數等四類，在生產中應用最多的是幅度參數。 主要幅度參數有輪廓算術平均偏差Ra、輪廓最大高度Rz。1．輪廓算術平均偏差Ra 輪廓算術平均偏差Ra是指在取樣長度內，被測實際輪廓上各點到輪廓中線的距離Z（輪廓偏差）的絕對值的平均值，如圖3-6所示。其數學表達式為圖3-6輪廓算術平均偏差Ra示意圖 Ra值越大，表面越粗糙。 Ra參數客觀地反映了零件實際表面的微觀不平程度，并且測量方便（見5.3節表面粗糙度檢測），因而被標準定為首選參數，在生產中廣泛采用。 但材料較軟或面積很小時不便采用。2．輪廓最大高度Rz 輪廓最大高度Rz是指在取樣長度內，輪廓的峰頂線和谷底線之間的最大距離，如圖3-7所示。 其數學表達式為 Rz參數對不允許出現較深加工痕跡的表面和小零件的表面質量有著重要意義，尤其是在交變載荷作用下，是防止出現疲勞破壞源的一項保證措施。 因此Rz主要應用于有交變載荷作用的場合（輔助Ra使用），還有不便使用Ra時的小零件表面、特別光滑或粗糙的表面。 國家標準規定幅度參數Ra、Rz是基本評定參數，其標準數值系列如表3-2、表3-3所示。圖3-7輪廓最大高度Rz

值示意圖3.3表面粗糙度的標注

【本節要求】熟練掌握表面粗糙度的標注方法。 圖樣上所標注的表面粗糙度符號、代號是該表面加工完成后的表面質量要求。 《產品幾何技術規范（GPS）技術產品文件中表面結構的表示法》（GB/T131—2006）規定了零件表面粗糙度符號及其在圖樣上的注法。1．表面粗糙度符號 表面粗糙度符號及含義如表3-4所示。 表面粗糙度的幅度參數標注示例及含義如表3-5所示。2．極限值判斷規則（1）16%規則（上限值、下限值）。在同一評定長度下的表面粗糙度參數的全部實測值中，最多允許有16%超差。（2）最大規則（最大值、最小值）。要求表面粗糙度參數的全部實測值不得超差。3．表面粗糙度的標注方法 表面粗糙度符號的尖端從材料外指向表面，數字的注寫和讀取方向與尺寸標注一致。（1）一般標注。 ①可標注在輪廓線或延長線上、尺寸線或尺寸界線上。在圖形的右邊和下邊標注時，用帶箭頭的引線引出，且符號正放。如圖3-11（a）（b）（c）所示。 ②可標注在幾何公差框格上方，如圖3-11（d）所示。 ③必要時可用帶箭頭的或黑點的引線引出，如圖3-11（e）所示。圖3-11表面粗糙度的一般標注圖3-12其余表面具有相同表面粗糙度要求的簡化標注（3）表面粗糙度附加參數或其他項目的標注。 ①除幅度參數以外的參數為附加參數，標注如圖3-14所示。（a）Ra的上限值為0.8

m，輪廓單元的平均寬度Rsm的上限值為0.1

m；（b）Ra的上限值為1.6

m，輪廓的水平截矩c在RZ的30%的位置上時，輪廓的支承長度率Rmr為70%。 ②粗糙度符號中除評定參數外其他項目的標注，如圖3-15所示。（a）表面鍍鉻厚度為0.03mm，要求Ra的上限值為0.8

m，下限值為0.2

m。（b）取樣長度為0.8mm，Ra的上限值為1.6

m。（c）銑削加工紋理方向垂直于視圖，傳輸帶0.8～25mm（傳輸帶為評定時的波長），Ra的上限值為1.6

m，Rz的最大值為6.3

m。圖3-14表面粗糙度附加參數標注圖3-15除評定參數外其他項目的標注3.4表面粗糙度的選擇

【本節要求】初步掌握表面粗糙度的選擇方法。 零件的表面精度對其使用性能和壽命有直接影響，故表面粗糙度是一項重要的技術經濟指標。 選取時應在滿足零件功能要求的前提下，同時考慮工藝的可行性和經濟性。1．評定參數的選擇 表面粗糙度評定參數中，幅度參數為基本參數，當有其他表面功能要求時，再選擇附加參數。 國家標準推薦在常用數值范圍（Ra為0.025～6.3

m）內，選擇輪廓算術平均偏差Ra。 因為在上述范圍用輪廓儀測量Ra方便（輪廓儀的測量范圍為0.02～8

m）。（見5.3節表面粗糙度檢測）。 附加參數不能單獨使用，當表面有密封、抗腐蝕、抗震等功能要求時，可附加輪廓單元的平均寬度Rsm。 當表面要求接觸剛度高及耐磨性好時，可附加輪廓支承長度率Rmr。2．評定參數值的選擇 表面粗糙度參數值的選擇原則是在滿足功能要求的前提下，參數允許值應盡量大，以減小加工難度，降低加工成本。 表面粗糙度參數值的選擇通常采用類比法，選擇時應注意以下幾點。 ①同一零件上工作表面比非工作表面粗糙度值應小些。 ②摩擦表面比非摩擦表面、滾動摩擦表面比滑動摩擦表面的粗糙度值應小些。 ③要求配合性能高的表面（如小間隙配合表面、作用重載的過盈配合表面等）粗糙度值應小些。 ④承受交變載荷表面、運動速度高表面及易引起應力集中的結構表面（如圓角、溝槽等），粗糙度值應取小些。 ⑤密封性、防腐性要求高的或外觀要求美觀的表面粗糙度值應取小些。 ⑥同尺寸的軸比孔的表面粗糙度值應取小些，小尺寸比大尺寸表面粗糙度值應取小些。 ⑦表面粗糙度應與尺寸精度、幾何精度協調一致。通常尺寸公差及形狀公差數值小者，則表面粗糙度值也應取小些。 設尺寸公差為T，表面形狀公差為t，通常取值可按以下關系設計： 但是三項基本精度之間并不存在函數關系，如機器及儀器上的手輪、手柄、外殼等部位，其尺寸精度、形狀精度要求并不高，但表面精度卻要求高。 ⑧凡有關標準已對表面粗糙度作出規定的結構面（如與滾動軸承配合的軸頸和箱體孔的表面），應按該標準規定的表面粗糙度取值。3．加工方法的選擇 表面粗糙度的表面特征及其對應的經濟加工方法，如表3-7所示。表面微觀特性Ra/

m加工方法應用舉例粗糙表面微見刀痕≤20粗車、粗銑、粗刨、鉆、毛銼、鋸斷半成品粗加工過的表面，非配合的加工表面，如軸端面、倒角、鉆孔、齒輪及皮帶輪側面、鍵槽底面、墊圈接觸面等半光表面微見加工痕跡≤10車、銑、刨、鉆、鏜、粗鉸軸上不安裝軸承、齒輪處的非配合表面，緊固件的自由裝配表面，軸和孔的退刀槽等微見加工痕跡≤5車、銑、刨、鏜、磨、粗刮、滾壓半精加工表面，箱體、支架、蓋面、套筒等和其他零件結合而無配合要求的表面，需要發藍的表面等看不清加工痕跡≤2.5車、銑、刨、鏜、磨、刮、滾壓接近于精加工的表面，箱體上安裝軸承的鏜孔表面，齒輪的工作面光表面可辨加工痕跡方向≤1.25車、鏜、磨、拉、刮、精鉸、磨齒、滾壓圓柱銷、圓錐銷，與滾動軸承配合的表面，普通車床導軌面，內、外花鍵定心表面等微辨加工痕跡方向≤0.63精鉸、精鏜、磨、刮、滾壓配合性質穩定的配合表面，工作時受交變應力的重要零件，較高精度車床導軌面不可辨加工痕跡方向≤0.32精磨、珩磨、研磨精密機床主軸錐孔、頂尖圓錐面