zxb
第四章 表面粗糙度张新宝
zxb
hustsmdi
作业 P176 Ⅱ 2,
Ⅲ 1,2
zxb
图 4-2 实际轮廓图 4-1 形状误差、表面波纹度、表面粗糙度
1
图 4-3 不同的实际轮廓
A.表面粗糙度产生的原因 (刀痕,
高频振动,积屑瘤,材料不均匀,) 2
一,表面粗糙度产生的原因及影响
B.表面粗糙度差的影响
1.表面摩擦系数大,易磨损
2.精度低且精度保持性低,易变形
3.疲劳强度差,易损坏
4.抗腐蚀性差,易生锈
5.密封性差,易泄漏
C.表面太光洁
1,反而易磨损
2,制造成本高
3
表面粗糙度,指加工表面上具有的微小间距和微小峰谷不平度这种微观几何形状的尺寸特性
4
二,基本概念图 4-4 评定基准说明
评定基准说明见图 4-4
4
1.取样长度 l:判别表面粗糙度特征的一段基准线长度,
（ 见图 4-5）
2.评定长度 ln:包含一个或数个取样长度 （ 见图 4-5）
ln,车,铣,刨 ((1~3)l,精车,磨 (2~6)l;,精磨,研磨 (6~17)l
5图 4-5取样长度和评定长度
3,轮廓的最小二乘中线在取样长度内,轮廓各点到该直线距离的平方和最小,即理论中线（见图 4-6）。
6
图 4-6轮廓的最小二乘中线
m in2 iy
4,算术平均中线在取样长度内,（取与轮廓走向一致的基准线，）轮廓与该直线所包容的面积上下相等。（见图 4-7）
7图 4-7轮廓的算术平均中线实测用中线
::
11
nn SF
三,评定指标表面粗糙度统一标准有十四个指标
A,三个常用的评定指标
1.微观不平度十点高度 Rz(或说 5
个峰谷距离的平均值 )
在取样长度 l内,5个最大轮廓峰高的平均值与 5 个最大的轮廓谷深的平均值之和,(用最小二乘中线或算术平均中线 。
8(4-1) ][51 5
1
5
1
i
vi
i
piz yyR
图 4-7 轮廓峰高与轮廓谷深 9
式中,ypi––––第 i个最大的轮廓峰高；
yvi––––第 i个最大的轮廓谷深。 (见图 4-7)
2．轮廓算术平均偏差 Ra,在取样长度 l内,轮廓 (对最小二乘中线或算术平均中线）偏距绝对值的算术平均值，即：
（ 4-2）
或近似表示为
(4-3)
10
la xxylR 0 d)(1
n
i
ia ynR
1
1
轮廓算术平均偏差 Ra 是基本参数
3．轮廓最大高度 Ry,在取样长度内（平行基准线的）
轮廓峰顶线与轮廓谷底线的距离。
(见图 4-7)
B,附加评定参数
（ 1） 轮廓微观不平度的平均间距 Sm,是指在取样长度内,轮廓微观不平度的间距的平均值，用公式表示为
(4-4)
式中,n——取样长度内所包含的轮廓微观不平度间距的个数；
Smi——第 i个轮廓微观不平度间距。轮廓微观不平度间距是指一个轮廓峰与相邻轮廓谷间包含的一段中线长度 。
11
n
i
mi
mnmm
m Snn
SSSS
1
21 1?
图 4-7 轮廓峰高与轮廓谷深
（ 2） 轮廓单峰平均间距 S,是指在取样长度内,轮廓单峰间距的平均值，如图 4-7所示。 S可用公式表示为
(4-5)
式中,n——取样长度 l内轮廓单峰间距的个数；
Si——第 i个轮廓单峰间距。轮廓的单峰间距是指两个相邻轮廓单峰的最高点在中线上的投影长度。
12
n
i
i
n S
nn
SSSS
1
21 1?
（ 3）轮廓支承长度率 tp
轮廓支承长度 lp与取样长度 l之比。 tp可用公式表示为
(4-6)
轮廓支承长度见图 4-8
用支承长度率曲线表明轮廓支承长度率值与轮廓水平截距之间的相互关系，如图 4-8所示。
13
l
lt p
p?
图 4-8 支承长度及支承长度率曲线四．表面粗糙度的符号、代号及其标注旧国标 7
光洁度符号 光洁度等级（数字越大表面越光）
14
现在国标
（ 1） GB3505—83规定了表面粗糙度术语、表面及其参数；
（ 2） GB/T 1031—1995规定了表面粗糙度评定参数及其数值；
(3) GB/T 131—1993规定了表面特征代（符）号及其注法。
基 去除材料获得的表面，如车，铣，刨本符 不除材料获得的表面，如锻，铸号 用任意方法获得的表面
15
16
a——数值的物理单位,μm（ 不标）,只有数值时表示 Ra
b——加工方法（文字说明）
c——取样长度，单位,mm
d——测量的纹理方向
e——加工余量，单位,mm
f——间距参数举例：
17umR a 25.1? 8.04.0 zR
2.3
63.0
y
a
R
R
(1) 当在表面粗糙度参数的所有实测值中，允许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)若表面粗糙度参数的任一测得值都不允许超过规定值，应在图样上标注表面粗糙度参数的最大值或最小值。
18
五．测量
1,目测法
2．样板比较法
3．光切法 0.1~80um （双管显微镜）
4．干涉法 0.035~100um （迈克尔逊干涉显微镜） （本教研室）
19
WIVS型白光干涉三维轮廓测量仪
5．针描法 0.035~4000um （本教研室）
6．散射法（本教研室）
7．光针法 0.005~1000um （本教研室）
8．光针 +参考光 费索干涉仪
（本教研室） 0.005~0.5um
PGI型触针式表面轮廓测量仪金刚石触针电感式表面轮廓测量仪对零件表面规定粗糙度要求的基本方式一、规定表面粗糙度要求的一般规则
(1) 规定表面粗糙度要求时，必须给出表面粗糙度值和测定时的取样长度值两项基本要求，必要时也可规定表面加工纹理、
加工方法或加工顺序和不同区域的粗糙度等附加要求。
（ 2）为了保证制品表面质量，可按功能需要规定表面粗糙度参数值。
（ 3）表面粗糙度各参数的数值是指在垂直于基准面的各截面上获得的。
（ 4）对表面粗糙度的要求不适用于表面缺陷。 20
二、对表面粗糙度评定参数及数值的规定
1,对表面粗糙度评定参数的规定表面粗糙度评定参数中,Ra,Rz,Ry是反映表面粗糙度高度特征的参数，为基本参数，一般情况下，评定参数应从这三者中选取，参数 Ra与 Rz不应同时选用。
一般选用高度特征参数 Ra,Rz,Ry控制表面粗糙度已能满足功能要求。
2,对评定参数允许值的规定规定表面粗糙度评定参数允许值的原则是满足功能要求，降低加工成本。应在满足功能要求的前提下，尽可能降低对表面粗糙度的要求。
21
3,对取样长度数值的规定当有特殊要求时应给出相应的取样长度值，并在图样上或技术文件中注出。
对有明显波纹度的表面，取样长度应不大于波纹度间距的
1/3；若被测表面无明显可见的波纹度，取样长度至少应大于 5
个微观不平度间距。
4,评定表面粗糙度参数的补充系列值用类比法规定零件表面粗糙度参数允许值时，可参考 4–2及表 4-7所提供的参考资料。
有时间提一下滚动轴承，花键作业 P176 Ⅱ 2,Ⅲ 1,2 22
第四章 表面粗糙度张新宝
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作业 P176 Ⅱ 2,
Ⅲ 1,2
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图 4-2 实际轮廓图 4-1 形状误差、表面波纹度、表面粗糙度
1
图 4-3 不同的实际轮廓
A.表面粗糙度产生的原因 (刀痕,
高频振动,积屑瘤,材料不均匀,) 2
一,表面粗糙度产生的原因及影响
B.表面粗糙度差的影响
1.表面摩擦系数大,易磨损
2.精度低且精度保持性低,易变形
3.疲劳强度差,易损坏
4.抗腐蚀性差,易生锈
5.密封性差,易泄漏
C.表面太光洁
1,反而易磨损
2,制造成本高
3
表面粗糙度,指加工表面上具有的微小间距和微小峰谷不平度这种微观几何形状的尺寸特性
4
二,基本概念图 4-4 评定基准说明
评定基准说明见图 4-4
4
1.取样长度 l:判别表面粗糙度特征的一段基准线长度,
（ 见图 4-5）
2.评定长度 ln:包含一个或数个取样长度 （ 见图 4-5）
ln,车,铣,刨 ((1~3)l,精车,磨 (2~6)l;,精磨,研磨 (6~17)l
5图 4-5取样长度和评定长度
3,轮廓的最小二乘中线在取样长度内,轮廓各点到该直线距离的平方和最小,即理论中线（见图 4-6）。
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图 4-6轮廓的最小二乘中线
m in2 iy
4,算术平均中线在取样长度内,（取与轮廓走向一致的基准线，）轮廓与该直线所包容的面积上下相等。（见图 4-7）
7图 4-7轮廓的算术平均中线实测用中线
::
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三,评定指标表面粗糙度统一标准有十四个指标
A,三个常用的评定指标
1.微观不平度十点高度 Rz(或说 5
个峰谷距离的平均值 )
在取样长度 l内,5个最大轮廓峰高的平均值与 5 个最大的轮廓谷深的平均值之和,(用最小二乘中线或算术平均中线 。
8(4-1) ][51 5
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图 4-7 轮廓峰高与轮廓谷深 9
式中,ypi––––第 i个最大的轮廓峰高；
yvi––––第 i个最大的轮廓谷深。 (见图 4-7)
2．轮廓算术平均偏差 Ra,在取样长度 l内,轮廓 (对最小二乘中线或算术平均中线）偏距绝对值的算术平均值，即：
（ 4-2）
或近似表示为
(4-3)
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轮廓算术平均偏差 Ra 是基本参数
3．轮廓最大高度 Ry,在取样长度内（平行基准线的）
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(见图 4-7)
B,附加评定参数
（ 1） 轮廓微观不平度的平均间距 Sm,是指在取样长度内,轮廓微观不平度的间距的平均值，用公式表示为
(4-4)
式中,n——取样长度内所包含的轮廓微观不平度间距的个数；
Smi——第 i个轮廓微观不平度间距。轮廓微观不平度间距是指一个轮廓峰与相邻轮廓谷间包含的一段中线长度 。
11
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21 1?
图 4-7 轮廓峰高与轮廓谷深
（ 2） 轮廓单峰平均间距 S,是指在取样长度内,轮廓单峰间距的平均值，如图 4-7所示。 S可用公式表示为
(4-5)
式中,n——取样长度 l内轮廓单峰间距的个数；
Si——第 i个轮廓单峰间距。轮廓的单峰间距是指两个相邻轮廓单峰的最高点在中线上的投影长度。
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1
21 1?
（ 3）轮廓支承长度率 tp
轮廓支承长度 lp与取样长度 l之比。 tp可用公式表示为
(4-6)
轮廓支承长度见图 4-8
用支承长度率曲线表明轮廓支承长度率值与轮廓水平截距之间的相互关系，如图 4-8所示。
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图 4-8 支承长度及支承长度率曲线四．表面粗糙度的符号、代号及其标注旧国标 7
光洁度符号 光洁度等级（数字越大表面越光）
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现在国标
（ 1） GB3505—83规定了表面粗糙度术语、表面及其参数；
（ 2） GB/T 1031—1995规定了表面粗糙度评定参数及其数值；
(3) GB/T 131—1993规定了表面特征代（符）号及其注法。
基 去除材料获得的表面，如车，铣，刨本符 不除材料获得的表面，如锻，铸号 用任意方法获得的表面
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a——数值的物理单位,μm（ 不标）,只有数值时表示 Ra
b——加工方法（文字说明）
c——取样长度，单位,mm
d——测量的纹理方向
e——加工余量，单位,mm
f——间距参数举例：
17umR a 25.1? 8.04.0 zR
2.3
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(1) 当在表面粗糙度参数的所有实测值中，允许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)若表面粗糙度参数的任一测得值都不允许超过规定值，应在图样上标注表面粗糙度参数的最大值或最小值。
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五．测量
1,目测法
2．样板比较法
3．光切法 0.1~80um （双管显微镜）
4．干涉法 0.035~100um （迈克尔逊干涉显微镜） （本教研室）
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WIVS型白光干涉三维轮廓测量仪
5．针描法 0.035~4000um （本教研室）
6．散射法（本教研室）
7．光针法 0.005~1000um （本教研室）
8．光针 +参考光 费索干涉仪
（本教研室） 0.005~0.5um
PGI型触针式表面轮廓测量仪金刚石触针电感式表面轮廓测量仪对零件表面规定粗糙度要求的基本方式一、规定表面粗糙度要求的一般规则
(1) 规定表面粗糙度要求时，必须给出表面粗糙度值和测定时的取样长度值两项基本要求，必要时也可规定表面加工纹理、
加工方法或加工顺序和不同区域的粗糙度等附加要求。
（ 2）为了保证制品表面质量，可按功能需要规定表面粗糙度参数值。
（ 3）表面粗糙度各参数的数值是指在垂直于基准面的各截面上获得的。
（ 4）对表面粗糙度的要求不适用于表面缺陷。 20
二、对表面粗糙度评定参数及数值的规定
1,对表面粗糙度评定参数的规定表面粗糙度评定参数中,Ra,Rz,Ry是反映表面粗糙度高度特征的参数，为基本参数，一般情况下，评定参数应从这三者中选取，参数 Ra与 Rz不应同时选用。
一般选用高度特征参数 Ra,Rz,Ry控制表面粗糙度已能满足功能要求。
2,对评定参数允许值的规定规定表面粗糙度评定参数允许值的原则是满足功能要求，降低加工成本。应在满足功能要求的前提下，尽可能降低对表面粗糙度的要求。
21
3,对取样长度数值的规定当有特殊要求时应给出相应的取样长度值，并在图样上或技术文件中注出。
对有明显波纹度的表面，取样长度应不大于波纹度间距的
1/3；若被测表面无明显可见的波纹度，取样长度至少应大于 5
个微观不平度间距。
4,评定表面粗糙度参数的补充系列值用类比法规定零件表面粗糙度参数允许值时，可参考 4–2及表 4-7所提供的参考资料。
有时间提一下滚动轴承，花键作业 P176 Ⅱ 2,Ⅲ 1,2 22
