互换性与测量技术基础第五章

第五章 表面粗糙度轮廓及其检测

§1 表面粗糙度轮廓的基本概念一、表面轮廓：用垂直于零件实际表面的平面与实际 表面相交所得的轮廓线，称为表面轮廓。

完工零件实际表面轮廓

实际表面轮廓

λ<1mm

表面粗糙度

1mm<λ<10mm 表面波纹度

λ>10mm 形状误差

二、表面粗糙度轮廓对零件工作性能的影响

1.耐磨性 2.配合性质稳定性 3.耐疲劳性 4.抗腐蚀性

§2 表面粗糙度轮廓的评定1.取样长度lr规定取样长度，是为了抑制和减弱表面波纹度对表面粗 糙测量结果的影响(标准取样长度的数值见附表5-1)。 用于判别被评定轮廓特征的一段基准线长度(X轴方 向)。中线

lr

lr

lrln

lr

lr

2.评定长度ln包含有一个或几个连续取样长度的长度，ln = lr × n (n = 1、2、3…),标准评定长度ln=5lr。

中线

lr

lr

lr ln

lr

lr

3. 长波和短波轮廓滤波器的截止波长传输带：短波轮廓滤波器的截止波长λs至长波截止波长 λc这两个极限值之间的波长范围。 长波轮廓滤波器的截止波长λc = lr (截止波长λs和λc的标准化值由附表5-1查取。)取自GB/T 6062-2002

二. 表面粗糙度轮廓的中线为了定量地评定表面粗糙度轮廓而确定的一条基准线。以中线为基础来计算各种评定参数的数值。轮廓中线

z轮 廓 偏 距

lr

ln

X轮廓总的走向

1、轮廓最小二乘中线：具有几何轮廓形状并划分轮廓 的基准线，在取样长度lr范围内，轮廓的最小二乘中线 使轮廓上各点至该线的距离的平方之和为最小。2 y i min

最小二乘中线

yi

lr

2、轮廓算术平均中线：在取样长度内由该线划分轮廓，轮廓的算术平均中线将实际轮廓划分为上、下 两部分，使上部分各个峰面积之和等于下部分各个谷面 积之和。' A A i i i 1 i 1 n n

算术平均中线

Aix

A1′lr

三、表面粗糙度轮廓的评定参数 1. 轮廓的算术平均偏差(幅度参数) Ra----取样长度内，被测实际轮廓上各点至轮廓中线距离绝对值的算术平均值 。

Z Z ipi Z Zi

x

Zi

lr

1 lr Ra Z ( x) dx lr 01 n —∑∣Zi∣ 近似表示： Ra = n i=1

2. 轮廓最大峰高Rp:在取样长度内，最高的轮廓峰 至中线的距离。 Rp =max{Zpi} 3. 轮廓最大谷深Rv:在取样长度内，最低的轮 廓谷至中线的距离。 Rv =max{Zvi}Z Zi Zpi

Rz

x

Zvi

lr

4.轮廓的最大高度(幅度参数)在一个取样长度范围内，最大轮廓峰高Rp与最大 轮廓谷深Rv之和称之为轮廓最大高度，用符号Rz表 示，即Rz = Rp + Rv.Z

ZiZpi

Rz

x

Zvi

lr

5. 轮廓单元的平均宽度(间距参数)轮廓单元:一个轮廓峰与相邻的轮廓谷的组合。 轮廓单元的宽度 Xsi:在一个取样长度lr范围内，中 线与

各个轮廓单元相交线段的宽度。 轮廓单元的平均宽度：

1 m RSm Xsi m i 1Xs1

Xs2

Xs3中线

Xs4

Xs5

Xs6

lr

在零件图上，对零件某一表面的表面粗糙度轮廓要 求，按需要选择Ra或Rz标注。 RSm 属于附加评定参数，只能与Ra或Rz同时选用， 不能独立采用。

§3 表面粗糙度轮廓的技术要求一、表面粗糙度轮廓技术要求的内容在零件图上规定表面粗糙度轮廓的技术要求时，必须 标注幅度参数符号及允许值，同时还应标注传输带、取 样长度、评定长度的数值(若默认采用标准化值，则不 标注)、极限值判断规则(若默认采用16%规则，则不 标注)。 必要时可以标注补充要求，如表面加工纹理及方向、 加工余量、附加的RSm等。

二、表面粗糙度轮廓幅度参数的选择在机械零件精度设计中，对于表面粗糙度轮廓的技术 要求，通常只给出幅度参数符号(Ra或Rz)及极限值， 而其他要求则采用默认的标准化值。 一般采用Ra 作为评定参数。 对于极光滑和粗糙的表 面，不能用Ra仪器测量，而采用Rz作为评定参数。 表面粗糙度轮廓幅度参数极限值的选择原则是：在满 足零件表面功能要求的前提下，尽量选取较大的参数值。

三. 表面粗糙度评定参数的选择 如无特殊要求，一般仅选用高度参数。推荐优先选用 Ra值，因为Ra能充分反映零件表面轮廓的特征；

对某些不允许出现较大加工痕迹和受交变应力作用的表面,应选择Ra与Rz联用； 当测量面积很小时，如顶尖、刀具的刃部、仪表的小 元件的表面，可选用Rz值。

2 表粗糙度评定参数值的选择1)原则： 在满足功能要求的前提下，尽量选用较大的表面粗糙度 参数值，以降低生产成本。 在同一零件上，工作表面的粗糙度参数值应小于非工作 表面的粗糙度参数值。 受循环载荷的表面及容易引起应力集中的表面，粗糙度 参数值要小。 同一公差等级，小尺寸的孔与轴表面粗糙度比大尺寸要 小。 一般地，形状和尺寸要求精度高的表面的粗糙度参数值 要小。

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