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一、原理 機(jī)械加工表面質(zhì)量 ，是指零件在機(jī)械加工后被加工面的微觀不平度，也叫粗糙度，以RaRzRy三種代號(hào)加數(shù)字來(lái)表示，機(jī)械圖紙中都會(huì)有相應(yīng)的表面質(zhì)量要求，一般是工件表面粗糙度Ra<0.8um的表面時(shí)稱(chēng)作：鏡面。其加工后的表面質(zhì)量直接影響被加工件的物理、化學(xué)及力學(xué)性能。產(chǎn)品的工作性能、可靠性、壽命在很大程度上取決于主要零件的表面質(zhì)量。一般而言，重要或關(guān)鍵零件的表面質(zhì)量要求都比普通零件要高。這是因?yàn)楸砻尜|(zhì)量好的零件會(huì)在很大程度上提高其耐磨性、耐蝕性和抗疲勞破損能力。

鏡面——是金屬切削加工的理想境界，是提高機(jī)械部件使用壽命的最有效手段。

鏡面——是機(jī)械切削加工后，得到非常好粗糙度的傳統(tǒng)代名詞，能清晰倒影出物品影像的金屬表面。

無(wú)論用何種金屬加工方法加工，在零件表面總會(huì)留下微細(xì)的凸凹不平的刀痕，出現(xiàn)交錯(cuò)起伏的峰谷現(xiàn)象，粗加工后的表面用肉眼就能看到，精加工后的表面用放大鏡或顯微鏡仍能觀察到。這就是零件加工后的表面粗糙度，過(guò)去稱(chēng)為表面光潔度。國(guó)家規(guī)定表面粗糙度的參數(shù)由高度參數(shù)、間距參數(shù)和綜合參數(shù)組成。

獲得鏡面的機(jī)械加工方法有：去除材料方式、無(wú)切削方式（滾壓加工）。

去除材料加工方式有：磨削、研磨、拋光、電火花。

無(wú)切削加工方式有：滾壓（采用鏡面工具）、擠壓。

零件圖除了圖形、尺寸這外，還必須有制造零件應(yīng)達(dá)到的一些質(zhì)量要求，一般稱(chēng)為技術(shù)要求。技術(shù)要求的內(nèi)容通常有：表面粗糙度、尺寸公差、形狀和位置公差、材料及其熱處理 、表面處理等。下面先介紹表面粗糙度及其注法。

加工方法對(duì)照

二、表面粗糙度的概念

在機(jī)械學(xué)中，粗糙度指加工表面上具有的較小間距和峰谷所組成的微觀幾何形狀特性。它是互換性研究的問(wèn)題之一。表面粗糙度一般是由所采用的加工方法和其他因素所形成的，例如加工過(guò)程中刀具與零件表面間的摩擦、切屑分離時(shí)表面層金屬的塑性變形以及工藝系統(tǒng)中的高頻振動(dòng)等。由于加工方法和工件材料的不同，被加工表面留下痕跡的深淺、疏密、形狀和紋理都有差別。表面粗糙度與機(jī)械零件的配合性質(zhì)、耐磨性、疲勞強(qiáng)度、接觸剛度、振動(dòng)和噪聲等有密切關(guān)系，對(duì)機(jī)械產(chǎn)品的使用壽命和可靠性有重要影響。

零件表面經(jīng)過(guò)加工后，看起來(lái)很光滑，經(jīng)放大觀察卻凹凸不平。表面粗糙度，是指加工后的零件表面上具有的較小間距和微小峰谷所組成的微觀幾何形狀特征，一般是由所采取的加工方法或其他因素形成的。零件表面的功用不同，所需的表面粗糙度參數(shù)值也不一樣。零件圖上要標(biāo)注表面粗糙度符號(hào)，用以說(shuō)明該表面完工后須達(dá)到的表面特性。

無(wú)論采用哪種加工方法所獲得的零件表面，都不是絕對(duì)平整和光滑的，放在顯微鏡（或放大鏡）下觀察，都不得可以看到微觀的峰谷不平痕跡，如圖1所示。表面上這種微觀不平滑 情況， 一般是受刀具與零件間的運(yùn)動(dòng)、摩擦，機(jī)床的振動(dòng)及零件的塑性變形等各種因素的影響而形成的。表面上所具有的這種較小間距和峰谷所組成的微觀幾何形狀特征，稱(chēng)為表 面粗糙度。

圖1 表面粗糙度概念

表面粗糙度是評(píng)定零件表面質(zhì)量的一項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)，它對(duì)零件的配合性質(zhì)、耐磨性、抗腐象征性、接觸剛度、抗疲勞強(qiáng)度、密封性質(zhì)和外觀等都不得有影響。因此，圖樣上要根據(jù)零 件的功能要求，對(duì)零件的表面粗糙度做出相應(yīng)的規(guī)定。評(píng)定表面粗糙度的主要參數(shù)是輪廓算術(shù)平均偏差Ra，它是指在取樣長(zhǎng)度L范圍內(nèi)，補(bǔ)測(cè)輪廓線上各點(diǎn)至基準(zhǔn)線的距離yi（如圖2）的算術(shù)平均值，它是指在取樣長(zhǎng)度L范圍內(nèi)，被測(cè)輪 廓線上各點(diǎn)至基準(zhǔn)線的距離yi（如圖12）的算術(shù)平均值，可用下表示：-----------或近似表示為：----------- 輪廓算術(shù)平均偏差可用電動(dòng)輪廓儀測(cè)量，運(yùn)算過(guò)程由儀器自動(dòng)完成。根據(jù)GB/T1031—1995F規(guī)定（另外還有GB/T3525——2000以可同時(shí)查閱）,Ra數(shù)值愈小，零件表面愈趨平整光滑 ；Ra的數(shù)值，零件表面愈粗糙。

圖2 輪廓算術(shù)平均編差

圖3 輪廓算術(shù)平均編差值

表面粗糙度高度參數(shù)有3種：

1．輪廓算術(shù)平均偏差Ra

在取樣長(zhǎng)度內(nèi)，沿測(cè)量方向(Y方向）的輪廓線上的點(diǎn)與基準(zhǔn)線之間距離絕對(duì)值的算術(shù)平均值。

2．微觀不平度十點(diǎn)高度Rz

指在取樣長(zhǎng)度內(nèi)5個(gè)最大輪廓峰高的平均值和5個(gè)最大輪廓谷深的平均值之和。

3．輪廓最大高度Ry

在取樣長(zhǎng)度內(nèi)，輪廓最高峰頂線和最低谷底線之間的距離。

一般機(jī)械制造工業(yè)中主要選用Ra。Ra值按下列公式計(jì)算： Ra=1/l ∫t0|Y(x)|dx或近似為Ra= 1/n ∑|Yi|。式中，Y為輪廓線上的點(diǎn)到基準(zhǔn)線(中線）之間的距離；ι為取樣長(zhǎng)度。

粗糙度多用于表征鋼板，因?yàn)殇摪逋扛睬氨仨氁幸欢ǖ么植诙?，否則油漆的咬合力不足，容易脫落。

三：形成原因

表面粗糙度形成的原因主要有：

1）加工過(guò)程中的刀痕；

2）切削分離時(shí)的塑性變形；

3）刀具與已加工表面間的摩擦；

4）工藝系統(tǒng)的高頻振動(dòng)。

四、主要表現(xiàn)

表面粗糙度主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：

1） 表面粗糙度影響零件的耐磨性。表面越粗糙，配合表面間的有效接觸面積越小，壓強(qiáng)越大，磨損就越快

2） 表面粗糙度影響配合性質(zhì)的穩(wěn)定性。對(duì)間隙配合來(lái)說(shuō)，表面越粗糙，就越易磨損，使工作過(guò)程中間隙逐漸增大；對(duì)過(guò)盈配合來(lái)說(shuō)，由于裝配時(shí)將微觀凸峰擠平，減小了實(shí)際有效過(guò)盈，降低了聯(lián)結(jié)強(qiáng)度。

3） 表面粗糙度影響零件的疲勞強(qiáng)度。粗糙零件的表面存在較大的波谷，它們像尖角缺口和裂紋一樣，對(duì)應(yīng)力集中很敏感，從而影響零件的疲勞強(qiáng)度。

4） 表面粗糙度影響零件的抗腐蝕性。粗糙的表面，易使腐蝕性氣體或液體通過(guò)表面的微觀凹谷滲入到金屬內(nèi)層，造成表面腐蝕。

5） 表面粗糙度影響零件的密封性。粗糙的表面之間無(wú)法嚴(yán)密地貼合，氣體或液體通過(guò)接觸面間的縫隙滲漏。

表面粗糙度6）表面粗糙度影響零件的接觸剛度。接觸剛度是零件結(jié)合面在外力作用下，抵抗接觸變形的能力。機(jī)器的剛度在很大程度上取決于各零件之間的接觸剛度。

7）影響零件的測(cè)量精度。零件被測(cè)表面和測(cè)量工具測(cè)量面的表面粗糙度都會(huì)直接影響測(cè)量的精度，尤其是在精密測(cè)量時(shí)。

此外，表面粗糙度對(duì)零件的鍍涂層、導(dǎo)熱性和接觸電阻、反射能力和輻射性能、液體和氣體流動(dòng)的阻力、導(dǎo)體表面電流的流通等都會(huì)有不同程度的影響。

五、表面粗糙度的選用

表面粗糙度參數(shù)值的選用，應(yīng)該既要滿足零件表面的功能要求，又要考慮經(jīng)濟(jì)合理性。具體選用時(shí)，可參照已有的類(lèi)似零件圖，用類(lèi)比法確定。在滿足零件功能要求前提下，應(yīng)盡量選用較大的表面粗糙度參數(shù)值，以降低加工成本。一般地說(shuō)，零件的工作表面、配合表面、密封表面、運(yùn)動(dòng)速度高和單位壓力大的摩擦表面等 ，對(duì)表面平整光滑程度要求高，參數(shù)值應(yīng)取小些。非工作表面、非配合表面、尺寸精度低的表面，參數(shù)值應(yīng)參數(shù)Ra值與加工方法的關(guān)系及其應(yīng)用實(shí)例，可供選用時(shí)參考。

圖4 表面粗糙度獲得方法

六、表面粗糙度的注法（GB—T131——1993）

（一） 表面粗糙度代（符）號(hào)

表面粗糙度代號(hào)由表面粗糙度符號(hào)和在其周?chē)鷺?biāo)注的表面粗糙度數(shù)值及有關(guān)規(guī)定符號(hào)所組成。微信號(hào)：grinding001 專(zhuān)業(yè)分享技術(shù)

（1）表面粗糙度符號(hào)及其畫(huà)法，如圖5所示。表面粗糙度符號(hào)的尺寸大小，按圖6規(guī)定對(duì)應(yīng)選取。

圖5 表面粗糙度符號(hào)

圖6 表面粗糙度符號(hào)畫(huà)法

（2）糙度數(shù)值及其有關(guān)規(guī)定在符號(hào)中的注寫(xiě)位置，如圖5所示，標(biāo)注方法如下： 1）采用表面粗糙度參數(shù)值Ra時(shí)，省略符號(hào)Ra，只將其數(shù)值注寫(xiě)在表面粗糙度符號(hào)上方，單位為微米（FM），如圖7。

圖7 表面粗糙度值注法

2）彩表面粗糙度的其他參數(shù)，如輪廓最大高度Rz時(shí)，需在其參數(shù)值前注出相應(yīng)的符號(hào)，單位為微米（FM），見(jiàn)圖8。

圖8 其它表面粗糙度值注法

3）若需要表示取樣長(zhǎng)度、指定的加工方法，鍍覆其他表面處理的要求，或控制加工紋理方向時(shí)，其注法如圖9。

圖9 取樣長(zhǎng)度、指定的加工方法、鍍覆或其他表面處理的要求和控制表面加工紋理方向的注法

（二） 表面粗糙度代號(hào)在圖樣上的注法，見(jiàn)圖10。

圖10 表面粗糙度在圖樣中的注法

七、表面粗糙度的測(cè)量常用方法簡(jiǎn)介

1、比較法

將表面粗糙度比較樣塊（簡(jiǎn)稱(chēng)樣塊，圖1）根據(jù)視覺(jué)和觸覺(jué)與被測(cè)表面比較，判斷被測(cè)表面粗糙度相當(dāng)于那一數(shù)值，或測(cè)量其反射光強(qiáng)變化來(lái)評(píng)定表面粗糙度(見(jiàn)激光測(cè)長(zhǎng)技術(shù))。樣塊是一套具有平面或圓柱表面的金屬塊，表面經(jīng)磨、車(chē)、鏜、銑、刨等切削加工，電鑄或其他鑄造工藝等加工而具有不同的表面粗糙度。有時(shí)可直接從工件中選出樣品經(jīng)過(guò)測(cè)量并評(píng)定合格后作為樣塊。利用樣塊根據(jù)視覺(jué)和觸覺(jué)評(píng)定表面粗糙度的方法雖然簡(jiǎn)便，但會(huì)受到主觀因素影響，常不能得出正確的表面粗糙度數(shù)值。

2、觸針?lè)?/span>

利用針尖曲率半徑為 2微米左右的金剛石觸針沿被測(cè)表面緩慢滑行，金剛石觸針的上下位移量由電學(xué)式長(zhǎng)度傳感器轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，經(jīng)放大、濾波、計(jì)算后由顯示儀表指示出表面粗糙度數(shù)值，也可用記錄器記錄被測(cè)截面輪廓曲線。一般將僅能顯示表面粗糙度數(shù)值的測(cè)量工具稱(chēng)為表面粗糙度測(cè)量?jī)x（見(jiàn)彩圖），同時(shí)能記錄表面輪廓曲線的稱(chēng)為表面粗糙度輪廓儀（簡(jiǎn)稱(chēng)輪廓儀，圖2。這兩種測(cè)量工具都有電子計(jì)算電路或電子計(jì)算機(jī)，它能自動(dòng)計(jì)算出輪廓算術(shù)平均偏差Rα，微觀不平度十點(diǎn)高度RZ，輪廓最大高度Ry和其他多種評(píng)定參數(shù)，測(cè)量效率高，適用于測(cè)量Rα為0.025～6.3微米的表面粗糙度。

3、光切法

光線通過(guò)狹縫后形成的光帶投射到被測(cè)表面上，以它與被測(cè)表面的交線所形成的輪廓曲線來(lái)測(cè)量表面粗糙度（圖3）。由光源射出的光經(jīng)聚光鏡、狹縫、物鏡1后，以45°的傾斜角將狹縫投影到被測(cè)表面，形成被測(cè)表面的截面輪廓圖形，然后通過(guò)物鏡 2將此圖形放大后投射到分劃板上。利用測(cè)微目鏡和讀數(shù)鼓輪（圖中未示）先讀出h值，計(jì)算后得到H 值。應(yīng)用此法的表面粗糙度測(cè)量工具稱(chēng)為光切顯微鏡。它適用于測(cè)量RZ和Ry為0.8～100微米的表面粗糙度，需要人工取點(diǎn)，測(cè)量效率低。

4、干涉法

利用光波干涉原理 (見(jiàn)平晶、激光測(cè)長(zhǎng)技術(shù))將被測(cè)表面的形狀誤差以干涉條紋圖形顯示出來(lái)，并利用放大倍數(shù)高 （可達(dá)500倍）的顯微鏡將這些干涉條紋的微觀部分放大后進(jìn)行測(cè)量，以得出被測(cè)表面粗糙度。應(yīng)用此法的表面粗糙度測(cè)量工具稱(chēng)為干涉顯微鏡。這種方法適用于測(cè)量Rz和Ry為 0.025～0.8微米的表面粗糙度。

八、表面粗糙度與表面光潔度的區(qū)別 1、表面粗糙度(surface roughness)

加工表面上具有的較小間距和峰谷所組成的微觀幾何形狀特性。它是互換性研究的問(wèn)題之一。表面粗糙度一般是由所采用的加工方法和其他因素所形成的，例如加工過(guò)程中刀具與零件表面間的摩擦、切屑分離時(shí)表面層金屬的塑性變形以及工藝系統(tǒng)中的高頻振動(dòng)等。由于加工方法和工件材料的不同，被加工表面留下痕跡的深淺、疏密、形狀和紋理都有差別。表面粗糙度與機(jī)械零件的配合性質(zhì)、耐磨性、疲勞強(qiáng)度、接觸剛度、振動(dòng)和噪聲等有密切關(guān)系，對(duì)機(jī)械產(chǎn)品的使用壽命和可靠性有重要影響。和般標(biāo)注采用Ra。

Ra(輪廓算術(shù)平均偏差):在取樣長(zhǎng)度L內(nèi)輪廓偏距絕對(duì)值的算術(shù)平均值。

2、表面光潔度表面粗糙度的另一稱(chēng)法。表面光潔度 是按人的視覺(jué)觀點(diǎn)提出來(lái)的，而表面粗糙度是按表面微觀幾何形狀的實(shí)際提出來(lái)的。80年代后,以為與國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)(ISO)接軌,中國(guó)采用表面粗糙度而廢止了表面光潔度 .在表面粗糙度國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB3505-83、GB1031-83頒布后，表面光潔度的已不再采用。

其實(shí),兩者主要是名字不同,且有相應(yīng)的對(duì)照表.粗糙度有測(cè)量的計(jì)算公式,而光潔度只能用樣板規(guī)對(duì)照,相對(duì)來(lái)說(shuō),用粗糙度表示更科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)了。

九、最后來(lái)個(gè)寶典粗糙度對(duì)照表：