5.1基本概念及其對零件使用性能的影響5.1.1基本概念１.表面粗糙度的定義表面粗糙度是指加工表面（或其他方法獲得的表面）所具有的較小間距和微小峰谷不平度。在機械加工過程中，由于整個加工工藝系統(tǒng)的原因，零件表面會出現(xiàn)加工誤差。如在切削過程中由于切屑分離時的塑性變形、工藝系統(tǒng)的振動以及刀具和被加工表面的摩擦等，會使零件表面留下微小的凹凸不平的痕跡。其相鄰兩波峰或兩波谷之間的距離（波距）很?。ǎ保恚硪韵拢?，肉眼難以區(qū)分，因此，它屬于微觀幾何形狀誤差。下一頁返回5.1基本概念及其對零件使用性能的影響

２.表面波紋度和表面形狀誤差在加工過程中，由于機床—刀具—工件系統(tǒng)的強迫振動、刀具進給的不規(guī)則和回轉(zhuǎn)質(zhì)量的不平衡等，在零件表面留下的波距較大且具有較強周期性的誤差稱為“表面波紋度”。由刀具導軌傾斜等造成的誤差則為宏觀的表面形狀誤差。表面輪廓誤差如圖５－１所示。３.表面粗糙度、表面波紋度、表面形狀誤差的劃分波距小于１ｍｍ并呈周期性變化的，屬于表面粗糙度范圍；波距在１～１０ｍｍ并呈周期形變化的，屬于表面波紋度范圍；波距在１０ｍｍ以上且無明顯周期變化的，屬于表面形狀誤差。上一頁下一頁返回5.1基本概念及其對零件使用性能的影響

5.1.2表面粗糙度對零件性能的影響表面粗糙度對機器零件的使用性能影響很大，主要表現(xiàn)在以下幾個方面。１.表面粗糙度影響零件的耐磨性一般來講，表面越粗糙，則摩擦阻力越大，零件的磨損也就越快。但是，當結合表面過于光滑時，由于潤滑油被擠出以及分子間的吸附作用，摩擦系數(shù)反而增大，從而使磨損加劇。上一頁下一頁返回5.1基本概念及其對零件使用性能的影響

２.面粗糙度影響配合性質(zhì)的穩(wěn)定性對于間隙配合，表面越粗糙，輪廓峰頂磨損就會越快，使得配合間隙增大，破壞配合性質(zhì)。特別是在尺寸小的情況下，表面粗糙度對配合性質(zhì)的影響更大。對于過盈配合，表面粗糙度使得實際過盈量小于公稱過盈量，從而使連接強度降低。３.影響疲勞強度承受交變載荷的零件，其大部分損壞部位都是由表面產(chǎn)生疲勞裂紋造成的。零件表面越粗糙，對應力集中越敏感，零件疲勞損壞的可能性則越大。上一頁下一頁返回5.1基本概念及其對零件使用性能的影響

４.影響耐蝕性金屬材料的腐蝕是由化學過程或者電化學過程所致的。表面越粗糙，則積聚在零件表面的腐蝕性氣體或液體就越多，因而腐蝕作用就越大。５.影響接觸剛度零件表面越粗糙，實際接觸面積就越小，則受力后的局部變形增大，接觸剛度降低，從而影響零件的抗振性和工作精度。６.影響密封性由于粗糙的表面之間無法嚴密地貼合，氣體或液體可通過接觸面間的縫隙滲漏。上一頁下一頁返回5.1基本概念及其對零件使用性能的影響

７.影響測量精度零件被測表面和測量工具測量面的表面粗糙度都會直接影響測量的精度，尤其是在精密測量時。此外，表面粗糙度對零件的鍍涂層、導熱性和接觸電阻、反射能力和輻射性能、液體和氣體流動的阻力、導體表面電流的流通等都會有不同程度的影響。上一頁返回下一頁5.1基本概念及其對零件使用性能的影響5.1.3表面粗糙度的基本術語和定義１.表面輪廓表面輪廓是平面與實際表面相交所得的輪廓。按照平面相截的方向不同，又可分為Ｘ向表面輪廓和Ｙ向表面輪廓，通常是指Ｘ向表面輪廓，即與加工紋理方向垂直的截面上的輪廓。２.取樣長度ｌｒ評定表面粗糙度時所規(guī)定的一段基準線的長度，稱為取樣長度，用符號“ｌｒ”表示。規(guī)定和選擇取樣長度是為了限制和減弱表面波紋度、排除形狀誤差對表面粗糙度測量結果的影響。上一頁下一頁返回5.1基本概念及其對零件使用性能的影響ｌｒ過長，表面粗糙度的測量值則可能含有表面波紋度成分；ｌｒ過短，表面粗糙度的測量值則不能客觀地反映表面粗糙度的實際情況。取樣長度應與表面粗糙度的大小相適應。所選取的取樣長度一般應包含５個以上的輪廓峰和輪廓谷，而取樣長度的大小取決于表面粗糙度的疏密程度。３.評定長度由于加工表面有著不同程度的不均勻性，為了充分、合理地反映某一表面的粗糙度特性，規(guī)定在評定時所必需的一段表面長度，它包含一個或幾個連續(xù)的取樣長度，稱這一段表面長度為“評定長度”用符號“ｌｎ”表示。上一頁下一頁返回5.1基本概念及其對零件使用性能的影響評定長度與取樣長度之間的數(shù)量關系取決于表面粗糙度的均勻程度和加工方法，表面粗糙度比較規(guī)則均勻，可以規(guī)定比較小的評定長度；反之，則可規(guī)定較大的評定長度。一般情況下，?。欤睿剑担欤?。４.中線中線是具有幾何輪廓形狀并劃分輪廓的基準線。中線有以下兩種：（１）輪廓的最小二乘中線輪廓的最小二乘中線是指在取樣長度內(nèi)，使輪廓各點至基準線的距離平方和為最小的線，即∫ｌ０［Ｚ（ｘ）］２ｄｘ為最小的線。上一頁下一頁返回5.1基本概念及其對零件使用性能的影響（２）輪廓的算術平均中線在取樣長度內(nèi)，由一條假想的基準線將實際輪廓分成上下兩部分，且使上下兩部分的面積之和相等，這條假想的基準線即為輪廓的算術平均中線?？山栌糜嬎銠C求最小數(shù)的方法確定最小二乘中線的位置。微機化的表面粗糙度測量儀使用最小二乘中線作為基準線。光切法測量表面粗糙度可用輪廓算術平均中線作為基準線，一般可用目測估計法來確定。上一頁下一頁返回5.1基本概念及其對零件使用性能的影響5.1.4表面粗糙度的評定參數(shù)及數(shù)值國家標準ＧＢ／Ｔ３５０５—２００９從表面粗糙度的高度參數(shù)、間距參數(shù)、混合參數(shù)以及曲線和相關參數(shù)等方面規(guī)定了相應的評定參數(shù)，以滿足機械產(chǎn)品對零件表面的各種功能要求。１.輪廓的算術平均偏差Ｒａ（高度參數(shù)）如圖５－８所示，Ｒａ是指在一個取樣長度內(nèi)縱坐標Ｚ（ｘ）絕對值的算術平均值，即：上一頁下一頁返回5.1基本概念及其對零件使用性能的影響式中ｎ———在取樣長度內(nèi)所測點的數(shù)目。２.輪廓的最大高度Ｒｚ（高度參數(shù)）如圖５－９所示，輪廓的最大高度Ｒｚ是指在一個取樣長度內(nèi)，最大輪廓峰高和最大輪廓谷深之和的高度，指在一個取樣長度內(nèi)，最大輪廓峰高Ｒｐ等于輪廓峰高的最大值Ｚｐｍａｘ，最大輪廓谷深Ｒｖ等于輪廓谷深最大值Ｚｖｍａｘ，則有：Ｒｚ的值越大，零件的表面就越粗糙。Ｒｚ不如Ｒａ對表面粗糙度反映得客觀、全面。對于同一表面，只能標注Ｒａ和Ｒｚ中的一個，切勿同時對兩者進行標注。其上一頁下一頁返回5.1基本概念及其對零件使用性能的影響３.輪廓單元的平均寬度Ｒｓｍ（間距參數(shù)）輪廓單元的平均寬度是指在一個取樣長度內(nèi)，所有輪廓單元寬度ＸＳｉ的平均值。其計算公式為：輪廓單元平均寬度的大小反映了輪廓表面峰谷的疏密程度。Ｒｓｍ越小，峰谷越密，密封性就越好。上一頁下一頁返回5.1基本概念及其對零件使用性能的影響４.輪廓的支承長度率Ｒｍｒ（ｃ）（曲線參數(shù)）輪廓的支承長度率Ｒｍｒ（ｃ）是指，在給定的水平截面高度ｃ上，輪廓的實體材料Ｍｌ（ｃ）與評定長度ｌｎ的比率即：輪廓的實體材料長度Ｍｌ（ｃ）與輪廓的水平截距ｃ有關，評定時，要給出對應的水平截距ｃ。它可用微米（μｍ）或輪廓的最大高度Ｒｚ的百分比來表示。百分數(shù)系列如下：Ｒｚ的５％、１０％、１５％、２０％、２５％、３０％、４０％、５０％、６０％、７０％、８０％、９０％。上一頁下一頁返回５.２表面粗糙度的選擇及標注5.2.1表面粗糙度參數(shù)值的選擇表面粗糙度參數(shù)的允許值應該根據(jù)零件表面的功能要求并按國家標準規(guī)定的參數(shù)值系列來選取。表面粗糙度參數(shù)值選擇得合理與否，不僅對產(chǎn)品的使用性能有很大影響，而且直接關系到產(chǎn)品的質(zhì)量和制造成本。選擇的基本原則是在滿足功能要求的前提下，盡可能選用較大的表面粗糙度數(shù)值。１.一般選用原則１）同一零件上，工作表面的表面粗糙度參數(shù)值小于非工作表面的表面粗糙度參數(shù)值。下一頁返回５.２表面粗糙度的選擇及標注

２）摩擦表面比非摩擦表面的表面粗糙度參數(shù)值要?。粷L動摩擦表面比滑動摩擦表面的表面粗糙度參數(shù)值要??；運動速度高、單位壓力大的摩擦表面，比運動速度低、單位壓力小的摩擦表面的表面粗糙度參數(shù)值要小。３）承受交變載荷的表面、容易引起應力集中的表面（如圓角、溝槽等處），其表面粗糙度參數(shù)值要小。４）對配合性質(zhì)要求高的結合表面，如配合間隙小的配合表面以及要求連接可靠、受重載的過盈配合表面等，都應取較小的表面粗糙度參數(shù)值。５）配合性質(zhì)相同時，零件尺寸越小，其表面粗糙度參數(shù)值應越小；同一公差等級，小尺寸比大尺寸、軸比孔的表面粗糙度參數(shù)值要小。上一頁下一頁返回５.２表面粗糙度的選擇及標注

６）有防腐性、密封性等要求的表面，表面粗糙度參數(shù)值要小些。２.參數(shù)值的選用方法表面粗糙度參數(shù)允許值通常用類比法來選取，還應注意協(xié)調(diào)好尺寸公差、形狀公差和表面粗糙度之間的關系。一般尺寸公差、形狀公差小時，表面粗糙度參數(shù)值也小。然而實際生產(chǎn)中也有這樣的情況，尺寸公差、表面形狀誤差要求很大，但其表面粗糙度值要求很小，如機床的手輪或手柄的表面，所以說，它們之間并不存在確定的函數(shù)關系上一頁返回下一頁５.２表面粗糙度的選擇及標注5.2.2表面粗糙度的符號、代號及其標注ＧＢ／Ｔ１３１—２００６規(guī)定了零件表面結構的圖形符號及其在圖樣上的標注。１.表面結構的圖形符號在圖樣上表示表面結構的圖形符號見表５－８。２.表面結構要求在圖樣符號中的注寫位置為了明確表面結構要求，除了標注表面結構參數(shù)和數(shù)值外，必要時應標注補充要求，包括傳輸帶、取樣長度、加工工藝、表面紋理及方向、加工余量等。上一頁下一頁返回５.２表面粗糙度的選擇及標注３.表面結構代號表面結構符號中注寫了參數(shù)代號及數(shù)值等要求后稱為“表面結構代號”，根據(jù)ＧＢ／Ｔ３５０５—２００９的規(guī)定。具體標注示例見表５－１０。１）高度參數(shù)選Ｒａ或Ｒｚ，其參數(shù)代號不可以省略。２）評定長度等于５個取樣長度（ｌｎ＝５ｌｒ）為默認值，可省略標注，如Ｒａ３.２。否則不可以省略，應在參數(shù)代號后標注其個數(shù)。如Ｒａ３３.２表示要求評定長度為三個取樣長度。３）極限判斷規(guī)則的標注。上一頁下一頁返回５.２表面粗糙度的選擇及標注表面結構要求中給定極限值的判斷規(guī)則有兩種：“１６％”規(guī)則（所有表面結構要求標注的默認規(guī)則）和“最大”規(guī)則?！埃保叮ァ币?guī)則是指表面粗糙度參數(shù)的所有實測值中，允許有不超過總數(shù)１６％的實測值超過規(guī)定值。默認為參數(shù)的上限值。當標注為單向下限值時，參數(shù)帶號前應加“Ｌ”。當標注為雙向極限值時，上限值在上方，用“Ｕ”表示；下限值在下方，用“Ｌ”表示?！白畲蟆币?guī)則是指表面粗糙度參數(shù)的實測值不得超過規(guī)定值。應用最大規(guī)則時應在參數(shù)代號后加“ｍａｘ”，見表５－１０。上一頁下一頁返回５.２表面粗糙度的選擇及標注４）傳輸帶的標注。傳輸帶應標注在參數(shù)代號的前面，并用斜線“／”隔開。傳輸帶標注包括濾波截止波長（單位為ｍｍ），其中短波濾波器λｓ在前，長波濾波器λｃ在后，并用“－”隔開。如果只注一個濾波器，應保留“－”來區(qū)分短波、長波濾波器。例如：“０.００８－”指短波濾波器λｓ，“－０.２５”指長波濾波器λｃ。表面結構沒有標注傳輸帶時，表示表面結構要求采用默認傳輸帶。上一頁返回５.３表面粗糙度的測量5.3.1表面粗糙度常用的檢測方法表面粗糙度常用的檢測方法有比較法、光切法、干涉法、針描法和印模法。１.比較法比較法是通過將被測表面與標有一定數(shù)值的粗糙度樣板比較，來確定被測表面粗糙度數(shù)值的方法。用比較法進行測量較簡便，多用于車間現(xiàn)場測量，常用于中等或較粗糙表面的測量。比較時可以采用的方法：Ｒａ＞１.６μｍ時，用目測；Ｒａ為１.６～０.４μｍ時，用放大鏡；Ｒａ＜０.４μｍ時，用比較顯微鏡。比較時的要求：樣板的加工方法、加工紋理、加工方向以及材料與被測零件表面應相同。下一頁返回５.３表面粗糙度的測量

２.光切法光切法是應用光切原理來測量表面粗糙度的方法。常用的儀器是雙管顯微鏡（也叫“光切顯微鏡”），適用于測量車、銑、刨或其他類似加工方法所加工的零件平面或外圓表面。測量表面粗糙度，可用作Ｒｚ在０.５～６０μｍ內(nèi)的檢測。３.干涉法利用光波干涉原理（見平晶、激光測長技術）將被測表面的形狀誤差以干涉條紋圖形顯示出來，并利用放大倍數(shù)高（可達５００倍）的顯微鏡將這些干涉條紋的微觀部分放大后進行測量，以得出被測表面的粗糙度。應用此法的表面粗糙度測量工具稱為“干涉顯微鏡”。這種方法適用于測量Ｒｚ為０.０２５～０.８μｍ的表面。上一頁下一頁返回５.３表面粗糙度的測量

４.針描法針描法也叫“觸針法”或“輪廓法”，是利用接觸儀器的觸針（金剛石針尖，半徑為２～３μｍ）探測表面并獲得表面輪廓、計算參數(shù)的方法。它實際上是一種接觸式電測量方法，可以記錄輪廓。所用的測量儀器稱為“電感式輪廓儀”，適用于測量Ｒａ為０.０２５～６.３００μｍ的表面。用這種方法