无论用何种加工方法加工,在零件表面总会留下微细的凸凹不平的刀痕,出现交错起伏的峰谷现象,粗加工后的表面用肉眼就能看到,精加工后的表面用放大镜或显微镜仍能观察到。这就是零件加工后的表面粗糙度。过去称为表面光洁度。
国家规定表面粗糙度的参数由高度参数、间距参数和综合参数组成。
高度参数共有三个:
轮廓的平均算术偏差(Ra)如图1所示,通过零件的表面轮廓作一中线 m ,将一定长度的轮廓分成两部分,使中线两侧轮廓线与中线之间所包含的面积相等,即
F1+F3+……+Fn-1=F2+F4+……+Fn
图1 轮廓的平均算术偏差
轮廓的平均算术偏差值Ra,就是在一定测量长度 l 范围内,轮廓上各点至中线距离绝对值的平均算术偏差。用算式表示为
Ra=1 | 1 l | ∫ | 1 0 | y|dx |
或近似写成
Ra≈ | 1 n | n S i=1 | |y| |
不平度平均高度(Rz)就是在基本测量长度范围内,从平行于中线的任意线起,自被测轮廓上五个最高点至五个最低点的平均距离(图2),即
图2 不平度平均高度
轮廓最大高度Ry,就是在取样长度内,轮廓峰顶线和轮廓谷底线之间的距离。
间距参数共有两个:
轮廓单峰平均间距S,就是在取样长度内,轮廓单峰间距的平均值。而轮廓单峰间距,就是两相邻轮廓单峰的最高点在中线上的投影长度Si。
轮廓微观不平度的平均间距Sm。含有一个轮廓峰和相邻轮廓谷的一段中线长度Smi,称轮廓微观不平间距。
综合参数只有一个,就是轮廓支承长度率tp。它是轮廓支承长度np与取样长度l之比。
在原有的国家标准中,表面光洁度分为14级,其代号为1、2……14。后的数字越大,表面光洁度就越高,即表面粗糙度数值越小。
在车间生产中,常根据表面粗糙度样板和加工出来的零件表面进行比较,用肉眼或手指的感觉,来判断零件表面粗糙度的等级。此外,还有很多测量光洁度的仪器。
表面粗糙度对零件使用情况有很大影响。一般说来,表面粗糙度数值小,会提高配合质量,减少磨损,延长零件使用寿命,但零件的加工费用会增加。因此,要正确、合理地选用表面粗糙度数值。
在设计零件时,表面粗糙度数值的选择,是根据零件在机器中的作用决定的。总的原则是:
在保证满足技术要求的前提下,选用较大的表面粗糙度数值。具体选择时,可以参考下述原则:
(1)工作表面比非工作表面的粗糙度数值小。
(2)摩擦表面比不摩擦表面的粗糙度数值小。摩擦表面的摩擦速度愈高,所受的单位压力愈大,则应愈高;滚动磨擦表面比滑动磨擦表面要求粗糙度数值小。
(3)对间隙配合,配合间隙愈小,粗糙度数值应愈小;对过盈配合,为保证连接强度的牢固可靠,
载荷愈大,要求粗糙度数值愈小。一般情况间隙配合比过盈酝合粗糙度数值要小。
(4)配合表面的粗糙度应与其尺寸精度要求相当。配合性质相同时,零件尺寸愈小,则应粗糙度数值愈小;同一精度等级,小尺寸比大尺寸要粗糙度数值小,轴比孔要粗糙度数值小(特别是IT8~IT5的精度)。
(5)受周期性载荷的表面及可能会发生应力集中的内圆角、凹稽处粗糙度数值应较小。
轮廓最大高度 Ry | 不平度平均高度 Rz | 轮廓的平均算术偏差 Ra | 取样长度 l | 光洁度 符号 |
0.05 | 0.05 | 0.013 | - | ssss |
0.1 | 0.1 | 0.025 | ||
0.2 | 0.2 | 0.05 | ||
0.4 | 0.4 | 0.10 | ||
0.8 | 0.8 | 0.20 | 0.25 | |
1.6 | 1.6 | 0.40 | 0.8 | sss |
3.2 | 3.2 | 0.80 | ||
6.3 | 6.3 | 1.6 | ||
12.5 | 12.5 | 3.2 | 2.5 | ss |
(18) | (18) | 6.3 | ||
25 | 25 | |||
(35) | (35) | - | s | |
50 | 50 | 12.5 | ||
(70) | (70) | 25 | ||
100 | 100 | |||
(140) | 140 | - | - | |
200 | 200 | |||
(280) | (280) | (50) | ||
400 | 400 | (100) | ||
(560) | (560) |