標籤:光潔度

表面光潔度:surface finish

1定義:

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題之一。表面粗糙度一般是由所採用的加工方法和其他因素所形成的,例如加工過程中刀具與零件表面間的摩擦、切屑分離時表面層金屬的塑性變形以及工藝系統中的高頻振動等。由於加工方法和工件材料的不同,被加工表面留下痕迹的深淺、疏密、形狀和紋理都有差別。表面粗糙度與機械零件的配合性質、耐磨性、疲勞強度、接觸剛度、振動和雜訊等有密切關係,對機械產品的使用壽命和可靠性有重要影響。一般標註採用Ra。
  Ra(輪廓算術平均偏差):在取樣長度L內輪廓偏距絕對值的算術平均值。
表面光潔度與表面粗糙度的對應關係:
光潔度(舊標)
粗糙度



級別
Ra(μm)
Ra(μm)





方案1
方案2
方案3

▽1
40~80
50
100
80

▽2
20~40
25
50
40
表面狀況=明顯可見的刀痕
加工方法=粗車、鏜、刨、鑽
應用舉例=粗加工后的表面,焊接前的焊縫、粗鑽孔壁等
▽ 3
10~20
12.5
25
20
表面狀況=可見刀痕
加工方法=粗車、刨、銑、鑽
應用舉例=一般非結合表面,如軸的端面、倒角、齒輪及皮帶輪的側面、鍵槽的非工作表面,減重孔眼表面
▽4
5~10
6.3
12.5
10
表面狀況=可見加工痕迹
加工方法=車、鏜、刨、鑽、銑、銼、磨、粗鉸、銑齒
應用舉例=不重要零件的配合表面,如支柱、支架、外殼、襯套、軸、蓋等的端面。緊固件的自由表面,緊固件通孔的表面,內、外花鍵的非定心表面,不作為計量基準的齒輪頂圈圓表面等
▽5
2.5~5
3.2
6.3
5
表面狀況=微見加工痕迹
加工方法=車、鏜、刨、銑、刮1~2點/cm^2、拉、磨、 銼、滾壓、銑齒
應用舉例=和其他零件連接不形成配合的表面,如箱體、外殼、端蓋等零件的端面。要求有定心及配合特性的固定支承面如定心的軸間,鍵和鍵槽的工作表面。不重要的緊固螺紋的表面。需要滾花或氧化處理的表面
▽6
1.25~2.5
1.6
3.2
2.5
表面狀況=看不清加工痕迹
加工方法=車、鏜、刨、銑、鉸、拉、磨、滾壓、刮1~2點/cm^2銑齒
應用舉例=安裝直徑超過80mm的G級軸承的外殼孔,普通精度齒輪的齒面,定位銷孔,V型帶輪的表面,外徑定心的內花鍵外徑,軸承蓋的定中心凸肩表面
▽7
0.63~1.25
0.8
1.6
1.25
表面狀況=可辨加工痕迹的方向
加工方法=車、鏜、拉、磨、立銑、刮3~10點/cm^2、滾壓
應用舉例=要求保證定心及配合特性的表面,如錐銷與圓柱銷的表面,與G級精度滾動軸承相配合的軸徑和外殼孔,中速轉動的軸徑,直徑超過80mm的E、D級滾動軸承配合的軸徑及外殼孔,內、外花鍵的定心內徑,外花鍵鍵側及定心外徑,過盈配合IT7級的孔(H7),間隙配合IT8~IT9級的孔(H8,H9),磨削的齒輪表面等
▽8
0.32~0.63
0.4
0.8
0.63
表面狀況=微辨加工痕迹的方向
加工方法=鉸、磨、鏜、拉、刮3~10點/cm^2、滾壓
應用舉例=要求長期保持配合性質穩定的配合表面,IT7級的軸、孔配合表面,精度較高的齒輪表面,受變應力作用的重要零件,與直徑小於80mm的E、D級軸承配合的軸徑表面、與橡膠密封件接觸的軸的表面,尺寸大於120mm的IT13~IT16級孔和軸用量規的測量表面
▽9
0.16~0.32
0.2
0.4
0.32
表面狀況=不可辨加工痕迹的方向
加工方法=布輪磨、磨、研磨、超級加工
應用舉例=工作時受變應力作用的重要零件的表面。保證零件的疲勞強度、防腐性和耐久性,並在工作時不破壞配合性質的表面,如軸徑表面、要求氣密的表面和支承表面,圓錐定心表面等。IT5、IT6級配合表面、高精度齒輪的表面,與G級滾動軸承配合的軸徑表面,尺寸大於315mm的IT7~IT9級級孔和軸用量規級尺寸大於120~315mm的IT10~IT12級孔和軸用量規的測量表面等
▽10
0.08~0.16
0.1
0.2
0.16
表面狀況=暗光澤面
加工方法=超級加工
應用舉例=工作時承受較大變應力作用的重要零件的表面。保證精確定心的錐體表面。液壓傳動用的孔表面。汽缸套的內表面,活塞銷的外表面,儀器導軌面,閥的工作面。尺寸小於120mm的IT10~IT12級孔和軸用量規測量面等
▽11
0.004~0.08
0.05
0.1
0.08

▽12
0.02~0.04
0.025
0.05
0.04

▽13
0.01~0.02
0.012
0.025
0.02

▽14
<0.01
0.006
0.012
0.01

Ra:輪廓算術平均偏差值
  *.方案1的Ra與舊國標各等級的平均值相近,能保證產品質量,建議用於重要表面.
  **.方案2的Ra比舊國標的各等級上限大25%,其經濟性較好,建議用於不太重要的表面.
  ***.方案3的Ra與舊國標各等級上限一致,當提高產品的製造精度有困難,而降低又不能保證功能時採用.
以上表面粗糙度單位均為μm,即微米=10^-6米。
如何提高表面光潔度與表面粗糙度
在機床上,用普通刀具將工件尺寸加工到基本到位后,再用豪克能金屬表面加工設備的豪克能刀具代替原普通刀具再加工一遍,即可使被加工工件表面光潔度提高3級以上(粗糙度Ra值輕鬆達到0.2以下);且工件的表面顯微硬度提高20%以上;並大大提高了工件的表面耐磨性和耐腐蝕性。

2表面粗糙度的特徵表現

表面粗糙度是指加工表面具有的較小間距和微小峰谷不平度。其兩波峰或兩波谷之間的距離(波距)很小(在1mm以下),用肉眼是難以區別的,因此它屬於微觀幾何形狀誤差。表面粗糙度越小,則表面越光滑。表面粗糙度的大小,對機械零件的使用性能有很大的影響,主要表現在以下幾個方面:
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,壓強越大,磨損就越快。
2) 表面粗糙度影響配合性質的穩定性。對間隙配合來說,表面越粗糙,就越易磨損,使工作過程中間隙逐漸增大;對過盈配合來說,由於裝配時將微觀凸峰擠平,減小了實際有效過盈,降低了聯結強度。
3) 表面粗糙度影響零件的疲勞強度。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,對應力集中很敏感,從而影響零件的疲勞強度。
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表面的微觀凹谷滲入到金屬內層,造成表面腐蝕。
5) 表面粗糙度影響零件的密封性。粗糙的表面之間無法嚴密地貼合,氣體或液體通過接觸面間的縫隙滲漏。
6)表面粗糙度影響零件的接觸剛度。接觸剛度是零件結合面在外力作用下,抵抗接觸變形的能力。機器的剛度在很大程度上取決於各零件之間的接觸剛度。
7)影響零件的測量精度。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塗層、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。

3評定依據基準線

1,取樣長度 l 用於判別具有表面粗糙度特徵的一段基準線長度 (見圖 4-1)。取樣長度應根據零件實際表面的形成情況及紋理特徵,選取能反映表面粗糙度特徵的那一段長度,量取取樣長度時應根據實際表面輪廓的總的走向進行。圖4-1 取樣長度和評定長度 從圖4-1中可以看出,該輪廓線存在表面波紋度和形狀誤差,當選取的取樣長度不同時得到的高度值是不同的。規定和選擇取樣長度是為了限制和減弱表面波紋度對錶面粗糙度的測量結果的影響。
2.評定長度 Gp 評定輪廓所必須的一段長度,它可包括一個或幾個取樣長度。由於零件表面各部分的表面粗糙度不一定很均勻,在一個取樣長度上往往不能合理地反映某一表面粗糙度特徵,故需在表面上取幾個取樣長度來評定表面粗糙度,一般取 2,『=Slo 3.基準線 用以評定表面粗糙度參數給定的線,是表面粗糙度二維評定的基準。基準線有下列兩種 :(1)輪廓的最小二乘中線:具有幾何輪廓形狀並劃分輪廓的基準線,在取樣長度內使輪廓線上各點的輪廓偏距的平方和為最小 (見圖4-2 ) 。(2)輪廓的算術平均中線:具有幾何輪廓形狀在取樣長度內與輪廓走向一致的基準線。在取樣長度內由該線劃分輪廓,使上下兩邊的面積相等 (見圖4-3 )。即:F,十F:+F3+…十凡=F,}+Fz』十F3『十…+只,『。 理論上最小二乘中線是惟一理想的基準線,但在實際應用中很難獲得,因此一般用輪廓的算術平均中線代替,且測量時可用一根位置近似的直線。 圖4-2 輪廓的最小二乘中線 圖4-3 輪廓的算術平均中線 4 輪廓的單峰和輪廓的單谷 輪廓的單峰是指兩相鄰輪廓最低點之間的輪廓部分『(見圖4-4 )。輪廓的單谷是指兩相鄰輪廓最高點之間的輪廓部分 (見圖4-5 )。單峰與相鄰的單谷組成了一個微觀不平度,稱單個微觀不平度。輪廓的單峰輪廓的單谷 圖4-4 輪廓的單峰圖4-5 輪廓的單谷 5.輪廓峰和輪廓谷 輪廓峰是指在取樣長度內輪廓與中線相交,連接兩相鄰交點向外的輪廓部分 (見圖4-6 ) 。輪廓峰就是輪廓在中線以上的部分。輪廓谷是指在取樣長度內,輪廓與中線相交,連接兩相鄰交點向內的輪廓部分 (見圖4-7 ),輪廓谷就是輪廓在中線以下的部分,輪廓峰與輪廓谷就組成了在取樣長度這一段內的輪廓微觀不平度。
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