從量測儀器上,我們多可獲得工件表面不規(guī)則狀況的放大結(jié)果,而此一結(jié)果 常被稱為"表面輪廓圖"(surface profile)。當(dāng)儀器的尖筆正沿著工件表面進行掃描時,其垂直方向的運動乃可被放大而被繪制下來,且在同時,我們亦可直接自儀器上讀出在該處工件表面上的表面粗度算術(shù)平均值究竟為多少。

在1930年以前,這完全是要憑觸覺來建立標準。檢驗時須使用一系列具有不同粗度的試片,工廠人員在使用這些試片時,先用他的手指甲劃過標準的試片表面,然后再劃過他制造出來之工件的表面,當(dāng)感覺這兩個表面具有相 同的粗度時,則工件表面便被認為足夠光滑了。在表面密封、滾珠軸承、齒 輪、凸輪或軸頸等應(yīng)用場合,表面光度對于設(shè)備的功能能否發(fā)揮影響很大,有人發(fā)現(xiàn),設(shè)備的性能與對數(shù)的表面光度值成線性的變化關(guān)系。

也就是說,要使 性能提高一倍時,平均的波峰到波谷的粗度值須減低十倍。于是乎,對表面粗糙度量化的要求也就產(chǎn)生了。 

圖 1 表面輪廓包含了粗糙度曲線與波浪起伏的曲線

表面輪廓斷面曲線中,包含了粗糙度曲線與波浪起伏的曲線(圖 1),一般 說來波浪起伏的曲線是屬于輪廓量測的范圍,其值遠大于表面粗糙度之值(有 關(guān)輪廓量測請參閱第六章),但也有將表面輪廓斷面兩種曲線分開或合并考慮 的作法,因此也就有了各種表面粗糙度之定義,如表 1.

盡管各種表面粗糙度之定義有那么多,一般表面粗糙度之表示法只有下列 三種:Ra(中心線平均粗糙度)、Rymax(大高度粗糙度)、Rtm (十點平均粗 糙度),現(xiàn)分述如下:

     圖 2 中心線平均粗糙度之測量長度L
1. Ra :中心線平均粗糙度

若從加工面之粗糙曲線上,截取一段測量長度L(圖 2) ,并以該長度內(nèi) 粗糙深之中心線為x軸,取中心線之垂直線為y軸,則粗糙曲線可用y = f(x)表之。以中心線為基準將下方曲線反折。然后計算中心線上方經(jīng)反折后之全部曲 線所涵蓋面積, 再以測量長度除之。所得數(shù)值以μm為單位, 即為該加工面測量長度范圍內(nèi)之中心線平均粗糙度值, 其數(shù)學(xué)定義為：

中心線方向細分單位等間隔后取各分段點所對應(yīng)之 hi 值,利用下式可 得到 Ra的近似: (圖 3) 

圖 3 測量長度范圍內(nèi)之中心線平均粗糙度值Ra的近似

中心線在表面具有曲度或形狀誤差時,則成曲線,粗糙度沿此曲線量取。 測量長度限于量具大小而無法涵蓋整個機件表面,因此,一次量取求得之Ra 只是表面某部分的中心線平均粗糙度,故應(yīng)在被測物表面多選幾個不同的位 置測量,將全部測得之Ra取其算術(shù)平均值則為表面的中心線平均粗糙度。 

圖 4 大高度粗操度

2. Rymax :大高度粗糙度(圖 4)

由表面曲線上截取基準長度L做為測量長度,如圖所示,自該長度內(nèi)曲線之 高點與低點,分別畫出與曲線平均線平行之線時,該二線之間距即為大 粗糙度,也就是測量長度內(nèi)沿垂直方向量取高點與低點之距離。Rymax 值以μm 為單位,并在數(shù)值后加上小寫字母s以區(qū)分 Rymax 值。若由粗糙曲 在線截取基準長度L做為測量長度,則量測之值亦稱為大高度粗糙度,但符 號改為 Rt , 使用時須注

圖 5 Rtm :十點平均粗糙度

3. Rtm :十點平均粗糙度(圖 5)

由表面曲線上截取基準長度L做為測量長度,求出第三高波峰與第三深波谷 ,分別畫出二條并行線,兩并行線間距即為十點平均粗糙度值Rz其值以μm為 單位,并在數(shù)值后加上小寫字母z以區(qū)別另兩種粗糙度。 三種粗糙度數(shù)值間之關(guān)系約為:4 Ra ? Rymax ? Rtm

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