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取樣長度、評定長度在粗糙度測量中的應(yīng)用

作者: 時間:2012-11-14 來源:網(wǎng)絡(luò) 收藏
表面粗糙度值,通常采用光切顯微鏡、干涉顯微鏡及輪廓儀(計)測量。的合理選用對粗糙度值的評定起著重要作用。然而在儀器使用中,常常未按標準規(guī)定實現(xiàn)的選用,影響了測量結(jié)果的準確度。因此尋求一個、在儀器測量中正確的實施途徑,尤為必要。

1 取樣長度與評定長度的選取

GB1031—83《表面粗糙度 參數(shù)及其數(shù)值》給出了取樣長度數(shù)值(表1),公比為10?。標準規(guī)定取樣長度值應(yīng)從該系列值中選取。

規(guī)定和選擇取樣長度,是為了限制和減弱表面波紋度對表面結(jié)果的影響,使得到的粗糙度值正確反映表面的粗糙度特性。一般情況下,可根據(jù)表面加工方法和粗糙度參數(shù)值大小選用。GB1031—83附錄B規(guī)定了取樣長度推薦值(表2)。

表1 取樣長度的數(shù)值(mm)

0.080.250.82.5825

表2 Ra、Rz、Ry的取樣長度l與評定長度ln選用值
Ra(μm)Rz,Ry(μm)l(mm)ln=5l(mm)
≥0.008~0.02
>0.02~0.1
>0.1~2.0
>2.0~10.0
>10.0~80.0
≥0.025~0.10
>0.10~0.50
>0.50~10.0
>10.0~50.0
>50.0~320
0.08
0.25
0.8
2.5
8.0
0.4
1.25
4.0
12.5
40.0

標準規(guī)定,評定粗糙度時必須取一段能反映加工表面粗糙度特性的最小長度,它包含一個或數(shù)個取樣長度,這幾個取樣長度的總和稱為評定長度。

評定長度值根據(jù)表面加工方法和相應(yīng)取樣長度按GB1031—83附錄B選用。一般加工表面選取評定長度為5個連續(xù)的取樣長度(表2)。加工均勻性較好的表面,可選用小于5個取樣長度的評定長度;均勻性較差的表面,可選用大于5個取樣長度的評定長度。若圖樣上或技術(shù)文件中已標明評定長度值,則應(yīng)按圖樣或技術(shù)文件中的規(guī)定執(zhí)行。

所謂“加工表面均勻性”是指加工后表面各部位粗糙度數(shù)值一致的程度。如果在一個加工表面上按取樣長度連續(xù)測量幾段所得粗糙度值一樣,說明加工表面均勻;反之粗糙度值不一樣,有時甚至相差很大,則表明加工表面不均勻。

任何表面的粗糙度都是由一系列不同高度和間距的峰谷組合而成,這些峰谷反映了加工表面微觀幾何形特性。從外觀上或感覺上這種特性通??値в斜砻婕庸み^程中所用加工方法的特征。
車、銑、刨削加工表面往往帶有均勻的間距和清晰的刀具痕跡方向,其紋理具有明顯的規(guī)律性,它所形成的是一個典型的周期輪廓(有時也疊加有不同程度的隨機成分)有明顯的周期,這一周期反映了進給量是均勻相等的,加工表面均勻性好。

磨削加工表面雖有一般的方向性,但是間距通常是不規(guī)則的,紋理沒有明顯的規(guī)律。研磨加工表面是通過磨料的往復(fù)作用所產(chǎn)生的表面,往往沒有什么方向性。磨削、研磨分別用砂輪和磨料進行切削拋光,使表面光滑平整。但由于砂輪的磨粒大小、磨料顆粒尺寸形狀不規(guī)則,切削力不等,使加工表面形成隨機輪廓,雖有周期成分,但隨機成分是主要的,表面均勻性差。

因此,加工表面的粗糙度是加工過程中多種因素(機床—刀具—工件系統(tǒng)、加工方法、切削用量、冷卻潤滑液)共同作用的結(jié)果。這些因素的作用過程相當復(fù)雜,而且是不斷變化的。所以用不同加工方法或在同樣加工方法、同樣切削條件下切削出來的同一批零件,不同表面不同部位其粗糙度值也不完全相同。根據(jù)每一種加工方法具有的獨特表面特征,表3列出了各種典型方法選用的取樣長度和評定長度經(jīng)驗值。

表3 常用加工方法取樣長度、評定長度經(jīng)驗值(mm)

表面輪廓的特點取樣長度l 評定長度ln
GB1031推薦值經(jīng)驗數(shù)值美國標準ASA B46.1英國標準BS1134
比較規(guī)則和均勻
(如車、銑、刨)
2.5(1~3)l2l(5~20)l >5l
不很規(guī)則和均勻
(如精車、磨、端銑)
0.8(2~6)l(3~4)l
(3~6)l
很不規(guī)則和均勻
(如精車、研磨、拋光)
0.25(6~17)l(6~7)l
極不規(guī)則和均勻
(如細研、細拋光)
0.08(8~10)l
(10~12)l
注:
  1. 均勻性較好的表面,評定長度可選表中所列范圍中較小值,反之取較大值。
  2. 加工表面不均勻時,應(yīng)在表面上至少3個不同位置上測量,每個位置測量一個評定長度(包括數(shù)個取樣長度)的粗糙度。
  3. 美國國家標準ASAB46.1《表面粗糙度、波紋度和加工紋理》始于1940年。1947年,1955年,1962年三次修訂成ASA B46.1.1962,1971年重新肯定了1962年標準。表中給出的美國標準為ASA B46.1.1962,1978年又修訂成現(xiàn)行的ANSI B46.1.1978《表面結(jié)構(gòu)表面粗糙度、波紋度和加工紋理》。
  4. 英國的第一個國家標準是1950年發(fā)布的BS1134:1950《表面結(jié)構(gòu)的評定》。表中給出的是英國標準BS1134:1961《表面結(jié)構(gòu)的評定》,1978年修訂成BS1134:1972《表面結(jié)構(gòu)的評定方法》。
  5. 取樣長度的系列各國規(guī)定基本相同。各國都采用0.08、0.25、0.8、2.5、8和25mm6檔。英國和美國標準規(guī)定了將0.8mm作為優(yōu)先采用的取樣長度。
  6. 評定長度的控制,在英國和美國標準中有截止值和行程長度間相應(yīng)值的規(guī)定。

2 取樣長度與評定長度在測量儀器中的實施

輪廓儀(計)利用濾波器抑制波紋度的影響來實現(xiàn)取樣長度的選擇。通常濾波器特性在截止波長處急劇變化,輪廓譜通過濾波后使間距小于截止波長的粗糙度都無變化地通過,而間距大于截止波長的粗糙度卻被完全抑制。

截止波長是輪廓譜中數(shù)值上等于取樣長度的一個正弦波的波長,習(xí)慣上也叫做切除長度,通常叫截止值。所以儀器的截止值就相當于測量時的取樣長度。

截止值與取樣長度的區(qū)別是,截止值是一種手段,利用它可使獲得的輪廓波形限制在取樣長度內(nèi)進行評定的效果。而取樣長度是用于判別具有表面粗糙度特征的一段基準線長度,它可使表面粗糙度參數(shù)值從波度和波距大于其值的不平度中區(qū)分開來。

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