怎樣選擇表面粗糙度儀
表面粗糙度是反映零件表面微觀幾何形狀誤差的一個(gè)重要技術(shù)指標(biāo)，是檢驗(yàn)零件表面質(zhì)量的主要依據(jù)；它選擇的合理與否，直接關(guān)系到產(chǎn)品的質(zhì)量、使用壽命和生產(chǎn)成本。 機(jī)械零件表面粗糙度的選擇方法有3種，即計(jì)算法、試驗(yàn)法和類(lèi)比法。在機(jī)械零件設(shè)計(jì)工作中，應(yīng)用zui普通的是類(lèi)比法，此法簡(jiǎn)便、迅速、有效。應(yīng)用類(lèi)比法需要有充足的參考資料，現(xiàn)有的各種機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)中都提供了較全面的資料和文獻(xiàn)。zui常用的是與公差等級(jí)相適應(yīng)的表面粗糙度。在通常情況下，機(jī)械零件尺寸公差要求越小，機(jī)械零件的表面粗糙度值也越小，但是它們之間又不存在固定的函數(shù)關(guān)系。例如一些機(jī)器、儀器上的手柄、手輪以及衛(wèi)生設(shè)備、食品機(jī)械上的某些機(jī)械零件的修飾表面，它們的表面要求加工得很光滑即表面粗糙度要求很高，但其尺寸公差要求卻很低。在一般情況下，有尺寸公差要求的零件，其公差等級(jí)與表面粗糙度數(shù)值之間還是有一定的對(duì)應(yīng)關(guān)系的。 在一些機(jī)械零件設(shè)計(jì)手冊(cè)和機(jī)械制造專(zhuān)著中，對(duì)機(jī)械零件的表面粗糙度和機(jī)械零件的尺寸公差關(guān)系的經(jīng)驗(yàn)及計(jì)算公式都有很多介紹，并列表供讀者選用，但只要細(xì)心閱來(lái)，就會(huì)發(fā)現(xiàn)，雖然采取*相同的經(jīng)驗(yàn)計(jì)算公式，但所列表中的數(shù)值也不盡相同，有的還有很大的差異。這就給不熟悉這方面情況的人帶來(lái)了迷惑。同時(shí)也增加了他們?cè)跈C(jī)械零件工作中選擇表面粗糙度的困難。
在實(shí)際工作中，對(duì)于不同類(lèi)型的機(jī)器，其零件在相同尺寸公差的條件下，對(duì)表面粗糙度的要求是有差別的。這就是配合的穩(wěn)定性問(wèn)題。在機(jī)械零件的設(shè)計(jì)和制造過(guò)程中，對(duì)于不同類(lèi)型的機(jī)器，其零件的配合穩(wěn)定性和互換性的要求是不同的。在現(xiàn)有的機(jī)械零件設(shè)計(jì)手冊(cè)中，反映的主要有以下3種類(lèi)型：
第1類(lèi)主要用于精密機(jī)械，對(duì)配合的穩(wěn)定性要求很高，要求零件在使用過(guò)程中或經(jīng)多次裝配后，其零件的磨損極限不超過(guò)零件尺寸公差值的10%，這主要應(yīng)用在精密儀器、儀表、精密量具的表面、極重要零件的摩擦面，如汽缸的內(nèi)表面、精密機(jī)床的主軸頸、坐標(biāo)鏜床的主軸頸等。
第2類(lèi)主要用于普通的精密機(jī)械，對(duì)配合的穩(wěn)定性要求較高，要求零件的磨損極限不超過(guò)零件尺寸公差值的25%，要求有很好密合的接觸面，其主要應(yīng)用在如機(jī)床、工具、與滾動(dòng)軸承配合的表面、錐銷(xiāo)孔，還有相對(duì)運(yùn)動(dòng)速度較高的接觸面如滑動(dòng)軸承的配合表面、齒輪的輪齒工作面等。
第3類(lèi)主要用于通用機(jī)械，要求機(jī)械零件的磨損極限不超過(guò)尺寸公差值的50%，沒(méi)有相對(duì)運(yùn)動(dòng)的零件接觸面，如箱蓋、套筒，要求緊貼的表面、鍵和鍵槽的工作面；相對(duì)運(yùn)動(dòng)速度不高的接觸面，如支架孔、襯套、帶輪軸孔的工作表面、減速器等等。在此我們對(duì)機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)中的各類(lèi)表值進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，將舊的表面粗糙度國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)(gb103168)轉(zhuǎn)換為參照采用標(biāo)準(zhǔn)iso頒布的1983年的新的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)(gb103183)，采用優(yōu)先選用的評(píng)定參數(shù)，即輪廓算術(shù)平均偏差值ral0｜y｜dx。并采用ra優(yōu)先選用的*系列數(shù)值，推導(dǎo)出表面粗糙度ra與尺寸公差it之間的有關(guān)關(guān)系式為
第1類(lèi)：ra1.6ra0.008it ra0.8ra0.010it
第2類(lèi)：ra1.6ra0.021it ra0.8ra0.018it 第3類(lèi)：ra0.042it 將上述3種關(guān)系式列表，如表1、表2、表3所示。表1 公差等級(jí)與表面粗糙度值(用于精密機(jī)械) 公差 等級(jí) 基本尺寸(mm) ～3 >3～6 >6～10 >10～18 >18～30 >30～50 >50～80 >80～120 >120～180 >180～250 >250～315 >315～400 >400～500 表面粗糙度數(shù)值ram it6 0.1 0.2 0.4 it7 0.1 0.2 0.4 0.8 it8 0.2 0.4 0.8 it9 0.2 0.4 0.8 1.6 it10 0.4 0.8 1.6 3.2 it11 0.8 1.6 3.2 6.3 it12 0.8 1.6 3.2 6.3 表2 公差等級(jí)與表面粗糙度值(用于普通精密機(jī)械) 公差 等級(jí) 基本尺寸(mm) ～3 >3～6 >6～10 >10～18 >18～30 >30～50 >50～80 >80～120 >120～180 >180～250 >250～315 >315～400 >400～500 表面粗糙度數(shù)值ram it6 0.2 0.4 0.8 it7 0.2 0.4 0.8 1.6 it8 0.4 0.8 1.6 3.2 it9 0.8 1.6 3.2 6.3 it10 1.6 3.2 6.3 12.5 it11 1.6 3.2 6.3 12.5 it12 0.4 6.3 12.5 表3 公差等級(jí)與表面粗糙度值(用于通用機(jī)械) 公差 等級(jí) 基本尺寸(mm) ～3 >3～6 >6～10 >10～18 >18～30 >30～50 >50～80 >80～120 >120～180 >180～250 >250～315 >315～400 >400～500 表面粗糙度數(shù)值ram it7 0.8 1.6 3.2 it8 0.8 1.6 3.2 6.3 it9 1.6 3.2 6.3 12.5 it10 3.2 6.3 12.5 it11 6.3 12.5 25 it12 6.3 12.5 25 在機(jī)械零件設(shè)計(jì)工作中，按尺寸公差選擇表面粗糙度數(shù)值時(shí)，應(yīng)當(dāng)根據(jù)不同類(lèi)型的機(jī)器，選擇相應(yīng)的表值。 需要說(shuō)明的是，表中ra采用第1系列值，而舊的國(guó)標(biāo)ra的極限值為第2系列值，換算時(shí)會(huì)遇到數(shù)值上靠和下靠的問(wèn)題。我們?cè)诒碇斜碇挡捎蒙峡?，因?yàn)檫@有利于提高產(chǎn)品質(zhì)量，個(gè)別值采用下靠。舊國(guó)標(biāo)的公差等級(jí)與表面粗糙度對(duì)應(yīng)的表的內(nèi)容和形式都比較復(fù)雜，對(duì)同一公差等級(jí)同一尺寸分段同一基本尺寸，孔與軸的表面粗糙度值不相同，不同配合種類(lèi)數(shù)值也不相同，這是由于舊的公差與配合標(biāo)準(zhǔn)(gb15959)的公差數(shù)值與上述因素有關(guān)?，F(xiàn)行的新國(guó)標(biāo)公差與配合(gb180079)對(duì)同一公差等級(jí)同一尺寸分段內(nèi)各基本尺寸的標(biāo)準(zhǔn)公差值是相同的，這樣就使公差等級(jí)與表面粗糙度的對(duì)應(yīng)表大為簡(jiǎn)化，也更為科學(xué)合理。 在設(shè)計(jì)工作中，表面粗糙度的選擇歸根到底還是必須從實(shí)際出發(fā)，全面衡量零件的表面功能和工藝經(jīng)濟(jì)性，才能作出合理的選擇。表中給出的公差等級(jí)與表面粗糙度值可供設(shè)計(jì)時(shí)參考。
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在實(shí)際工作中，對(duì)于不同類(lèi)型的機(jī)器，其零件在相同尺寸公差的條件下，對(duì)表面粗糙度的要求是有差別的。這就是配合的穩(wěn)定性問(wèn)題。在機(jī)械零件的設(shè)計(jì)和制造過(guò)程中，對(duì)于不同類(lèi)型的機(jī)器，其零件的配合穩(wěn)定性和互換性的要求是不同的。在現(xiàn)有的機(jī)械零件設(shè)計(jì)手冊(cè)中，反映的主要有以下3種類(lèi)型：
第1類(lèi)主要用于精密機(jī)械，對(duì)配合的穩(wěn)定性要求很高，要求零件在使用過(guò)程中或經(jīng)多次裝配后，其零件的磨損極限不超過(guò)零件尺寸公差值的10%，這主要應(yīng)用在精密儀器、儀表、精密量具的表面、極重要零件的摩擦面，如汽缸的內(nèi)表面、精密機(jī)床的主軸頸、坐標(biāo)鏜床的主軸頸等。
第2類(lèi)主要用于普通的精密機(jī)械，對(duì)配合的穩(wěn)定性要求較高，要求零件的磨損極限不超過(guò)零件尺寸公差值的25%，要求有很好密合的接觸面，其主要應(yīng)用在如機(jī)床、工具、與滾動(dòng)軸承配合的表面、錐銷(xiāo)孔，還有相對(duì)運(yùn)動(dòng)速度較高的接觸面如滑動(dòng)軸承的配合表面、齒輪的輪齒工作面等。
第3類(lèi)主要用于通用機(jī)械，要求機(jī)械零件的磨損極限不超過(guò)尺寸公差值的50%，沒(méi)有相對(duì)運(yùn)動(dòng)的零件接觸面，如箱蓋、套筒，要求緊貼的表面、鍵和鍵槽的工作面；相對(duì)運(yùn)動(dòng)速度不高的接觸面，如支架孔、襯套、帶輪軸孔的工作表面、減速器等等。在此我們對(duì)機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)中的各類(lèi)表值進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，將舊的表面粗糙度國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)(gb103168)轉(zhuǎn)換為參照采用標(biāo)準(zhǔn)iso頒布的1983年的新的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)(gb103183)，采用優(yōu)先選用的評(píng)定參數(shù)，即輪廓算術(shù)平均偏差值ral0｜y｜dx。并采用ra優(yōu)先選用的*系列數(shù)值，推導(dǎo)出表面粗糙度ra與尺寸公差it之間的有關(guān)關(guān)系式為
第1類(lèi)：ra1.6ra0.008it ra0.8ra0.010it
第2類(lèi)：ra1.6ra0.021it ra0.8ra0.018it 第3類(lèi)：ra0.042it 將上述3種關(guān)系式列表，如表1、表2、表3所示。表1 公差等級(jí)與表面粗糙度值(用于精密機(jī)械) 公差 等級(jí) 基本尺寸(mm) ～3 >3～6 >6～10 >10～18 >18～30 >30～50 >50～80 >80～120 >120～180 >180～250 >250～315 >315～400 >400～500 表面粗糙度數(shù)值ram it6 0.1 0.2 0.4 it7 0.1 0.2 0.4 0.8 it8 0.2 0.4 0.8 it9 0.2 0.4 0.8 1.6 it10 0.4 0.8 1.6 3.2 it11 0.8 1.6 3.2 6.3 it12 0.8 1.6 3.2 6.3 表2 公差等級(jí)與表面粗糙度值(用于普通精密機(jī)械) 公差 等級(jí) 基本尺寸(mm) ～3 >3～6 >6～10 >10～18 >18～30 >30～50 >50～80 >80～120 >120～180 >180～250 >250～315 >315～400 >400～500 表面粗糙度數(shù)值ram it6 0.2 0.4 0.8 it7 0.2 0.4 0.8 1.6 it8 0.4 0.8 1.6 3.2 it9 0.8 1.6 3.2 6.3 it10 1.6 3.2 6.3 12.5 it11 1.6 3.2 6.3 12.5 it12 0.4 6.3 12.5 表3 公差等級(jí)與表面粗糙度值(用于通用機(jī)械) 公差 等級(jí) 基本尺寸(mm) ～3 >3～6 >6～10 >10～18 >18～30 >30～50 >50～80 >80～120 >120～180 >180～250 >250～315 >315～400 >400～500 表面粗糙度數(shù)值ram it7 0.8 1.6 3.2 it8 0.8 1.6 3.2 6.3 it9 1.6 3.2 6.3 12.5 it10 3.2 6.3 12.5 it11 6.3 12.5 25 it12 6.3 12.5 25 在機(jī)械零件設(shè)計(jì)工作中，按尺寸公差選擇表面粗糙度數(shù)值時(shí)，應(yīng)當(dāng)根據(jù)不同類(lèi)型的機(jī)器，選擇相應(yīng)的表值。 需要說(shuō)明的是，表中ra采用第1系列值，而舊的國(guó)標(biāo)ra的極限值為第2系列值，換算時(shí)會(huì)遇到數(shù)值上靠和下靠的問(wèn)題。我們?cè)诒碇斜碇挡捎蒙峡?，因?yàn)檫@有利于提高產(chǎn)品質(zhì)量，個(gè)別值采用下靠。舊國(guó)標(biāo)的公差等級(jí)與表面粗糙度對(duì)應(yīng)的表的內(nèi)容和形式都比較復(fù)雜，對(duì)同一公差等級(jí)同一尺寸分段同一基本尺寸，孔與軸的表面粗糙度值不相同，不同配合種類(lèi)數(shù)值也不相同，這是由于舊的公差與配合標(biāo)準(zhǔn)(gb15959)的公差數(shù)值與上述因素有關(guān)?，F(xiàn)行的新國(guó)標(biāo)公差與配合(gb180079)對(duì)同一公差等級(jí)同一尺寸分段內(nèi)各基本尺寸的標(biāo)準(zhǔn)公差值是相同的，這樣就使公差等級(jí)與表面粗糙度的對(duì)應(yīng)表大為簡(jiǎn)化，也更為科學(xué)合理。 在設(shè)計(jì)工作中，表面粗糙度的選擇歸根到底還是必須從實(shí)際出發(fā)，全面衡量零件的表面功能和工藝經(jīng)濟(jì)性，才能作出合理的選擇。表中給出的公差等級(jí)與表面粗糙度值可供設(shè)計(jì)時(shí)參考。
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