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取樣長度、評(píng)定長度在粗糙度測量中的應(yīng)用

日期：2024-09-19 13:28
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摘要：
上海高致精密儀器有限公司技術(shù)部：

       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(jì))測量。取樣長度與評(píng)定長度的合理選用對(duì)粗糙度值的評(píng)定起著重要作用。然而在儀器使用中，常常未按標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定實(shí)現(xiàn)取樣長度與評(píng)定長度的選用，影響了測量結(jié)果的準(zhǔn)確度。因此尋求一個(gè)取樣長度、評(píng)定長度在儀器測量中正確的實(shí)施途徑，尤為必要。

1 取樣長度與評(píng)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(biāo)準(zhǔn)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(duì)表面粗糙度測量結(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(píng)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(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，評(píng)定粗糙度時(shí)必須取一段能反映加工表面粗糙度特性的*小長度，它包含一個(gè)或數(shù)個(gè)取樣長度，這幾個(gè)取樣長度的總和稱為評(píng)定長度。

評(píng)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(píng)定長度為5個(gè)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(gè)取樣長度的評(píng)定長度；均勻性較差的表面，可選用大于5個(gè)取樣長度的評(píng)定長度。若圖樣上或技術(shù)文件中已標(biāo)明評(píng)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(gè)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(shí)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常總帶有表面加工過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(gè)典型的周期輪廓(有時(shí)也疊加有不同程度的隨機(jī)成分)有明顯的周期，這一周期反映了進(jìn)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(jìn)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(jī)輪廓，雖有周期成分，但隨機(jī)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(jī)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(dāng)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(dú)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(píng)定長度經(jīng)驗(yàn)值。

表3常用加工方法取樣長度、評(píng)定長度經(jīng)驗(yàn)值(mm)
表面輪廓的特點(diǎn)取樣長度l評(píng)定長度ln
GB1031推薦值經(jīng)驗(yàn)數(shù)值美國標(biāo)準(zhǔn)ASA B46.1英國標(biāo)準(zhǔn)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(xì)研、細(xì)拋光)		0.08—(8～10)l
(10～12)l
注：
  1. 均勻性較好的表面，評(píng)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(shí)，應(yīng)在表面上至少3個(gè)不同位置上測量，每個(gè)位置測量一個(gè)評(píng)定長度(包括數(shù)個(gè)取樣長度)的粗糙度。
  3. 美國國家標(biāo)準(zhǔn)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ASAB46.1.1962，1971年重新肯定了1962年標(biāo)準(zhǔn)。表中給出的美國標(biāo)準(zhǔn)為ASAB46.1.1962，1978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**個(gè)國家標(biāo)準(zhǔn)是1950年發(fā)布的BS1134：1950《表面結(jié)構(gòu)的評(píng)定》。表中給出的是英國標(biāo)準(zhǔn)BS1134：1961《表面結(jié)構(gòu)的評(píng)定》，1978年修訂成BS1134：1972《表面結(jié)構(gòu)的評(píng)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(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了將0.8mm作為優(yōu)先采用的取樣長度。
  6. 評(píng)定長度的控制，在英國和美國標(biāo)準(zhǔn)中有截止值和行程長度間相應(yīng)值的規(guī)定。

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