表麵粗糙度儀

表麵粗糙度儀

表麵粗糙度理論與(yu) 標準的發展： 

　　表麵粗糙度標準的提出和發展與(yu) 工業(ye) 生產(chan) 技術的發展密切相關(guan) ，它經曆了由定性評定到定量評定兩(liang) 個(ge) 階段。表麵粗糙度對機器零件表麵性能的影響從(cong) 1918年開始首先受到注意，在飛機和飛機發動機設計中，由於(yu) 要求用zui少材料達到zui大的強度，人們(men) 開始對加工表麵的刀痕和刮痕對疲勞強度的影響加以研究。但由於(yu) 測量困難，當時沒有定量數值上的評定要求，隻是根據目測感覺來確定。在20世紀20～30年代，世界上很多工業(ye) 國家廣泛采用三角符號▽的組合來表示不同精度的加工表麵。 

　　為(wei) 研究表麵粗糙度對零件性能的影響和度量表麵微觀不平度的需要，從(cong) 20年代末到30年代，德國、美國和英國等國的一些專(zhuan) 家設計製作了輪廓記錄儀(yi) 、輪廓儀(yi) ，同時也產(chan) 生出了光切式顯微鏡和幹涉顯微鏡等用光學方法來測量表麵微觀不平度的儀(yi) 器，給從(cong) 數值上定量評定表麵粗糙度創造了條件。從(cong) 30年代起，已對表麵粗糙度定量評定參數進行了研究，如美國的Abbott就提出了用距表麵輪廓峰頂的深度和支承長度率曲線來表征表麵粗糙度。1936年出版了Schmaltz論述表麵粗糙度的專(zhuan) 著，對表麵粗糙度的評定參數和數值的標準化提出了建議。但粗糙度評定參數及其數值的使用，真正成為(wei) 一個(ge) 被廣泛接受的標準還是從(cong) 40年代各國相應的國家標準發布以後開始的。 

　　首先是美國在1940年發布了ASA B46.1國家標準，之後又經過幾次修訂，成為(wei) 現行標準ANSI/ASME B46.1-1988《表麵結構表麵粗糙度、表麵波紋度和加工紋理》，該標準采用中線製，並將Ra作為(wei) 主參數；接著前蘇聯在1945年發布了GOCT2789-1945《表麵光潔度、表麵微觀幾何形狀、分級和表示法》國家標準，而後經過了3次修訂成為(wei) GOCT2789-1973《表麵粗糙度參數和特征》，該標準也采用中線製，並規定了包括輪廓均方根偏差即現在的Rq在內(nei) 的6個(ge) 評定參數及其相應的參數值。另外，其它工業(ye) 發達國家的標準大多是在50年代製定的，如聯邦德國在1952年2月發布了DIN4760和DIN4762有關(guan) 表麵粗糙度的評定參數和術語等方麵的標準等。 

　　以上各國的國家標準中都采用了中線製作為(wei) 表麵粗糙度參數的計算製，具體(ti) 參數千差萬(wan) 別，但其定義(yi) 的主要參數依然是Ra或Rq，這也是間交流使用zui廣泛的一個(ge) 參數。 

表麵粗糙度標準中的基本參數定義(yi)  

　　隨著工業(ye) 的發展和對外開放與(yu) 技術合作的需要，我國對表麵粗糙度的研究和標準化愈來愈被科技和工業(ye) 界所重視，為(wei) 迅速改變國內(nei) 表麵粗糙度方麵的術語和概念不統一的局麵，並達到與(yu) 統一的作用，我國等效采用標準化組織ISO有關(guan) 的標準製訂了GB3505-1983《表麵粗糙度術語表麵及其參數》。GB3505專(zhuan) 門對有關(guan) 表麵粗糙度的表麵及其參數等術語作了規定，其中有三個(ge) 部分共27個(ge) 參數術語： 

　　a. 與(yu) 微觀不平度高度特性有關(guan) 的表麵粗糙度參數術語。其中定義(yi) 的常用術語為(wei) ：輪廓算術平均偏差Ra、輪廓均方根偏差Rq、輪廓zui大高度Ry和微觀不平度十點高度Rz等11個(ge) 參數。 

　　b. 與(yu) 微觀不平度間距特性有關(guan) 的表麵粗糙度參數術語。其中有輪廓微觀不平度的平均間距Sm、輪廓峰密度D、輪廓均方根波長lq以及輪廓的單峰平均間距S等共9個(ge) 參數。 

　　c. 與(yu) 微觀不平度形狀特性有關(guan) 的表麵粗糙度參數術語。這其中有輪廓偏斜度Sk、輪廓均方根斜率Dq和輪廓支承長度率tp等共5 個(ge) 參數。 

精密加工表麵性能評價(jia) 的內(nei) 容及其迫切性

　　表麵粗糙度參數這一概念開始提出時就是為(wei) 了研究零件表麵和其性能之間的關(guan) 係，實現對表麵形貌準確的量化的描述。隨著加工精度要求的提高以及對具有特殊功能零件表麵的加工需求，提出了表麵粗糙度評價(jia) 參數的定量計算方法和數值規定，同時這也推動了國家標準及標準的形成和發展。 

　　在現代工業(ye) 生產(chan) 中，許多製件的表麵被加工而具有特定的技術性能特征，諸如：製件表麵的耐磨性、密封性、配合性質、傳(chuan) 熱性、導電性以及對光線和聲波的反射性，液體(ti) 和氣體(ti) 在壁麵的流動性、腐蝕性，薄膜、集成電路元件以及人造器官的表麵性能，測量儀(yi) 器和機床的精度、可靠性、振動和噪聲等等功能，而這些技術性能的評價(jia) 常常依賴於(yu) 製件表麵特征的狀況，也就是與(yu) 表麵的幾何結構特征有密切。因此，控製加工表麵質量的核心問題在於(yu) 它的使用功能，應該根據各類製件自身的特點規定能滿足其使用要求的表麵特征參量。不難看出，對特定的加工表麵，我們(men) 總希望用zui或比較恰當的表麵特征參數去評價(jia) 它，以期達到預期的功能要求；同時我們(men) 希望參數本身應該穩定，能夠反映表麵本質的特征，不受評定基準及儀(yi) 器分辨率的影響，減少因對隨機過程進行測量而帶來參數示值誤差。 

　　但是從(cong) 標準製定的特點和內(nei) 容上我們(men) 容易發現，隨著現代工業(ye) 的發展，特別是新型表麵加工方法不斷出現和新的測量器具及測量方法的應用，標準中的許多參數已無法適應現代生產(chan) 的需求，尤其是在一些特殊加工場合，如精加工時，用不同方法加工得到的Ra值相同或很相近的表麵就不一定會(hui) 具有相同的使用功能，可見，此時Ra值對這類表麵的評定顯得無能為(wei) 力了，而且傳(chuan) 統評定方法過於(yu) 注重對高度信息做平均化處理，而幾乎忽視水平方向的屬性，未能反映表麵形貌的全麵信息。近年來在表麵特性研究的領域內(nei) ，相對地說，關(guan) 於(yu) 零件表麵功能特性方麵的研究本身就較為(wei) 薄弱，因為(wei) 它牽涉到很多學科和技術領域。機器的各類零件在使用中各有不同的要求，研究表麵特征的功能適應性將十分複雜，這也限製了對表麵形貌與(yu) 其功能特性關(guan) 係的研究。 

　　工業(ye) 生產(chan) 的飛速發展迫切需要更加行之有效且適應性更強的表麵特征評價(jia) 參數的出現，為(wei) 解決(jue) 這一矛盾，各國的許多學者都在這方麵加大研究力度，以期在不遠的將來製訂出一套功能特性顯著的參數。另一方麵，為(wei) 了防止“參數爆炸”，同時也防止大量相關(guan) 參數的出現，要做到用一個(ge) 參數來評價(jia) 多個(ge) 性能特性，用數量很少的一組參數實現對表麵的本質特征的準確描述。 

表麵粗糙度理論的新進展 

　　表麵形貌評定的核心在於(yu) 特征信號的無失真提取和對使用性能的量化評定，國內(nei) 外學者在這一方麵做了大量工作，提出了許多分離與(yu) 重構方法。隨著當今微機處理技術、集成電路技術、機電一體(ti) 化技術等的發展，出現了用分形法、Motif法、功能參數集法、時間序列技術分析法、zui小二乘多項式擬合法、濾波法等各種評定理論與(yu) 方法，取得了顯著進展，下麵對相對而言比較成熟的分形法、Motif法、特定功能參數集法進行介紹。

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