取樣長度和評定長度在粗糙度測量中的應(yīng)用
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。取樣長度與評定長度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(biāo)準(zhǔn)規(guī)定實(shí)現(xiàn)取樣長度與評定長度的選用，影響了測量結(jié)果的準(zhǔn)確度。因此尋求一個取樣長度、評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。
取樣長度的數(shù)值：
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Ra(μm) |
≥0.008～0.02 |
＞0.02～0.1 |
＞0.1～2.0 |
＞2.0～10.0 |
＞10.0～80.0 |
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Rz,Ry(μm) |
≥0.025～0.10 |
＞0.10～0.50 |
＞0.50～10.0 |
＞10.0～50.0 |
＞50.0～320 |
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l(mm) |
0.08 |
0.25 |
0.8 |
2.5 |
8.0 |
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ln=5l(mm) |
0.4 |
1.25 |
4.0 |
12.5 |
40.0 |
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。標(biāo)準(zhǔn)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(biāo)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(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定長度經(jīng)驗(yàn)值。
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表面輪廓的特點(diǎn) |
比較規(guī)則和均勻 (如車、銑、刨) |
不很規(guī)則和均勻 (如精車、磨、端銑) |
很不規(guī)則和均勻 (如精車、研磨、拋光) |
極不規(guī)則和均勻 (如細(xì)研、細(xì)拋光) |
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取樣長度l |
2.5 |
0.8 |
0.25 |
0.08 |
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評定長度ln |
(1～3)l |
(2～6)l |
(6～17)l |
(8～10)l |
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GB1031推薦值 |
2l |
(3～4)l |
(6～7)l |
(10～12)l |
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經(jīng)驗(yàn)數(shù)值 |
3.2 |
0.8 |
0.1 |
0.02 |
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美國標(biāo)準(zhǔn)ASA B46.1 |
(5～20)l |
(3～6)l |
(6～7)l |
(8～10)l |
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英國標(biāo)準(zhǔn)BS1134 |
＞5l |
＞5l |
＞5l |
＞5l |
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截止值開關(guān)位置 |
J |
K |
L |
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截止值 選用范圍 |
0.25 mm |
0.8 mm |
2.5 mm |
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加工方法 |
精密及超精密加工表面 |
一般精加工表面 |
普通車、銑、刨加工表面 |
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Ra(μm) |
＞0.02～0.1 |
＞0.1～2 |
＞2～10 |
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Rz,Ry(μm) |
＞0.1～0.5 |
＞0.5～10 |
＞10～50 |
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速度旋鈕 |
N |
AV |
20X |
100X |
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水平放大倍率 |
— |
4 |
20 |
100 |
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用途 |
手動進(jìn)行測量過程中被測件的安裝與調(diào)整配用500X傳動裝置作高精度表面輪廓圖形記錄 |
用于平均值量表讀數(shù)記錄波紋度圖形 |
記錄車、銑、刨、滾銑加工表面輪廓圖形記錄波紋度圖形 |
記錄一般表面粗糙度輪廓圖形 |
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被測表面粗糙度值(μm)Ra |
0.01～0.02 |
— |
＞1.25～10 |
＞0.02～1.25 |
|
RZ、RY |
0.05～0.1 |
— |
＞6.3～40 |
＞0.1～6.3 |
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物鏡標(biāo)稱放大倍數(shù) |
7 |
14 |
30 |
60 |
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測量范圍RZ(μm) |
25～100 |
6.3～25 |
1.6～6.3 |
0.8～1.6 |
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視場直徑(mm) |
2.5 |
1.3 |
0.6 |
0.3 |
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取樣長度(mm) |
2.5 |
0.8 2.5 |
0.25 0.8 |
0.25 |