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| 表面粗糙度符號Rz、Rmax、Rt、R3z等的測量 | |||
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在GB/T3505-2000《產(chǎn)品幾何技術規(guī)范表面結構輪廓法表面結構術語、定義及參數(shù)》中定義了表面粗糙度幅度參數(shù)(縱坐標平均值)Ra、Rq、Rsk、Rku和間距參數(shù)、混合參數(shù)等，雖然該標準等效采用了ISO4287:1997《幾何產(chǎn)品規(guī)范(GPS)表面特征:輪廓法表面結構的術語、定義及參數(shù)》，但這些參數(shù)遠遠不能滿足我國目前工業(yè)生產(chǎn)的需要，特別是在涉外產(chǎn)品中常常會提出一些非標的表面粗糙度參數(shù)的技術要求，例如Rmax(DIN EN ISO 4287)、RPc(prEN 10049)、R3z(Daimler Benz Standard 31007)等。這些參數(shù)的正確測量直接影響產(chǎn)品符合性的判斷，因此生產(chǎn)部門對這些參數(shù)的準確測量都有迫切的需求。同時，對這些參數(shù)的正確認識及理解能有效地指導生產(chǎn)過程，在使產(chǎn)品技術指標滿足要求的同時可有效降低生產(chǎn)成本。
筆者在實際工作中經(jīng)常會為一些廠家測量這樣的參數(shù)，如發(fā)動機冷凝管內(nèi)表面的Rmax、Rt等參數(shù)、軸類零件的RPc參數(shù)。現(xiàn)結合實例對這些參數(shù)的定義和測量方法作一些說明，以供參考。
一、參數(shù)的定義
1.參數(shù)Rz(GB/T3505-2000)
在一個取樣長度lr內(nèi)，最大輪廓峰高和最大輪廓谷深之和的高度如圖1所示。
圖1參數(shù)Rz示意圖
這里Rz的定義和GB/T3505-1983《表面粗糙度術語表面及其參數(shù)》中的定義已經(jīng)完全不同。GB/T3505-1983中Rz符號曾用于指示“不平度的十點高度”。正在使用中的一些表面粗糙度測量儀器大多只能測量以前的參數(shù)Rz。因此，采用現(xiàn)行的技術文件和圖樣時必須小心慎重，因為用不同類型的儀器按不同的規(guī)定計算所取得的結果之間的差別，并不都是非常微小而可忽略的。
2.參數(shù)Rmax(DIN EN ISO 4287)
參數(shù)Rmax與參數(shù)Rzi之間有些關系，因此首先介紹Rzi的定義。
Rzi的定義為，在一個取樣長度lr內(nèi)最高峰和最低谷之間的垂直距離。
Rmax的定義為在評定長度lc內(nèi)Rzi的最大值(在DIN EN ISO 4288中，Rmax的符號為Rz1max)，其示意圖如圖2所示。
圖2參數(shù)Rmax示意圖
3.參數(shù)Rt(GB/T3505-2000)
參數(shù)Rt的定義為評定長度內(nèi)最大的峰谷垂直距離，如圖3所示。
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圖3參數(shù)Rt示意圖
4.參數(shù)R3z(Daimler Benz Standard 31007)
R3zi的定義為，粗糙度輪廓上一個取樣長度lr內(nèi)第3高的輪廓峰和第3高的輪廓谷之間的垂直距離，如圖4所示。
圖4參數(shù)R3z示意圖
R3z是5個連續(xù)取樣長度上粗糙度深度R3zi的平均值。
5.參數(shù)RPc(prEN 10049)
參數(shù)RPc的定義為單位長度內(nèi)連續(xù)穿過規(guī)定的上輪廓截止線c1和下輪廓截止線c2的粗糙度輪廓元素的數(shù)量。在使用中取c1等于c2，它們間的距離也叫做帶寬(Bandwidth)或Peak Count Level。通常會取它們位于中線(Mean Line)或平行于中線指定的另外的直線的兩側，如圖5所示
。
圖5參數(shù)RPc示意圖
三、測量使用的儀器
測量使用的儀器為英國某公司生產(chǎn)的粗糙度儀。該儀器采用的是觸針式測量方法，其粗糙度參數(shù)的測量誤差為2%，具有分析評定25個參數(shù)R、22個參數(shù)P、23個參數(shù)W、12個參數(shù)R&W和7個參數(shù)Rk的能力。此外，對同一測量數(shù)據(jù)可以進行多次不同參數(shù)的分析評定，而不需要多次測量。
四、參數(shù)
Rmax、Rt、R3z的測量
參數(shù)Rmax、Rt、R3z的測量同測量參數(shù)Ra一樣，都需要使儀器的探針在被測表面上掃描規(guī)定的長度，從而得到表面輪廓。表面輪廓經(jīng)濾波器濾波后得到原始輪廓，用規(guī)定的方式對原始輪廓進行分析就得到對應的參數(shù)。
它們的評定與Ra的評定類似，濾波器、取樣長度lc等評定條件的選取都對評定結果有明顯的改變。筆者使用的濾波器是2CR-PC。而取樣長度lc的選取由于沒有明確的規(guī)定，工作中可選用與參數(shù)Ra同樣的取樣長度lc，這也是廣泛采用的方式。
圖6為使用粗糙度儀對某鋼管內(nèi)表面進行測量后得到的粗糙度輪廓，表1為該粗糙度輪廓各粗糙度參數(shù)的測量結果。
圖6某鋼管內(nèi)表面粗糙度輪廓
由表1的測量結果可以看出，Rt>Rmax>Rz>R3z，這與前面介紹的這些參數(shù)定義的含義是一致的。
表1某鋼管內(nèi)表面粗糙度參數(shù)測量結果
五、參數(shù)
RPc的測量
Rmax、Rt、R3z等這些參數(shù)的評定過程不再涉及其他條件的設定，所以對它們的評定相對簡單。而參數(shù)RPc的評定稍顯復雜一些，其評定過程還需要設定3個條件，分別為參考類型、高度、帶寬。其中參考類型和高度是配合在一起的，筆者使用“平均值以上的高度”，且高度為“0”，也就是以中線為中心，上下各半個帶寬。而帶寬的大小就依靠產(chǎn)品的技術要求了，表2即為一個技術要求的實例。該要求分別對7個帶寬每英寸長度內(nèi)的峰值數(shù)量都提出了要求。
表2參數(shù)RPc技術要求實例
分別在帶寬中設定所要求的數(shù)值，然后計算機將依照設定的條件對粗糙度輪廓進行分析計算，從而得到所需的參數(shù)RPc數(shù)值。表3為通過設定不同條件后對圖7分析后得到的參數(shù)RPc，圖7為包含29個評定長度的粗糙度輪廓。
圖7某軸類零件的外表面粗糙度輪廓
表3某軸類零件的外表面粗糙度RPc參數(shù)測量結果實例
六、結束語
表面粗糙度可用具有不同定義的多種參數(shù)進行評定，前面涉及的僅僅為幾個比較常見的參數(shù)。雖然有些參數(shù)在我國的國標中并未定義，但由于這些參數(shù)在國外已大量使用，使得我們的制造部門不得不在對外貿(mào)易中面對對方設置的貿(mào)易壁壘。開展此類參數(shù)的測量可為生產(chǎn)和研究部門的研制提供有力的技術支持，對打破技術性貿(mào)易壁壘也起到巨大的作用。
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