表面粗糙度的选择方法

表面粗糙度的选择方法

表面粗糙度(surface roughness)是指加工表面具有的较小间距和微小峰谷的不平度。其两波峰或两波谷之间的距离(波距)很小(在1mm以下)，它属于微观几何形状误差。表面粗糙度越小，则表面越光滑。

表面粗糙度一般是由所采用的加工方法和其他因素所形成的，例如加工过程中刀具与零件表面间的摩擦、切屑分离时表面层金属的塑性变形以及工艺系统中的高频振动等。由于加工方法和工件材料的不同，被加工表面留下痕迹的深浅、疏密、形状和纹理都有差别。

表面粗糙度与机械零件的配合性质、耐磨性、疲劳强度、接触刚度、振动和噪声等有密切关系，对机械产品的使用寿命和可靠性有重要影响。一般标注采用Ra。

相关的规范有"GB/T 1031-2009《表面结构轮廓法表面粗糙度参数及其数值》"和"GB/T 131-2006 (ISO 1302:2002)《表面结构的表示法》"。表面粗糙度是反映零件表面微观几何形状误差的一个重要技术指标，是检验零件表面质量的主要依据；它选择的合理与否，直接关系到产品的质量、使用寿命和生产成本。

机械零件表面粗糙度的选择方法有3种，即计算法、试验法和类比法。

在机械零件设计工作中，应用最普通的是类比法，此法简便、迅速、有效。最常用的是与公差等级相适应的表面粗糙度。在通常情况下，机械零件尺寸公差要求越小，机械零件的表面粗糙度值也越小，但是它们之间又不存在固定的函数关系。

在实际工作中，对于不同类型的机器，其零件在相同尺寸公差的条件下，对表面粗糙度的要求是有差别的。这就是配合的稳定性问题。在机械零件的设计和制造过程中，对于不同类型的机器，其零件的配合稳定性和互换性的要求是不同的。在现有的机械零件设计手册中，反映的主要有以下3种类型：第1类主要用于精密机械，对配合的稳定性要求很高，要求零件在使用过程中或经多次装配后，其零件的磨损极限不超过零件尺寸公差值的10%，这主要应用在精密仪器、仪表、精密量具的表面、极重要零件的摩擦面，如汽缸的内表面、精密机床的主轴颈、坐标镗床的主轴颈等。

Ra≥1.6Ra≤0.008×IT

Ra≤0.8Ra≤0.010×IT

第2类主要用于普通的精密机械，对配合的稳定性要求较高，要求零件的磨损极限不超过零件尺寸公差值的25%，要求有很好密合的接触面，其主要应用在如机床、工具、与滚动轴承配合的表面、锥销孔，还有相对运动速度较高的接触面如滑动轴承的配合表面、齿轮的轮齿工作面等。

Ra≥1.6Ra≤0.021×IT

Ra≤0.8Ra≤0.018×IT

第3类主要用于通用机械，要求机械零件的磨损极限不超过尺寸公差值的50%，没有相对运动的零件接触面，如箱盖、套筒，要求紧贴的表面、键和键槽的工作面；相对运动速度不高的接触面，如支架孔、衬套、带轮轴孔的工作表面、减速器等等。

Ra≤0.042×IT

在机械零件设计工作中，按尺寸公差选择表面粗糙度数值时，应当根据不同类型的机器，选择相应的值。

有时我们发现旧国标的公差等级与表面粗糙度对应的表的内容和形式都比较复杂，对同一公差等级同一尺寸分段同一基本尺寸，孔与轴的表面粗糙度值不相同，不同配合种类数值也不相同，这是由于旧的公差与配合标准(GB159—59)的公差数值与上述因素有关。

现行的新国标公差与配合(GB1800—79)对同一公差等级同一尺寸分段内各基本尺寸的标准公差值是相同的，这样就使公差等级与表面粗糙度的对应表大为简化，也更为科学合理。

在设计工作中，表面粗糙度的选择归根到底还是必须从实际出发，全面衡量零件的表面功能和工艺经济性，才能作出合理的选择。