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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《產品幾何技術規范表面結構輪廓法表面結構術語、定義及參數》中定義了表面粗糙度幅度參數(縱坐標平均值)Ra、Rq、Rsk、Rku和間距參數、混合參數等，雖然該標準等效采用了ISO4287:1997《幾何產品規范(GPS)表面特征:輪廓法表面結構的術語、定義及參數》，但這些參數遠遠不能滿足我國目前工業生產的需要，特別是在涉外產品中常常會提出一些非標的表面粗糙度參數的技術要求，例如Rmax(DIN EN ISO 4287)、RPc(prEN 10049)、R3z(Daimler Benz Standard 31007)等。這些參數的正確測量直接影響產品符合性的判斷，因此生產部門對這些參數的準確測量都有迫切的需求。同時，對這些參數的正確認識及理解能有效地指導生產過程，在使產品技術指標滿足要求的同時可有效降低生產成本。
筆者在實際工作中經常會為一些廠家測量這樣的參數，如發動機冷凝管內表面的Rmax、Rt等參數、軸類零件的RPc參數。現結合實例對這些參數的定義和測量方法作一些說明，以供參考。
一、參數的定義
1.參數Rz(GB/T3505-2000)
在一個取樣長度lr內，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》中的定義已經完全不同。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Rz。因此，采用現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Rmax(DIN EN ISO 4287)
參數Rmax與參數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Rmax示意圖
3.參數Rt(GB/T3505-2000)
參數Rt的定義為評定長度內最大的峰谷垂直距離，如圖3所示。
 ！
圖3參數Rt示意圖
4.參數R3z(Daimler Benz Standard 31007)
R3zi的定義為，粗糙度輪廓上一個取樣長度lr內第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R3z示意圖
R3z是5個連續取樣長度上粗糙度深度R3zi的平均值。
5.參數RPc(prEN 10049)
參數RPc的定義為單位長度內連續穿過規定的上輪廓截止線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，其粗糙度參數的測量誤差為2%，具有分析評定25個參數R、22個參數P、23個參數W、12個參數R&W和7個參數Rk的能力。此外，對同一測量數據可以進行多次不同參數的分析評定，而不需要多次測量。
四、參數
Rmax、Rt、R3z的測量
參數Rmax、Rt、R3z的測量同測量參數Ra一樣，都需要使儀器的探針在被測表面上掃描規定的長度，從而得到表面輪廓。表面輪廓經濾波器濾波后得到原始輪廓，用規定的方式對原始輪廓進行分析就得到對應的參數。
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定，工作中可選用與參數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的測量結果。
圖6某鋼管內表面粗糙度輪廓
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定義的含義是一致的。
表1某鋼管內表面粗糙度參數測量結果
五、參數
RPc的測量
Rmax、Rt、R3z等這些參數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的峰值數量都提出了要求。
表2參數RPc技術要求實例
分別在帶寬中設定所要求的數值，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RPc數值。表3為通過設定不同條件后對圖7分析后得到的參數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進行評定，前面涉及的僅僅為幾個比較常見的參數。雖然有些參數在我國的國標中并未定義，但由于這些參數在國外已大量使用，使得我們的制造部門不得不在對外貿易中面對對方設置的貿易壁壘。開展此類參數的測量可為生產和研究部門的研制提供有力的技術支持，對打破技術性貿易壁壘也起到巨大的作用。
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