表面粗糙度之表示法-1.pdf

表面粗糙度之表示法 從量測儀器上,我們多可獲得工件表面不規則狀況的放大結果,而此一結 果 常被稱為表面輪廓圖(surface profile) 。當儀器的尖筆正沿著工件表面進行 掃描時,其垂直方向的運動乃可被放大而被繪製下來,且在同時,我們亦 可直接自 儀器上讀出在該處工件表面上的 表面粗度算術平均值究竟為多少。 在 1930 年以前,這完全是要憑觸覺來建立標準。檢驗時必須使用一系列 具有不同粗度的試片,工廠人員在使用這些試片時,先用他的手指甲劃過標準 的 試片表面,然後再劃過他製造出來之工件的表面,當感覺這兩個表面具有相 同的 粗度時,則工件表面便被認為足夠光滑了。在表面密封、滾珠軸承、齒 輪、凸輪 或軸頸等應用場合,表面光度對於設備的功能能否發揮影響很大,有 人發現,設備 的性能與對數的表面光度值成線性的變化關係。也就是說,要使 性能提高一倍時, 平均的波峰到波谷的粗度值必須減低十倍。於是乎,對表面粗糙度量化的要求也 就產生了。 圖 1 表面輪廓包含了粗糙度曲線與波浪起伏的曲線 表面輪廓斷面曲線中,包含了粗糙度曲線與波浪起伏的曲線(圖 1),一般 說來波浪起伏的曲線是屬於輪廓量測的範圍,其值遠大於表面粗糙度之值(有 關 輪廓量測請參閱第六章),但也有將表面輪廓斷面兩種曲線分開或合併考慮 的作 法,因此也就有了各種表面粗糙度之定義,如表 1. 儘管各種表面粗糙度之定義有那麼多,一般表面粗糙度之表示法只有下列 三種:Ra(中心線平均粗糙度) 、Rymax(最大高度粗糙度) 、Rtm (十點平均粗 糙度), 現分述如下: 1. Ra :中心線平均粗糙度 (圖 2) 圖 2 若從加工面之粗糙曲線上,截取一段測量長度L(圖 2) ,並以該長度內 粗糙 深之中心線為x 軸,取中心線之垂直線為y 軸,則粗糙曲線可用y = f(x)表之。以中 心線為基準將下方曲線反摺。然後計算中心線上方經反摺後之全部曲 線所涵蓋 面積, 再以測量長度除之。所得數值以μm 為單位, 即為該加工面 測量長度範圍 內之中心線平均粗糙度值, 其數學定義為： 中心線方向細分單位等間隔後取各 分段點所對應之 hi 值,利用下式可得到 Ra 的近似: (圖 3) 圖 3 測量長度範圍內之中心線平均粗糙度值Ra 的近似中心線在表面具有曲度 或形狀誤差時,則成曲線,粗糙度沿此曲線量取。 測量長度限於量具大小 而無法涵蓋整個機件表面,因此,一次量取求得之Ra 只是表面某部分的中心線平 均粗糙度,故應在被測物表面多選幾個不同的位 置測量,將全部測得之Ra 取其算 術平均值則為表面的中心線平均粗糙度。 2. Rymax :最大高度粗糙度(圖 4) 圖 4 由表面曲線上截取基準長度L 做為測量長度,如圖所示, 自該長度內曲線之 最高點與最低點,分別畫出與曲線平均線平行之線時,該二線之間距即為最大 粗 糙度,也就是測量長度內沿垂直方向量取最高點與最低點之距離。Rymax 值以μ m 為單位,並在數值後加上小寫字母s 以區分 Rymax 值。若由粗糙曲 線上截取 基準長度L 做為測量長度,則量測之值亦稱為最大高度粗糙度,但符 號改為 Rt , 使用時須注意。 3. Rtm :十點平均粗糙度(圖 5) 圖 5 由表面曲線上截取基準長度L 做為測量長度,求出第三高波峰與第三深波 谷 ,分別畫出二條平行線,兩平行線間距即為十點平均粗糙度值Rz 其值以μm 為 單位,並在數值後加上小寫字母z 以區別另兩種粗糙度。 三種粗糙度數值間之關 係約為:4 Ra ≒ Rymax ≒ Rtm