取樣長度、評定長度在粗糙度測量中的應(yīng)用
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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。
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(表2)。
表1 取樣長度的數(shù)值(mm)
| 0.08 | 0.25 | 0.8 | 2.5 | 8 | 25 |
表2 Ra、Rz、Ry的取樣長度l與評定長度ln選用值
| Ra(μm) | Rz,Ry(μm) | l(mm) | ln=5l(mm) |
| ≥0.008～0.02 ＞0.02～0.1 ＞0.1～2.0 ＞2.0～10.0 ＞10.0～80.0 | ≥0.025～0.10 ＞0.10～0.50 ＞0.50～10.0 ＞10.0～50.0 ＞50.0～320 | 0.08 0.25 0.8 2.5 8.0 | 0.4 1.25 4.0 12.5 40.0 |
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(gè)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(gè)取樣長度的評定長度；均勻性較差的表面，可選用大于5個(gè)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(gè)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(shí)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常總帶有表面加工過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(gè)典型的周期輪廓(有時(shí)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。
表3 常用加工方法取樣長度、評定長度經(jīng)驗(yàn)值(mm)
| 表面輪廓的特點(diǎn) | 取樣長度l | 評定長度ln | |||
| GB1031推薦值 | 經(jīng)驗(yàn)數(shù)值 | 美國標(biāo)準(zhǔn)ASA B46.1 | 英國標(biāo)準(zhǔn)BS1134 | ||
| 比較規(guī)則和均勻 (如車、銑、刨) | 2.5 | (1～3)l | 2l | (5～20)l | ＞5l |
| 不很規(guī)則和均勻 (如精車、磨、端銑) | 0.8 | (2～6)l | (3～4)l (3～6)l | ||
| 很不規(guī)則和均勻 (如精車、研磨、拋光) | 0.25 | (6～17)l | (6～7)l | ||
| 極不規(guī)則和均勻 (如細(xì)研、細(xì)拋光) | 0.08 | — | (8～10)l (10～12)l | ||
注：
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輪廓儀(計(jì))利用濾波器抑制波紋度的影響來實(shí)現(xiàn)取樣長度的選擇。通常濾波器特性在截止波長處急劇變化，輪廓譜通過濾波后使間距小于截止波長的粗糙度都無變化地通過，而間距大于截止波長的粗糙度卻被完全抑制。
截止波長是輪廓譜中數(shù)值上等于取樣長度的一個(gè)正弦波的波長，習(xí)慣上也叫做切除長度，通常叫截止值。所以儀器的截止值就相當(dāng)于測量時(shí)的取樣長度。
截止值與取樣長度的區(qū)別是，截止值是一種手段，利用它可使獲得的輪廓波形限制在取樣長度內(nèi)進(jìn)行評定的效果。而取樣長度是用于判別具有表面粗糙度特征的一段基準(zhǔn)線長度，它可使表面粗糙度參數(shù)值從波度和波距大于其值的不平度中區(qū)分開來。
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