整理:CNC加工行业表面粗糙度与公差等级的关系会对零件误差有多大影响
04-26-2022
整理:CNC加工行业表面粗糙度与公差等级的关系会对零件误差有多大影响

整理:CNC加工行业表面粗糙度与公差等级的关系会对零件误差有多大影响
表面粗糙度是一项重要的技术指标,反映零件表面的微观几何误差,是检验零件表面质量的首要依据,并直接关系到产品的质量、使用寿命和制造成本。


确定机械零件表面粗糙度的方法主要有三种:计算法、试验法和类比法。其中最常用方法为类比法,具有简单、快速和有效的优点。使用类比法需要足够的参考资料,当然现在已经有足够丰富的参考资料。一般情况下,对于有尺寸公差要求的零件,公差等级与表面粗糙度值有一定的对应关系,机械零件的尺寸公差要求越小,往往其表面粗糙度的值就越小,但它们之间并没有固定的函数关系。例如,一些机器、仪器手柄、手轮、卫浴设备、食品机械,以及一些表面改性的机械零件,它们的表面要求处理得非常平滑,即表面粗糙度要求很高,但尺寸公差要求非常低。


目前,一些制造指南中对机械零件表面粗糙度与机械零件尺寸公差的关系有很多经验和公式,有些还是相差很大的,即使使用了相同的经验公式。


在实际工作中,不同机器对相同尺寸公差下的零件表面粗糙度要求不同,在设计和制造机器零件时需要充分考虑,一般有三种类型。


第一类主要用于精密机械,对配合稳定性要求较高。零件在使用过程中或重复装配后的磨损极限不应超过零件尺寸公差的10%。主要用于精密仪器、仪表、精密量具的表面,以及气缸内表面、精密机床主轴颈、坐标镗床主轴颈等非常重要零件的摩擦面。


第二种主要用于普通精密机械。这就要求有很高的配合稳定性,零件的磨损极限不超过零件尺寸公差的25%,并且要求接触面很紧。主要用于机器、工具、与滚动轴承一起工作的表面、锥形销孔、滑动轴承的配合面、轮齿的机加工面等相对高速的接触面。


第三种主要用于机械零件磨损极限不超过尺寸公差值的50%,且箱盖、套筒等相对运动部件无接触面的一般机械。紧密的表面、键和键槽工作表面。相对速度较慢的接触面,如支架孔、衬套、带轮轴孔的工作面、减速机等。


在设计工作中,为了做出合理的选择,在选择表面粗糙度和综合衡量零件的表面功能和工艺的经济性时,一切都需要最终以实际为准。


配合性质相同时,零件尺寸越小,则应粗糙度数值越小;同一精度等级,小尺寸比大尺寸要粗糙度数值小,轴比孔要粗糙度数值小(特别是IT8~IT5的精度)。


表面粗糙度对零件使用情况有很大影响。一般说来,表面粗糙度数值小,会提高配合质量,减少磨损,延长零件使用寿命,但零件的加工费用会增加。因此,要正确、合理地选用表面粗糙度数值。 在设计零件时,表面粗糙度数值的选择,是根据零件在机器中的作用决定的。


扩展资料


表面粗糙度对零件的影响主要表现在以下几个方面:


1、影响耐磨性。表面越粗糙,配合表面间的有效接触面积越小,压强越大,摩擦阻力越大,磨损就越快。


2、影响配合的稳定性。对间隙配合来说,表面越粗糙,就越易磨损,使工作过程中间隙逐渐增大;对过盈配合来说,由于装配时将微观凸峰挤平,减小了实际有效过盈,降低了连接强度。


一般的,公差精度等级越高,必然地要求其表面质量要好(从使用的角度来讲);公差精度等级越高,必然加工要精细,表面质量自然会更好(从加工的角度来讲)。所以,表面粗糙度跟公差等级有关。
“假设一个公差等级IT7,基本尺寸是25mm的轴,它的公差等级是25um,假如它的表面粗糙度是Ra1.6,那为什么是1.6而不是3.2,或是0.8,或是6.3呢??1.6,0.8,3.2,6.3相比其公差25都小,那是为什么选1.6??是什么决定了粗糙度的大小?”——表面粗糙度的高、低,还与加工成本有关,在保证满足使用的前提下,尽量选择低加工成本的粗糙度数值,以提高经济性。


轴承的精度,主要分为尺寸精度与旋转精度。精度等级已标准化,分为P0级、P6级、P5级、P4级、P2级五个等级。精度从0级起依次提高,对于一般用途0级已足够,但在用于特殊条件或场合时,需要5级或更高的精度。


表面粗糙度跟尺寸公差等级是有一定关联的,以齿轮的渐开线齿面的粗糙度为例:
一、正确的定义:
齿面粗糙度0.8或1.6(也就是0.8微米、1.6微米)
公法线长度公差等级为IT5级(或IT6级)
二、错误的定义之一:
粗糙度定为3.2
公法线长度公差等级为IT5级(或IT6级)
问题:齿面太粗糙,尺寸精度相对太高
三、错误的定义之二:
粗糙度定为0.4
公法线长度公差等级为IT8级
问题:齿面粗糙度定义过高,公法线长度公差定义又过低
通俗的说:齿轮的齿面一般是要求比较光滑的,但你将其定义得如同水泥路面那样的粗糙度,试想,这样的齿轮有何精度呢?这样粗糙的齿面,其表面的波峰波谷之差都大于公法线尺寸公差了,当然是不正确的配置了,也就是说:尺寸精度与表面粗糙度是有一定的关联配置的,慢慢摸索就会明白的,祝你进步!


追问


但是你想想,假设一个公差等级IT7,基本尺寸是25mm的轴,它的公差等级是25um,假如它的表面粗糙度是Ra1.6,那为什么是1.6而不是3.2,或是0.8呢????


追答


按我的设计来说,这个轴的表面粗糙度可以定义为3.2,作为一般零件,并考虑降低加工成本,还可以定义为0.8(需要上磨床加工),若整套机器的档次都比较高的前提下,单个零件也会相应的提高表面质量,这种配比不是唯一对应的数值关系,是有一定范围可供选择的,这取决于工程师的想法


通常情况下,公差越小,机械零件表面的粗糙度也越小,但他们没有固定的函数关系,一些装饰表面除外。这是因为粗糙度规定的就是被加工面的最高点和最低点之间的关系。一般要求的是被加工面的不平整程度即粗糙度要小于公差等级要求,否则无法控制公差,即没有测量点。在《机械设计手册》上给出出了两者的对应关系。
追问
你说的我懂,那我再问你一个问题,假设一个公差等级IT7,基本尺寸是25mm的轴,它的公差等级是25um,假如它的表面粗糙度是Ra1.6,那为什么是1.6而不是3.2,或是0.8,或是6.3呢??1.6,0.8,3.2,6.3相比其公差25都小,那是为什么选1.6??是什么决定了粗糙度的大小?


表面粗糙度与公差没有直接的关系。但是很粗糙的表面也做不成较小的公差,一般根据使用要求和要达到的公差要求设定粗糙度。有的时候没有公差要求也要求有一定的粗糙度要求。比如电镀件没有较好的粗糙度镀后就没有很好的表面。再一公差要求为6级没有3.2粗糙度以上要求就不能使用。


工件表面粗糙度是指表面的微观不平度,公差是用来控制宏观尺寸的范围的。


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