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表面粗糙度儀是反映零件表面微觀幾何形狀誤差的一個重要技術(shù)指標(biāo)，是檢驗(yàn)零件表面質(zhì)量的主要依據(jù)；它選擇的合理與否，直接關(guān)系到產(chǎn)品的質(zhì)量、使用壽命和生產(chǎn)成本。
在一些機(jī)械零件設(shè)計(jì)手冊和機(jī)械制造專著中，對機(jī)械零件的表面粗糙度和機(jī)械零件的尺寸公差關(guān)系的經(jīng)驗(yàn)及計(jì)算公式都有很多介紹，并列表供讀者選用，但只要細(xì)心閱來，就會發(fā)現(xiàn)，雖然采取*相同的經(jīng)驗(yàn)計(jì)算公式，但所列表中的數(shù)值也不盡相同，有的還有很大的差異。這就給不熟悉這方面情況的人帶來了迷惑。同時也增加了他們在機(jī)械零件工作中選擇表面粗糙度的困難。
在實(shí)際工作中，對于不同類型的機(jī)器，其零件在相同尺寸公差的條件下，對表面粗糙度的要求是有差別的。這就是配合的穩(wěn)定性問題。在機(jī)械零件的設(shè)計(jì)和制造過程中，對于不同類型的機(jī)器，其零件的配合穩(wěn)定性和互換性的要求是不同的。在現(xiàn)有的機(jī)械零件設(shè)計(jì)手冊中，反映的主要有以下3種類型：
第一類、主要用于精密機(jī)械：
對配合的穩(wěn)定性要求很高，要求零件在使用過程中或經(jīng)多次裝配后，其零件的磨損極限不超過零件尺寸公差值的10%，這主要應(yīng)用在精密儀器、儀表、精密量具的表面、極重要零件的摩擦面，如汽缸的內(nèi)表面、精密機(jī)床的主軸頸、坐標(biāo)鏜床的主軸頸等。
第二類、主要用于普通的精密機(jī)械：
對配合的穩(wěn)定性要求較高，要求零件的磨損極限不超過零件尺寸公差值的25%，要求有很好密合的接觸面，其主要應(yīng)用在如機(jī)床、工具、與滾動軸承配合的表面、錐銷孔，還有相對運(yùn)動速度較高的接觸面如滑動軸承的配合表面、齒輪的輪齒工作面等。
第三類、主要用于通用機(jī)械：
要求機(jī)械零件的磨損極限不超過尺寸公差值的50%，沒有相對運(yùn)動的零件接觸面，如箱蓋、套筒，要求緊貼的表面、鍵和鍵槽的工作面；相對運(yùn)動速度不高的接觸面，如支架孔、襯套、帶輪軸孔的工作表面、減速器等等。
在此我們對機(jī)械設(shè)計(jì)手冊中的各類表值進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，將舊的表面粗糙度國家標(biāo)準(zhǔn)(GB1031—68)轉(zhuǎn)換為參照采用國際標(biāo)準(zhǔn)ISO頒布的1983年的新的國家標(biāo)準(zhǔn)(GB1031—83)，采用優(yōu)先選用的評定參數(shù)，即輪廓算術(shù)平均偏差值Ra＝(1)/(l)∫l0｜y｜dx。并采用Ra優(yōu)先選用的*系列數(shù)值，推導(dǎo)出表面粗糙度Ra與尺寸公差I(lǐng)T之間的有關(guān)關(guān)系式為
第1類：Ra≥1.6Ra≤0.008×IT Ra≤0.8Ra≤0.010×IT
第2類：Ra≥1.6Ra≤0.021×IT Ra≤0.8Ra≤0.018×IT
第3類：Ra≤0.042×IT
將上述3種關(guān)系式列表，如表1、表2、表3所示。
表1 公差等級與表面粗糙度值(用于精密機(jī)械)
表2 公差等級與表面粗糙度值(用于普通精密機(jī)械)
表3 公差等級與表面粗糙度值(用于通用機(jī)械)
在機(jī)械零件設(shè)計(jì)工作中，按尺寸公差選擇表面粗糙度數(shù)值時，應(yīng)當(dāng)根據(jù)不同類型的機(jī)器，選擇相應(yīng)的表值。
需要說明的是，表中Ra采用第1系列值，而舊的國標(biāo)Ra的極限值為第2系列值，換算時會遇到數(shù)值上靠和下靠的問題。我們在表中表值采用上靠，因?yàn)檫@有利于提高產(chǎn)品質(zhì)量，個別值采用下靠。舊國標(biāo)的公差等級與表面粗糙度對應(yīng)的表的內(nèi)容和形式都比較復(fù)雜，對同一公差等級同一尺寸分段同一基本尺寸，孔與軸的表面粗糙度值不相同，不同配合種類數(shù)值也不相同，這是由于舊的公差與配合標(biāo)準(zhǔn)(GB159—59)的公差數(shù)值與上述因素有關(guān)。現(xiàn)行的新國標(biāo)公差與配合(GB1800—79)對同一公差等級同一尺寸分段內(nèi)各基本尺寸的標(biāo)準(zhǔn)公差值是相同的，這樣就使公差等級與表面粗糙度的對應(yīng)表大為簡化，也更為科學(xué)合理。
在設(shè)計(jì)工作中，表面粗糙度儀的選擇歸根到底還是必須從實(shí)際出發(fā)，全面衡量零件的表面功能和工藝經(jīng)濟(jì)性，才能作出合理的選擇。表中給出的公差等級與表面粗糙度值可供設(shè)計(jì)時參考。
