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几何表面结构

/geometrical surface texture/
条目作者刘晓军郎岩梅
条目作者刘晓军

刘晓军

郎岩梅

郎岩梅

最后更新 2023-12-22
浏览 122
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几何产品或样件的表面几何形态。又称表面形貌。

英文名称
geometrical surface texture
又称
表面形貌
所属学科
机械工程

作为产品三大几何特征(尺寸、形位、表面形貌)之一,影响表面的摩擦、磨损、润滑、疲劳、黏附性、抗腐蚀性、导热导电性、信息存储性能及其他功能特性。

表面结构的功能特性,与其几何特征直接相关;表面结构的形成,又与其加工工艺紧密相关。

按其尺度大小,结合特征和形成机理,表面结构几何特征又可分为表面几何形状、表面粗糙度、表面波纹度等多种成分。表面纹理和表面微结构是基于特殊工艺在表面加工的微观结构性功能特征。表面结构中的表面粗糙度、表面波纹度、表面几何形状误差,是在表面加工过程中,由于工艺因素和加工设备运行状态的影响,产生的表面微观和宏观几何误差(图1)。

图1 粗糙度、波纹度和形状成分的二维显示图1 粗糙度、波纹度和形状成分的二维显示

其中,表面粗糙度是表面结构中微观几何特征成分,是具有较小间距和微小峰谷的不平度,由加工过程中刀具与零件表面间的摩擦、切削分离时表面层金属的塑性变形,以及工艺系统中的高频振动等原因形成。反映表面结构的微观几何形状特性,属于微观几何形状误差。表面几何形状是表面结构中的低频成分,反映表面宏观形状特征。由刀具按设计形状加工而成,但带有由于工作台运动直线度、平面度的误差和刀具与材料变形等产生的形状误差。表面波纹度是间距大于表面粗糙度但小于表面几何形状的表面几何不平度。属于微观和宏观之间的几何误差。主要源于加工过程中机床-工件-刀具系统的振动而在零件表面上形成的具有一定周期性的表面不平度。表面纹理,是从表面功能特性要求出发,通过特殊的加工工艺手段,在表面加工的特殊规律性的纹理几何特征 。表面微结构是通过光刻、激光加工、压印等表面微加工工艺,在表面制作的尺度上微观、功能上宏观的微观功能结构几何特征。

表面结构通常采用一个直角坐标体系描述(图2),其轴线形成一右旋笛卡尔坐标系,X轴与Y轴处于实际表面上,而Z轴则在从材料到周围介质的外延方向上,其数学表示为,离散采样表示为

图2 表面结构的坐标表示图2 表面结构的坐标表示

对表面结构的质量评价和工艺分析,有赖于表面评定。已有轮廓法和区域法(见表面评定)两种标准化的参数评定方法,对应的标准规范为GB/T1031-2009《表面结构轮廓法》和ISO/TC21325178《表面结构区域法》规范系列。

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