比较表面粗糙度参数

测量,如镭,RZ和替代Rsk可能不能有效地评估各向同性超精加工的表面。

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有效的齿轮设计必须考虑各种潜在的故障模式。如在先前的材料物质列讨论的,齿轮故障模式可以是疲劳基和逐行(如微点)或突然(例如刮伤)。表面粗糙度是在预测和避免齿轮失败的一个重要的设计因素。因此,表面粗糙度的精确的分类是为了确保一齿轮进行如预期的关键。

常数Ra和Rq

最常用的表面粗糙度参数是Ra,即表面的算术粗糙度平均值。大多数将表面疲劳或失效与表面粗糙度联系起来的方法使用Ra或类似的测量方法,Rq,表面粗糙度的均方根。这两个测量参数在齿轮寿命预测计算中的适用性是一个争论点,它们的流行程度可能更多地与它们在普通轮廓仪上的历史可用性有关,而不是与它们在齿轮表面分类中的准确性有关。各向同性超精加工在齿轮工业中的发展,由于其表面特性的巨大差异,只增加了评估替代表面粗糙度测量爱游戏中心官网的需求。

正如在先前的材料物列中,引入了“LAMBDA比率,” RA和Rq,在一般情况下,在它们的能力来区分表面质量的限制,尤其是如果被比较在主要为类似的方式不产生表面。具有相同的R a或的Rq值表面可在它们的表面拓扑结构变化很大,因此,在性能广泛发散(参见图1)。

图1:明显不同的表面“等于” RA测量(Hommelwerke GmbH的提供)的实例。

参数RZ,RT和Rsk为

虽然Ra和Rq有缺陷,但已经开发并纳入测量标准的其他表面粗糙度参数太多了。在Ra之后,也许下一个最常见的齿轮测量参数是Rz。Rz是从地面测量的每个“截断点”或分段的最高山峰到最低山谷深度的平均值。Rz比Rt等参数更有优势,Rt只是表面轨迹中单个“最高”峰的高度到“最深”谷的深度,因为它包含了更多的表面。然而,它只是表面粗糙度表面最极端实例的平均值,因此,有可能受到异常值的过度影响。此外,它可能会受到山谷深度的过度影响,这被认为对齿轮性能的危害小于峰值高度。

在测量齿轮表面粗糙度时,可以考虑的另一个参数是Rsk,即表面的粗糙度偏度。Rsk对表面粗糙度的大小和方向进行了分类,正数表示主要由峰凸组成的表面,负数表示主要由谷谷组成的表面。Rsk是一个很好的参数测量表面,预期有峰或谷。通常的解释是Rsk适用于齿轮侧翼,负值是好的,正值是坏的。然而,如果一个表面已经被很大程度地平面化,以至于很少有高峰或山谷保留,那么Rsk将返回到接近零。在这种情况下,Rsk可能不准确地表明具有较高粗糙度的表面优于具有较低粗糙度的表面。因此,Rsk本身不足以区分粗糙表面和光滑表面。

材料比曲线和3σ50

可以建议的是,上述表面粗糙度参数的共同问题是,他们未能充分考虑或分类面整个大自然。轴承行业使用称为雅培-火石曲线的曲线(参见图2),以产生一种通常被称为承载比。该曲线寻求建立一个表面是一个指定的深度(有时被称为切割深度)以下的百分比。实际上,该曲线是试图建立一个怎样表面的多少是轴承运转的负荷。

图2:abbottl - firestone Curve的例子。

但是也有一些从材料比率曲线衍生多个表面粗糙度参数。一个这样的参数,3σ50,可能是理想的,用于评估齿轮的表面质量。3σ50措施的切削深度是需要以获得50%的测量值(换句话说,其中所述表面的50%携带操作的负荷)的值之间的峰值高度差和所要求的切削深度的值以获得0.13%测量。而表面的0.13%可以在第一似乎任意的,该值是直接关系到统计质量,或者在这种情况下,3σ从表面的平均高度。通过使用3σ,测量正在考虑表面的中央99.73%的。的其余0.27%(或0.13%)的一半将代表最低谷的底部,另一0.13%将代表最高峰的顶部。因此,测量为0.13%测量值和50名%的不包括只有最高凹凸的峰,同时仍然允许残留波谷切削深度之间的差异存在。通过有效地消除任何异常峰和确定操作过程中有多少面将承受负载,3σ50似乎在许多领域取得成功,其他表面粗糙度测量功亏一篑。

参数用rpm

不管3σ50的有效性如何,必须说明的是,在大多数轮廓仪上,它不是一个常用的参数。然而,Rpm是一个更常见的参数,当应用于各向性超精加工表面时,它已被证明与3σ50有很强的相关性(参见图3)。Rpm与Rz相似,事实上它是一个在表面上平均的5点测量值。然而,Rpm仅测量每个微凸到每个截止点的平均线的平均值,而不是截止点内山谷的底部。因此,虽然谷通过影响平均线的位置对测量产生影响,但更大的影响来自一致的峰尖(更有可能穿透润滑膜)。正因为这些特性以及与3σ50的相关性,Rpm可能是比更常见的R测量更好的表面粗糙度参数。然而,必须注意的是,在评价非各向同性超精加工表面时,转速和3σ50之间的相关性并不像应用于各向同性超精加工表面时那么强。因此,在这样的应用程序中,它可能不是有效的度量。

图3:Ra, Rpm和3σ.50,用于生产(机械加工)齿轮和各向同性超精加工齿轮。

磨齿-公称0.3µm Ra。

各向同性地超精加工齿轮 - 标称0.03μm的镭。

结论

齿轮表面的分类和能力,以验证所希望的表面质量是目前说的齿轮显然是一个重要的努力。表面粗糙度参数多种多样,有其优点也有其局限性。加工表面和各向同性超精加工表面之间的明显差异增加了对此类表面进行分类和量化的难度。测量3σ50似乎提供了一个优越的方法,许多其他粗糙度参数,但不幸的是,它不是一个可行的方法,以验证生产齿轮。转速是评价各向同性超精加工表面质量的理想参数。通过增加各向同性超精加工和更精确的测量参数(如转速),齿轮系统可以在减少过早故障的情况下实现设计预期。

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一直研究化学家与REM表面工程自2006年以来,他已开发出新的产品和工艺,发表了多篇论文,并在企业的精益努力帮助。他是在表面粗糙度测量专家,美国化学学会的成员,并担任该AGMA 925委员会。他从得克萨斯州A与M大学毕业,获得化学学位,在那里他还担任过美国化学学会的学生子公司章的副总裁。他可以到达mbell@remchem.com