表面粗糙度的概念

表面粗糙度是指加工表面具有的較小間距和微小峰谷的不平度。其兩波峰或兩波谷之間的距離（波距）很小（在1mm以下），它屬于微觀幾何形狀誤差。

具體指微小峰谷Z高低程度和間距S狀況。一般按S分：

S＜1mm 為表面粗糙度；

1≤S≤10mm為波紋度；

S＞10mm為 f 形狀。

 VDI3400、Ra、Rmax對(duì)照表

 國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定常用三個(gè)指標(biāo)來評(píng)定表面粗糙度（單位為μm）：輪廓的平均算術(shù)偏差Ra、不平度平均高度Rz和大高度Ry。在實(shí)際生產(chǎn)中多用Ra指標(biāo)。輪廓的大微觀高度偏差Ry在日本等國常用Rmax符號(hào)來表示，歐美常用VDI指標(biāo)。下面為VDI3400、Ra、Rmax對(duì)照表。

 VDI3400、Ra、Rmax對(duì)照表

 表面粗糙度形成因素

表面粗糙度一般是由所采用的加工方法和其他因素所形成的，例如加工過程中刀具與零件表面間的摩擦、切屑分離時(shí)表面層金屬的塑性變形以及工藝系統(tǒng)中的高頻振動(dòng)、電加工的放電凹坑等。由于加工方法和工件材料的不同，被加工表面留下痕跡的深淺、疏密、形狀和紋理都有差別。

 表面粗糙度對(duì)零件的影響主要表現(xiàn)

●●●影響耐磨性。表面越粗糙，配合表面間的有效接觸面積越小，壓強(qiáng)越大，摩擦阻力越大，磨損就越快。

●●●影響配合的穩(wěn)定性。對(duì)間隙配合來說，表面越粗糙，就越易磨損，使工作過程中間隙逐漸增大；對(duì)過盈配合來說，由于裝配時(shí)將微觀凸峰擠平，減小了實(shí)際有效過盈，降低了連接強(qiáng)度。

●●●影響疲勞強(qiáng)度。粗糙零件的表面存在較大的波谷，它們像尖角缺口和裂紋一樣，對(duì)應(yīng)力集中很敏感，從而影響零件的疲勞強(qiáng)度。

●●●影響耐腐蝕性。粗糙的零件表面，易使腐蝕性氣體或液體通過表面的微觀凹谷滲入到金屬內(nèi)層，造成表面腐蝕。

●●●影響密封性。粗糙的表面之間無法嚴(yán)密地貼合，氣體或液體通過接觸面間的縫隙滲漏。

●●●影響接觸剛度。接觸剛度是零件結(jié)合面在外力作用下，抵抗接觸變形的能力。機(jī)器的剛度在很大程度上取決于各零件之間的接觸剛度。

●●●影響測量精度。零件被測表面和測量工具測量面的表面粗糙度都會(huì)直接影響測量的精度，尤其是在精密測量時(shí)。

此外，表面粗糙度對(duì)零件的鍍涂層、導(dǎo)熱性和接觸電阻、反射能力和輻射性能、液體和氣體流動(dòng)的阻力、導(dǎo)體表面電流的流通等都會(huì)有不同程度的影響。

表面粗糙度評(píng)定依據(jù)

1. 取樣長度

取樣長度是評(píng)定表面粗糙度歲規(guī)定一段基準(zhǔn)線長度。應(yīng)根據(jù)零件實(shí)際表面的形成情況及紋理特征，選取能反映表面粗糙度特征的那一段長度，量取取樣長度時(shí)應(yīng)根據(jù)實(shí)際表面輪廓的總的走向進(jìn)行。規(guī)定和選擇取樣長度是為了限制和減弱表面波紋度和形狀誤差對(duì)表面粗糙度的測量結(jié)果的影響。

2. 評(píng)定長度

評(píng)定長度是評(píng)定輪廓所必須的一段長度，它可包括一個(gè)或幾個(gè)取樣長度。由于零件表面各部分的表面粗糙度不一定很均勻，在一個(gè)取樣長度上往往不能合理地反映某一表面粗糙度特征，故需在表面上取幾個(gè)取樣長度來評(píng)定表面粗糙度。評(píng)定長度一般包含5個(gè)取樣長度。

3. 基準(zhǔn)線

基準(zhǔn)線是用以評(píng)定表面粗糙度參數(shù)的輪廓中線 。基準(zhǔn)線有兩種：輪廓的小二乘中線：在取樣長度內(nèi)，輪廓線上各點(diǎn)的輪廓偏距的平方和為小，具有幾何輪廓形狀。輪廓的算術(shù)平均中線：在取樣長度內(nèi)，中線上下兩邊輪廓的面積相等。理論上小二乘中線是理想的基準(zhǔn)線，但在實(shí)際應(yīng)用中很難獲得，因此一般用輪廓的算術(shù)平均中線代替，且測量時(shí)可用一根位置近似的直線代替。

表面粗糙度評(píng)定參數(shù)

1. 高度特征參數(shù)

Ra 輪廓算術(shù)平均偏差：在取樣長度（lr）內(nèi)輪廓偏距值的算術(shù)平均值。在實(shí)際測量中，測量點(diǎn)的數(shù)目越多，Ra越準(zhǔn)確。

Rz 輪廓大高度：輪廓峰頂線和谷底線之間的距離。

在幅度參數(shù)常用范圍內(nèi)優(yōu)先選用Ra 。在2006年以前國家標(biāo)準(zhǔn)中還有一個(gè)評(píng)定參數(shù)為“微觀不平度十點(diǎn)高度”用Rz表示，輪廓大高度用Ry表示，在2006年以后國家標(biāo)準(zhǔn)中取消了微觀不平度十點(diǎn)高度，采用Rz表示輪廓大高度。

2. 間距特征參數(shù)

Rsm 輪廓單元的平均寬度。在取樣長度內(nèi)，輪廓微觀不平度間距的平均值。微觀不平度間距是指輪廓峰和相鄰的輪廓谷在中線上的一段長度。相同的Ra值的情況下，其Rsm值不一定相同，因此反映出來的紋理也會(huì)不相同，重視紋理的表面通常會(huì)關(guān)注Ra與Rsm這兩個(gè)指標(biāo)。

 表面粗糙度測量方法

1. 比較法

使用于車間現(xiàn)場測量，常用于中等或較粗糙表面的測量。方法是將被測量表面與標(biāo)有一定數(shù)值的粗糙度樣板比較來確定被測表面粗糙度數(shù)值的方法。

2. 觸針法

表面粗糙度利用針尖曲率半徑為2微米左右的金剛石觸針沿被測表面緩慢滑行，金剛石觸針的上下位移量由電學(xué)式長度傳感器轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，經(jīng)放大、濾波、計(jì)算后由顯示儀表指示出表面粗糙度數(shù)值，也可用記錄器記錄被測截面輪廓曲線。一般將僅能顯示表面粗糙度數(shù)值的測量工具稱為表面粗糙度測量儀，同時(shí)能記錄表面輪廓曲線的稱為表面粗糙度輪廓儀。這兩種測量工具都有電子計(jì)算電路或電子計(jì)算機(jī)，它能自動(dòng)計(jì)算出輪廓算術(shù)平均偏差Ra，微觀不平度十點(diǎn)高度Rz，輪廓大高度Ry和其他多種評(píng)定參數(shù)，測量效率高，適用于測量Ra為0.025～6.3微米的表面粗糙度。