表面粗糙度轮廓及其检测
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第5章_表面粗糙度及其检测(5.3)
➢ =（纹理平行于标注代号） ⊥（纹理垂直于标注代号）
X（纹理呈两相交的方向） M（纹理呈近似各个方向）
C（纹理呈近似同心圆）
R（纹理呈近似放射状）
P（纹理无方向或凸起的细粒状）
第5章 表面粗糙度及检测
表面粗糙度标注举例
铣
6.3 0.8
3.2
3.2
3.2
(5)
a)
b)
c)
d)
a略中b铣cd）））标取削应理如按如注样)将 方获果标果， 长其 向得需准某 需否 度标 符时要规表 要则 取注 号、标定面 控应 值在 。可注选的 制按为相用加用粗表上0应文工.对糙面8图位字余应m度加所置m标量取要工示。。注(样求纹假方。长按理设法度指方加标时定向工注，的时总取则加 ，余样在工 加量长图方 注为度样法 加5，m上工(如图m省纹)，
第五章 表面粗糙度及检测
1、概述； 2、表面粗糙度的评定； 3、表面粗糙度的标注； 4、表面粗糙度的测量。
第5章 表面粗糙度及检测
5.1 概述
❖ 零件表面的形貌可分为三种情况：
1. 表面粗糙度：零件表面所具有的微小峰谷的不平 程度，其波长和波高之比一般小于50。属于微观 几何形状误差。
2. 表面波纹度：零件表面中峰谷的波长和波高之比 等于50～1000的不平程度称为波纹度。会引起零 件运转时的振动、噪声，特别是对旋转零件（如 轴承）的影响是相当大的。目前表面波纹度还没 有制定国家标准。国际标准化组织第57技术委员 会正在制定表面波纹度有关国际标准。
第5章 表面粗糙度及检测
❖ 表面粗糙度是指加工表面所具有的较小间距 和微小峰谷的一种微观几何形状误差。它是 在机械加工过程中，由于刀具或砂轮切削后 留下的刀痕、切屑分离时的塑性变形、工艺 系统的高频振动及刀具和被加工表面摩擦等 原因所产生的。
第三章--表面粗糙度及检测
17
第二节 表面粗糙度评估参数值旳 选择
评估参数值旳选择
总原则：在满足功能要求旳前提下，尽量选择较大旳表 粗糙度参数值，以减小加工难度，降低成本。
选择措施：类比法。 一般原则： （1）同一零件上工作表面比非工作表面粗糙度参数值小。 （2）摩擦表面比非摩擦表面旳粗糙度参数值小，滚动摩擦 表面比滑动摩擦表面旳粗糙度参数值小。 （3）承受交变载荷旳表面及易引起应力集中旳部分（如圆 角，沟槽）粗糙度参数值应小些。
t
p
p
l
100%
1 l
n i 1
bi
100%
S、Sm和tp称为间距参数，值越小，轮廓表面越细密，密 封性愈好。
13
第一节 表面粗糙度旳评估
❖评估参数旳数值
原则要求：当Ra为0.025～6.3μm或Rz为0.100 ～25μm范围时，应优先 选用Ra参数。 Ra ＜0.025μm， Ra ＞6.3μm时，用光学仪器测量比较适 合，因而应选用Rz 。
个最大旳轮廓谷深平均值之和：
5
5
y pi yvi
Rz i1
i 1
5
Rz
(h2
h4
h10 ) (h1 5
h3
h9 )
Rz值越大，表面越粗糙。
10
第一节 表面粗糙度旳评估
（3）轮廓最大高度Ry 在取样长度内，轮廓峰顶线和轮廓谷底线之间旳距离。
Ra、Rz和Ry称为表面粗糙度旳高度参数。
11
要求：国标推荐， ln=5l；对均匀性好旳表面，可选ln＜5l；对均匀 性较差旳表面，可选ln＞ 5l。
5
第一节 表面粗糙度旳评估
取样长度、评估长度和轮廓中线
6
Hale Waihona Puke 第一节 表面粗糙度旳评估（3）中线 中线是指用以评估表面粗糙度参数旳一条基准线。
第二节 表面粗糙度评估参数值旳 选择
评估参数值旳选择
总原则：在满足功能要求旳前提下，尽量选择较大旳表 粗糙度参数值，以减小加工难度，降低成本。
选择措施：类比法。 一般原则： （1）同一零件上工作表面比非工作表面粗糙度参数值小。 （2）摩擦表面比非摩擦表面旳粗糙度参数值小，滚动摩擦 表面比滑动摩擦表面旳粗糙度参数值小。 （3）承受交变载荷旳表面及易引起应力集中旳部分（如圆 角，沟槽）粗糙度参数值应小些。
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n i 1
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100%
S、Sm和tp称为间距参数，值越小，轮廓表面越细密，密 封性愈好。
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第一节 表面粗糙度旳评估
❖评估参数旳数值
原则要求：当Ra为0.025～6.3μm或Rz为0.100 ～25μm范围时，应优先 选用Ra参数。 Ra ＜0.025μm， Ra ＞6.3μm时，用光学仪器测量比较适 合，因而应选用Rz 。
个最大旳轮廓谷深平均值之和：
5
5
y pi yvi
Rz i1
i 1
5
Rz
(h2
h4
h10 ) (h1 5
h3
h9 )
Rz值越大，表面越粗糙。
10
第一节 表面粗糙度旳评估
（3）轮廓最大高度Ry 在取样长度内，轮廓峰顶线和轮廓谷底线之间旳距离。
Ra、Rz和Ry称为表面粗糙度旳高度参数。
11
要求：国标推荐， ln=5l；对均匀性好旳表面，可选ln＜5l；对均匀 性较差旳表面，可选ln＞ 5l。
5
第一节 表面粗糙度旳评估
取样长度、评估长度和轮廓中线
6
Hale Waihona Puke 第一节 表面粗糙度旳评估（3）中线 中线是指用以评估表面粗糙度参数旳一条基准线。
第五章_表面粗糙度轮廓及检测
对加工后表面测得的Ra值越大，则表面越粗糙。
Ra参数值
Ra为常用参数，取值有两个系列， Ⅰ系列为优先系列
Ⅰ系列： 100，50，25，12.5，6.3，3.2，1.6，0.8，0.4，0.2，0.1， 0.05，0.025，0.012。
Ⅱ系列： 80，63，40，32，20，16，10，8，5，4，2.5，2.0，1.25，1， 0.63，0.5，0.32，0.25，0.16，0.125，0.08，0.063，0.04， 0.032，0.02，0.016，0.01，0.008。
定长度为连续的5个取样长度（即 ln 5 lr ）。评定长度的标准化值见
表5-5。
3、长波和短波轮廓滤波器的截止波长
为了评价表面轮廓上各种几何形状误差中的某一几何形状误差，可以利用 轮廓滤波器来呈现这一几何形状误差，过滤掉其他的几何形状误差。
轮廓滤波器是指能将表面轮廓分离成长波成分和短波成分的滤波器，它们 所能抑制的波长称为截止波长。从短波截止波长至长波截止波长这两个极 限值之间的波长范围称为传输带。
图5-2 完工零件实际表面轮廓的形状和组成成分
粗糙度、波纹度、宏观形状通常按表面轮廓上相邻峰、谷间距 的大小来划分：
●粗糙度轮廓——相邻峰、谷间距小于1mm的表面轮廓。 ●波纹度轮廓——相邻峰、谷间距在1~10mm的表面轮廓。 ●宏观形状轮廓——相邻峰、谷间距大于10mm的表面轮廓。 在忽略由于粗糙度和波纹度引起的变化的条件下，表面总体形状 为宏观形状，其误差称为宏观形状误差或GB/T 1182-2008称谓的 形状误差。
2．轮廓的算术平均中线
在一个取样长度 lr 范围内，算术平均中线与轮廓走向一致，
这条中线将轮廓划分为上、下两部分，使上部分的各个峰面
表面粗糙度轮廓法标准
表面粗糙度轮廓法标准表面粗糙度轮廓法（Surface Roughness Profile Method）是一种用于描述物体表面粗糙度的测量方法，广泛应用于工程材料、制造业、建筑等领域。
本文将介绍表面粗糙度轮廓法的基本原理、应用范围、测量步骤以及评估标准等内容。
表面粗糙度是指物体表面微小起伏的不规则程度，通常由平均粗糙度和波动粗糙度组成。
平均粗糙度反映了表面整体的粗糙程度，而波动粗糙度则揭示了表面上起伏的变化规律。
表面粗糙度轮廓法通过使用一种被称为“表面轮廓仪”的设备来测量物体表面的起伏情况，并将其转化为数字化信息。
这种仪器通常由一个传感器和一个移动平台组成。
传感器可以根据面对物体表面的位置变化来测量不同位置的起伏情况，而移动平台则可以控制传感器在物体表面的移动轨迹。
具体的测量步骤如下：1.准备工作：在进行测量之前，需要确保被测对象的表面干净，并且没有明显的污渍或损坏。
2.放置测量仪器：将表面轮廓仪的传感器放置在需要测量的区域上，并将移动平台调整到合适的位置。
3.开始测量：打开表面轮廓仪的电源，启动测量程序，并按照程序的指示进行操作。
4.数据采集：在测量过程中，表面轮廓仪将自动采集表面的起伏数据，包括高度、偏差等信息。
5.数据处理：将采集到的数据导入计算机，并使用相应的软件进行数据处理和分析。
常用的数据分析方法包括统计分析、图形展示等。
根据国际标准ISO 4287，表面粗糙度可以根据四个参数进行评估，包括Ra（平均粗糙度）、Rz（最大峰谷高度）、Rt（总峰谷高度）和Rp（峰谷平均高度）。
这些参数可以通过计算得到，用来描述表面的粗糙度特征。
同时，根据ISO 4288标准，还可以使用表面粗糙度曲线来描述表面的起伏情况。
表面粗糙度曲线以水平轴表示距离，以垂直轴表示高度，在一定的区间内展示出表面的变化情况。
曲线的形态和波动程度直接反映了表面的粗糙度特征。
表面粗糙度轮廓法在许多领域都有着广泛的应用。
在工程材料方面，表面的粗糙度直接影响着材料的摩擦、磨损、疲劳等性能。
第五章 表面粗糙度轮廓及其检测
波距λ＜1mm 属于表面粗糙度 波距λ在1—10mm 属于表面波纹度 波距λ＞10mm 属于形状误差
表面粗糙度轮廓对零件性能的影响
影响零件的耐磨性。
影响配合性质的稳定性。
影响零件的疲劳强度。 影响零件的抗腐蚀性。 影响零件的密封性。 对零件的外观、测量精度、表面光学性能、导 电导热性能和胶合强度等也有着不同程度的影 响。
表面粗糙度轮廓技术要求及在图 样上的标注 表面粗糙度轮廓的符号
在图样上表示表面粗糙度的符号有三种： a为基本符号，表示表面可以用任何方法获得； b表示表面是用去除材料的方法获得的； c表示表面是用不去除材料的方法获得的。 a b c
表面粗糙度轮廓的代号
a1、a2 处为粗糙度高度参数的 允许值（μm）；
表面粗糙度轮廓的评定
表面粗糙度轮廓的基本术语(一)
实际轮廓：实际轮廓
是指平面与实际表面 相交所得的轮廓线。 按相截方向的不同， 它们又可分为横向实 际轮廓和纵向实际轮 廓。在评定表面粗糙 度时，除非特别指明， 通常均指横向实际轮 廓，即与加工纹理方 向垂直的轮廓。
取样长度lr
评定表面粗糙度所规定的一段基准线长度。 应与表面粗糙度的大小相适应。规定取样长 度是为了限制和减弱表面波纹度对表面粗糙 轮廓测量结果的影响，一般在一个取样长度 内应包含５个以上的波峰和波谷。（标准见 书P263 附表5-1。）
最低点。（如图）
平行于基准线并通过轮廓最高点的线称为峰顶线； 平行于基准线并通过轮廓最底点的线称为谷底线。 Nhomakorabea即：
Rz=Rp+Rv
Rp --轮廓最大峰高, Rv--轮廓最大谷深
表面粗糙度及检测
评定长度是指用于判别被评定轮廓表面粗糙度所必需的一段 长度，如图４-２所示。
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任务二 表面粗糙度的评定
３．轮廓中线犿 轮廓中线：是定量计算表面粗糙度数值大小的一条基准线，
基准线通常有以下两种： （１）轮廓最小二乘中线。
在取样长度范围内，实际被测轮廓线上的各点至一条假想线 的距离的平方和为最小。 （２）轮廓算术平均中线。
表面粗糙度符号及其意义见表４-６。
４.３.２ 表面粗糙度代号
有表面度符号及其他表面特征要求的标注，组成了表面粗糙度 的代号。表面特征各项规定在基本符号中注写的位置如图４-７所 示。
高度参数选用Ra时，可以省略其代号而只标注允许值。参数 为Rz或Ry时，允许值前必须注出相应的参数符号。
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项目二 编辑、创建原理图元器件
在取样长度内，由一条假想线将实际轮廓分成上、下两部分， 而且使上部分面积之和等于下部分面积之和。
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任务二 表面粗糙度的评定
４.２.２ 表面粗糙度的评定参数
（１）轮廓算术平均偏差Ra：在取样长度内，被测表面轮廓上各点至 基准线距离yi的绝对值的平均值，如图４-４所示。用下式表示为
（２）微观不平度十点高度Ry ：在取样长度内，被测实际轮廓上５个 最大轮廓峰高的平均值与５个最大轮廓谷深的平均值之和，如图 ４-５所示。用下式表示为
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任务二 表面粗糙度的评定
４-２-３ 表面粗糙度国家标准
表面粗糙度的评定参数值已经标准化，设计时应根据国家标 准规定的参数值系列选取。国家标准ＧＢ／Ｔ１０３１—２００ ９对参数系列值的规定有基本系列和补充系列，要求优先选用基 本系列。
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任务三 表面粗糙度的符号及标注
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任务二 表面粗糙度的评定
３．轮廓中线犿 轮廓中线：是定量计算表面粗糙度数值大小的一条基准线，
基准线通常有以下两种： （１）轮廓最小二乘中线。
在取样长度范围内，实际被测轮廓线上的各点至一条假想线 的距离的平方和为最小。 （２）轮廓算术平均中线。
表面粗糙度符号及其意义见表４-６。
４.３.２ 表面粗糙度代号
有表面度符号及其他表面特征要求的标注，组成了表面粗糙度 的代号。表面特征各项规定在基本符号中注写的位置如图４-７所 示。
高度参数选用Ra时，可以省略其代号而只标注允许值。参数 为Rz或Ry时，允许值前必须注出相应的参数符号。
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项目二 编辑、创建原理图元器件
在取样长度内，由一条假想线将实际轮廓分成上、下两部分， 而且使上部分面积之和等于下部分面积之和。
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任务二 表面粗糙度的评定
４.２.２ 表面粗糙度的评定参数
（１）轮廓算术平均偏差Ra：在取样长度内，被测表面轮廓上各点至 基准线距离yi的绝对值的平均值，如图４-４所示。用下式表示为
（２）微观不平度十点高度Ry ：在取样长度内，被测实际轮廓上５个 最大轮廓峰高的平均值与５个最大轮廓谷深的平均值之和，如图 ４-５所示。用下式表示为
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任务二 表面粗糙度的评定
４-２-３ 表面粗糙度国家标准
表面粗糙度的评定参数值已经标准化，设计时应根据国家标 准规定的参数值系列选取。国家标准ＧＢ／Ｔ１０３１—２００ ９对参数系列值的规定有基本系列和补充系列，要求优先选用基 本系列。
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任务三 表面粗糙度的符号及标注
第5章-表面粗糙度及检测分析
第五节 表面粗糙度的检测
表面粗糙度检测方法有比较检验法、针描法、光切法和显微干涉法 ①比较法 将被测表面和表面粗糙度样板直接进行比较，多用于车 间，评定表面粗糙度值较大的工件 ②针描法 是一种接触式测量表面粗糙度的方法，最常用仪器有电 动轮廓仪和光学触针轮廓仪，可直接显示Ra、Rz、Rsm值 ③光切法 是应用光切原理来测量表面粗糙度的一种测量方法。常 用仪器为光切显微镜。测量范围Rz0.8~80µ m ④干涉法 是利用光波干涉原理测量表面粗糙度的一种方法。常用 仪器是干涉显微镜。该方法主要用于测量Rz值。其测量范围为 Rz0.025~0.8µ m。一般用于测量表面粗糙度要求高的表面
三、表面粗糙度参数允许值的选择
表面粗糙度参数值的选用原则：首先满足功能要求，其次是考虑经 济性及工艺性。在满足功能要求的前提下，参数的允许值应尽可能 大些。一般采用经验统计资料，用类比法来选用。根据类比法初步 确定后，再对比工作条件作适当调整
一般选择原则如下（类比法选用）:
在满足表面功能要求情况下，尽可能选较大的零件表面粗糙度参
第 五 章 表面粗糙度及其检测
讲授：刘洪喜
Kunming University of Science and Technology
学习目的及要求
1、学习目的
掌握粗糙度轮廓的评定参数和标注方法，为合理选用表面粗糙度轮廓打下基础
2、学习要求
① 从微观几何误差的角度理解粗糙度轮廓的概念，了解表面粗糙度对机械零件
表面粗糙度值越大，表面越粗糙。如，1.6比3.2的精度高一级
0.8、 1.6、 3.2、 6.3、 12.5、 25、 50，100，单位μm
常用的表面粗糙度值有：0.012、0.025 、0.05、 0.1、 0.2、 0.4、
表面粗糙度及其检测
11
7
Ra 的数值
0.12 0.025 0.050 0.100 0.20 0.40 0.80 1.60 3.2 6.3 12.5 25 50
Rz 的数值
0.025 0.40 6.3 100 1000
0.050
0.100 0.20
0.80
1.60 3.2
12.5
25 50
200
400 800
8
4、表面粗糙度检测
3.2max
5
3．粗糙度参数选择原则
满足功能要求的前提下－－值尽量大
工作面比非工作面值小 （同一个零件）； 摩擦面比非摩擦面值小；
配合稳定、尺寸（几何）公差 考虑（类比法） 值小、密封性好等值小；
注意与尺寸公差和几何公差的协调
特殊应按标准规定确定粗糙度值
参数值的选用 （标准化）
国标GB/T1031-2009《表面粗糙度参数及其数值》
Z
取样长度 内，最大轮廓峰高 Rp与最 大轮廓谷深 Rv之和的高度。
Xsi Zi Rz x Zpi Z零件有疲劳要求时 6.3100m ， 0.0080.020 m 使用该参数
3
2、 对零件质量影响
①影响零件耐磨性
②影响配合性质稳定性。
③影响零件疲劳强度。
二、表面粗糙度
因 刀痕、振动、摩擦等影响，零件表面产生微 小的峰和谷，峰、谷高低和间距状况
1、 评定参数
（1）轮廓算术平均偏差 Ra
取样长度内，轮廓上各点至中线的纵坐标的绝对值 的算术平均值。
1 l R a = ∫0 y dx l 1 n Ra = ∑ yi
0.0256.3 m
2
（2）轮廓最大高度 Rz
6
5.表面粗糙度轮廓及其检测
1．幅度参数 1)轮廓的算术平均偏差
近似为
Ra 1
l
y dx
l0
Ra 1 n
n i1
yi
y1 y2
Ra
x yn yi
图5-6 轮廓算术平均偏差Ra的确定
Rz Zp1
Zv1 Zv2
Zp2 Zv3
Zv4 Zp3
Zp4 Zp5 Zv5
Zp6 Zv6
2)轮廓的最大高度
在一个取样长度范围内，最大轮廓峰高Rp与最大轮廓谷深Rv之 和称之为轮廓最大高度，用符号Rz表示，即Rz = Rp + Rv
第一节 表面粗糙度轮廓的基本概念
一、表面粗糙度轮廓的界定
表面轮廓：平面与表面相交所得的轮廓线，称为表面轮廓。
图5-1 表面轮廓
完工零件实际 表面轮廓
实际表面轮廓 表面粗糙度轮廓 波纹度轮廓 λ 宏观形状轮廓
图5-2 零件表面几何形状误差及其组成成份
二、表面粗糙度轮廓对零件工作性 能的影响
1．耐磨性 2．配合性质稳定性 3．耐疲劳性 4．抗腐蚀性
二、 表面粗糙度轮廓的中线
表面粗糙度轮廓中线是为了定量地评定表面粗糙度轮廓而确定的一条基准线。
1．轮廓最小二乘中线
最小二乘中线
yi
lr
图5-4 表面粗造度轮廓的最小二乘中线
2．轮廓算术平均中线
n
n
F i F i '
i 1 i 1
算术平均中线
F1
F2
Fi
F1′
Fi′
F2′
lr
图5-5表面粗造度轮的算术平均中线
如果需要控制表面加工纹理方向时，加注加工 纹理方向符号，见图5-10d。标准规定了加工纹理方 向符号，如表5-10所示。
表面粗糙度与检测(新国标)
航空航天领域常用的表面粗糙度检测方法包括光干涉法、 触针法、散斑干涉法等。在检测过程中，需要特别注意避 免因温度、压力等环境因素对检测结果的影响。
汽车工业领域
表面粗糙度对汽车零部件的性能和使用寿命具有重要影响，如活塞环、气缸、刹 车片等。通过检测表面粗糙度，可以优化零部件的设计和制造工艺，提高汽车的 性能和安全性。
标准化
随着新国标的实施，表面粗糙度 检测技术正逐步实现标准化，统 一检测方法和标准，提高检测结
果的准确性和可比性。
新材料对表面粗糙度检测的挑战与机遇
挑战
新材料具有不同的物理和化学性质， 对表面粗糙度检测技术提出了更高的 要求，需要不断更新和完善检测方法 和设备。
机遇
新材料的发展为表面粗糙度检测提供 了更多的应用场景和市场需求，推动 了表面粗糙度检测技术的发展和创新 。
与旧国标的对比
增加了表面粗糙度参数 的数值范围和测量精度 要求
01
02
删除了部分过时的内容 ，增加了新技术和新方 法的介绍
03
04
修订了表面粗糙度参数 的测量方法和技术要求
表面粗糙度与检测(新 国标)
04
表面粗糙度检测的应用
机械工业领域
机械零件的表面粗糙度对机械性能和使用寿命具有重要影响 ，如滑动摩擦、耐磨性、疲劳强度等。通过检测表面粗糙度 ，可以控制机械零件的质量，提高设备运行的稳定性和可靠 性。
触针法
总结词
利用触针在待测表面上轻轻划过，测量其峰谷差值的表面粗糙度检测方法。
详细描述
触针法是一种常用的表面粗糙度检测方法，通过将触针悬挂在测量机构上，在待测表面上轻轻划过，利用电学或 光学原理测量触针在峰谷间的位移差值，从而得到表面粗糙度值。该方法具有较高的测量精度和稳定性，适用于 各种材料的表面粗糙度测量。
汽车工业领域
表面粗糙度对汽车零部件的性能和使用寿命具有重要影响，如活塞环、气缸、刹 车片等。通过检测表面粗糙度，可以优化零部件的设计和制造工艺，提高汽车的 性能和安全性。
标准化
随着新国标的实施，表面粗糙度 检测技术正逐步实现标准化，统 一检测方法和标准，提高检测结
果的准确性和可比性。
新材料对表面粗糙度检测的挑战与机遇
挑战
新材料具有不同的物理和化学性质， 对表面粗糙度检测技术提出了更高的 要求，需要不断更新和完善检测方法 和设备。
机遇
新材料的发展为表面粗糙度检测提供 了更多的应用场景和市场需求，推动 了表面粗糙度检测技术的发展和创新 。
与旧国标的对比
增加了表面粗糙度参数 的数值范围和测量精度 要求
01
02
删除了部分过时的内容 ，增加了新技术和新方 法的介绍
03
04
修订了表面粗糙度参数 的测量方法和技术要求
表面粗糙度与检测(新 国标)
04
表面粗糙度检测的应用
机械工业领域
机械零件的表面粗糙度对机械性能和使用寿命具有重要影响 ，如滑动摩擦、耐磨性、疲劳强度等。通过检测表面粗糙度 ，可以控制机械零件的质量，提高设备运行的稳定性和可靠 性。
触针法
总结词
利用触针在待测表面上轻轻划过，测量其峰谷差值的表面粗糙度检测方法。
详细描述
触针法是一种常用的表面粗糙度检测方法，通过将触针悬挂在测量机构上，在待测表面上轻轻划过，利用电学或 光学原理测量触针在峰谷间的位移差值，从而得到表面粗糙度值。该方法具有较高的测量精度和稳定性，适用于 各种材料的表面粗糙度测量。
5 表面粗糙度轮廓及其检测
5 表面粗糙度轮廓及其检测一、填空题：1、表面粗糙度是指（加工表面）所具有的（较小间距）和（微小峰谷）不平度。
2、测量表面粗糙度轮廓时，应把测量限制在一段足够短的长度上，这段长度称为（取样长度）。
3、GB/T3505-2009规定的表面粗糙度轮廓参数中，常用的两个幅度参数的名称是（轮廓的算术平均偏差）和（轮廓的最大高度）；常用的间距参数的名称是（轮廓单元的平均宽度）。
4、评定表面粗糙度高度特性参数包括（轮廓算术平均偏差Ra）和（轮廓最大高度Rz）。
5、表面粗糙度的评定参数有：（Ra）、（RZ）、（RSm）、（Rmr (C)）。
6、表面粗糙度代号在图样上应标注在（可见轮廓线）、（尺寸界线）或其延长线上，符号的尖端必须从材料外（指向）表面，代号中数字及符号的注写方向必须与（尺寸数字方向）一致。
7、表面粗糙度的选用，应在满足表面功能要求情况下，尽量选用（较大）的表面粗糙度数值。
8、同一零件上，工作表面的粗糙度参数值（小于）非工作表面的粗糙度参数值。
9、表面粗糙度的常用测量方法有：（比较法）、（光切法）、（针触法）、（干涉法）。
35．表面粗糙度是指表述加工表面上具有较小间距和峰谷所组成的微观几何形状特性的术语。
36．评定长度是指评定表面轮廓粗糙度所必需的一段长度，它可以包含几个取样长度。
37．测量表面粗糙度时，规定取样长度的目的在于能在测量范围内保持表面粗糙度特征，达到限制和减弱表面波纹度对表面粗糙度测量结果的影响。
38．国家标准中规定表面粗糙度的主要评定参数有R a、R z、R y 三项。
二、判断题：1、零件的尺寸公差等级越高，则该零件加工后表面粗糙度轮廓数值越小，由此可知，表面粗糙度要求很小的零件，则其尺寸公差亦必定很小。
（×）2、测量和评定表面粗糙度轮廓参数时，若两件表面的微观几何形状很均匀，则可以选取一个取样长度作为评定长度。
（√）3、表面粗糙度的三类特性评定参数中，最常采用的是高度特性参数。
表面粗糙度轮廓及检测
3. 混合参数（形状参数）
在给定的轮廓截面高度 C上，轮廓的实体材料长度Ml(C)与ln的比率。 轮廓的支承长度率Rmr(C) 轮廓截面 高度C: C = Rz %
表面粗糙度轮廓评定参数共 4个：
基本参数 2 个
附加参数 (辅助参数) 2 个
Ra —轮廓算术平均偏差
Rz —轮廓最大高度
标注幅度参数符号及允许值，同时还应标注传输带、取
加工余量、附加的RSm等。
标注）。
在零件图上规定表面粗糙度轮廓的技术要求时，必须
样长度、评定长度的数值（若默认采用标准化值，则不
表面粗糙度轮廓技术要求的内容
3 表面粗糙度轮廓的技术要求
在机械零件精度设计中，对于表面粗糙度轮廓的技术要
求，通常只给出幅度参数符号（Ra或Rz）及极限值，而其
Ra 的数值( μm)
0.12
0.20
3.2
50
0.025
0.40
6.3
0.050
0.80
12.5
0.100
1.60
25
Rz 的数值( μm)
0.025
0.40
6.3
100
1000
0.050
0.80
12.5
200
0.100
1.60
25
400
0.20
3.2
50
800
0.006
0.100
1.60
0.0125
三、 评定参数
1.幅度参数（高度参数）
（1）轮廓的算术平均偏差
在lr内，纵坐标值Z(x)的绝对值的算术平均值(见下图）。
—
Zi
Z(x)
X
lr
Ra
第四章 表面粗糙度
一、表面粗糙度轮廓的基本概念
表面粗糙度轮廓的界定
零件的表面总是存在一定程度的凹凸不平，即使 是看起来光滑的表面，经放大后观察，也会发现凹 凸不平的波峰波谷。零件表面轮廓上相邻峰谷间距 小于1mm的微观不平度称为表面粗糙度。
表面粗糙度产生的原因及影响
产生的原因有: 切削过程中的刀 痕、切屑分离时的塑性变形、刀 具和被加工表面间的摩擦、工艺 系统中的高频振动等。 ⑴影响零件的耐磨性 ⑵影响零件配合性质 ⑶影响零件的疲劳强度 ⑷影响零件的抗腐蚀性
评定参数的选择 评定参数值的确定
评定参数的选择
评定参数的选择：如无特殊要求，一般仅选用 幅度参数。推荐优先选用Ra值，因为Ra能充分 反映零件表面轮廓的特征。以下情况下例外： 当表面过于粗糙（Ra＞6.3）或过于光滑（ Ra ＜ 0.025）时，选用Rz。因为此范围便于选择 用于测量Rz的仪器测量。 当零件材料较软时，选用Rz。因为Ra一般采用 触针测量，在此条件下测量误差较大。
评定参数值的确定
选择原则：在满足零件表面功能要求的前提下，尽量 选取较大的参数值。 一般情况下，同一零件上，工作表面比非工作表面粗 糙度值小；摩擦表面比非摩擦表面要小；受循环载荷 的表面要小、配合要求高、联接要求可靠、受重载的 表面粗糙度值都应小；同一精度，小尺寸比大尺寸、 轴比孔的表面粗糙度值要小；一般尺寸公差、表面形 状公差小时，表面粗糙度参数值也小，。 常用表面粗糙度值与所适应的零件表面参看见P121表 5-2，选择时可进行类比。
第四章 表面粗糙度轮廓及其检测
Chap four: Surface roughness and its’ Verification
江苏大学机械工程学院机制系
互换性与技术测量 第五章_表面粗糙度轮廓及其监测
第五章表面粗糙度轮廓及其监测一、判断题1.Rz参数由于测量点不多，因此在反映微观几何形状高度方面的特性不如Ra参数充分。
（对）2.零件的尺寸精度越高，通常表面粗糙度参数值相应取得越小。
（对）3.零件的表面粗糙度值越小，则零件的尺寸精度应越高。
（错）4.利用摩擦原理工作的表面应比非摩擦表面的表面粗糙度数值小。
（错）5.确定表面粗糙度时，通常必须三项高度特性方面的参数中选取。
（对）6.对过盈配合来说，表面粗糙会减小实际有效过盈，降低连接强度。
（对）7.轮廓的算术平均偏差最客观全面的反映了零件表面的粗糙程度。
（对）8.评定表面粗糙度时，规定取样长度是为了使测量方便。
（错）9.轮廓支撑长度率越大，则轮廓承受载荷的面积越大，所以就越耐磨。
（对）10.表面越粗糙，取样长度应越长。
（对）11.轮廓微观不平度的平均间距和轮廓支撑长度率主要用于控制表面加工痕迹的细密度。
（对）13.要求配合精度高的零件，其表面粗糙度数值应大。
（错）14.在加工过程中，刀具进给不规则或回转质量不平衡会形成工件表面波纹度。
（对）15.受交变载荷的零件，其表面粗糙度值应小。
（对）16.符号代表用任何方法获得的表面粗糙度，Ｒa的上限值为3.2。
（错）17.同一加工表面的值肯定大于值。
（对）18.评定表面轮廓粗糙度所必需的一段长度称评定长度，它可以包含几个取样长度。
（对）19.选择表面粗糙度参数值应尽量小。
（错）20.评定表面粗糙度时，规定评定长度是为了减少表面波度的影响。
（错）21.工件表面越粗糙，摩擦系数越大；工件表面越光洁，摩擦系数越小（错）22.国家标准规定经常采用的表面粗糙度幅度参数为轮廓算术平均偏差和轮廓的均方根偏差。
（错）二、填空题1.在同一水平位置上，轮廓支撑长度率数值越大，表示实体材料的长度占评定长度的比率越( )，( )和( )越好。
[答案]大；支撑刚度；耐磨性2.选择表面粗糙度轮廓的评定参数时，应优先使用( )。
[答案]轮廓的算术平均偏差3.用去除材料的方法获得的表面Ra的最大值为3.2，Ra的最小值为1.6，则该表面的粗糙度轮廓应标注为( )。
表面粗糙度及检测
h?
h??cos2 45? ?
1
h??
M
2M
（三）干涉法
干涉法是利用光波干涉原理来测量表面粗糙度数值的 一种方法。干涉法所用的仪器是干涉显微镜，通常 用来测量 Rc和Rz值，测量Rc值的范围一般为 0.4~1 μm。
1.干涉显微镜的测量原理
干涉显微镜的外形如图 4-22所示，其测量原理如图 423所示。由光源 1发出的光线，经聚光滤色镜组 2聚 光和滤色，再经反射镜 3转向，通过光栏 4、5和物 镜6，投射于分光镜 7的半透明半反射膜后分成两路 光束，一路光束透过分光镜 7和补偿镜 10、物镜11 射向工件被测表面 P2，经P2反射后原路返回，再射 在分光镜上，射向观察目镜 16。另一路光束由分光 镜7反射，经滤色片 8、物镜9射向标准反射镜 P1， 再由P1反射也经原路返回，透过分光镜，射向观察 目镜16。
图4-11 干涉显微镜的外形
1—光源；2—光源调节螺钉； 3、5—工作台微动千分尺； 4—工作台； 6—工作台固定螺钉； 7—仪器调修时用的手柄； 8—遮光板转动手柄； 9—调整干涉条纹方向及宽度的手柄； 10—调焦旋钮； 11—底座；12—照相机； 13—侧微目镜调节手轮； 14—目镜； 15—遮光片移动手柄
比较法使用简便，但判断的准确程度有限，所以适用 于车间中近似评定粗糙度较大的工件 。
（二）光切法
光切法是利用光切原理来测量表面粗糙度数值的一种方法。 光切法所用的仪器是光切显微镜 (又称为双管显微镜)，它适 宜测量轮廓单元的平均高度Rc和轮廓最大高度Rz值，测量 Rc值范围一般为0.8~6.3 μm。
3、轮廓单元的平均宽度 RSm ：是指在一个取样长度 内，轮廓单元宽度值 Xs的平均值
? RSm ?
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1、三个评定主参数选用原则 1） 优先选用Ra；（不宜用于太粗或太光的表面） 2） 微小面积用Rz； Ra Ra也可与Rz联用，控制表面微观裂纹。 Rz
二、评定参数值的选用
原则：在满足功能要求的前提下，尽量选用大的参数值。 方法：采用类比法选择 类比法选择表面粗糙度参数值时,可先根据经验统计资料初步选定 表面粗糙度参数值,然后再对比工作条件作适当调整。 调整时应考虑的 因素： 1) 同一零件上，工作表面的粗糙度值应比非工作表面小。 2) 摩擦表面的粗糙度值应比非摩擦面小。 3) 运动速度高，单位面积压力大的表面数值要小。 4) 配合性质要求越稳定，数值应小。同一公差等级轴的表面粗糙 度值应比孔的数值小。 5) 表面粗糙度数值与尺寸、形位公差协调。 6) 防腐性、密封性要求高、外表美观的表面，粗糙度值应小。
第一节 概 述
一、表面粗糙度的概念
1、表面粗糙度：指加工表面上具有的较小间距和峰谷所组成的微 观几何形状误差
2、表面粗糙度形成的原因： 1）加工过程中的刀痕 2）切屑分离时的塑性变形 3）刀具与已加工表面间的摩擦 4）工艺系统的高频振动
二、表面粗糙度对零件使用性能的影响
1、对摩擦和磨损的影响：表面粗糙度大 磨损大 寿命低
表面粗糙度的符号、 二、 表面粗糙度的符号、代号在图样上的标注
位置：标在可见轮廓线、尺寸界线上，及其延长线上 方向：符号尖端从材料外指向材料里
三、小结 1、表面粗糙度的概念 、 2、基本术语及评定参数 、 3 、表面粗糙度的选用 4、表面粗糙度的标注 、
第五节 表面粗糙度的测量
一、比较法
将被测量表面与标有一定数值的粗糙度样板比较来确定被测表 面 粗糙度数值的方法。 比较时可以采用的方法: Ra > 1.6µm 时 目测 Ra1.6~Ra0.4µm 时用 放大镜 Ra < 0.4µm 时用比较显微镜 注：比较时要求样板的加工方法，加工纹理，加工方 向，材料与被测零件表面相同。 特点：该方法测量简便，使用于车间现场测量，常用于 中等或较粗糙表面的测量。
三、表面粗糙轮廓的评定参数
1、高度特性参数----主参数 （1） 轮廓算术平均偏差Ra:在一个取样长度内，被测实际轮廓上各点 至基准线的距离 的绝对值的算术平均值。
特点；能客观地反映表面微观几何形状的特
基准线
表面微观轮廓的高度
（2） 轮廓最大高度Rz：在一个取样长度内，实际轮廓的峰顶线至谷 低线之间的距离。 特点：所反映表面微观几何形状特征更不全面，但测量十分简便， 弥补了Ｒa、Ｒz不能测量极小面积的不足。
2、 对配合性质的影响：表面粗糙度影响配合性质的稳定性 3、 对疲劳强度的影响：表面越粗糙，疲劳强度越低 4、 对接触刚度的影响：表面越粗糙，接触刚度越低 5、 对耐腐蚀性能的影响：粗糙的表面易造成表面锈蚀
3505-2000） 第二节 表面粗糙度的评定（GB/T 3505-2000）
一、取样长度和评定长度
第四节 表面粗第糙度的符号代号及其注法
一、 表面粗糙度的符号、代号 表面粗糙度的符号、 1、 符号：
：用任何方法获得表面 ：用去除材料方法获得表面 ：用不去除材料方法获得表面
2、 代号：
a、主参数允许值； b、加工方法； c、取样长度； d、加工纹理方向； e、加工余量； f、间距参数。 用去除材料方法获得表面，Ｒa的最大允许值为３.２µm 用去除材料方法获得表面，Ｒz的最大允许值为１.６ µ m 用去除材料方法获得表面，Ｒa的最大允许值为３.２ µ m Ｒy的最大允许值为１２.５ µ m
基准线
表面微观轮廓的高度 轮廓峰顶线 2-轮廓峰底线
2、间距特征：形状特征参数-----附加参数 轮廓单元：轮廓峰与相邻轮廓谷的组合 轮廓单元宽度Xsi：中线与各个轮廓单元相交线段的长度 轮廓单元平均宽度RSm：一个取样长度lr内所有轮廓单元宽度的平均值
第三节 表面粗糙度的选用
一、评定参数的选用
1、取样长度lr：用来判别具有表面粗糙度特征的 一段基 准线长度。 目的：限制、减弱几何形状误差及表面粗糙度对 测量结果的影响。 2、评定长度ln：评定表面粗糙度时所必须的一段长度。 一 般Ln=5L
二、表面粗糙度轮廓的中线
中线(Mean Line):具有几何轮廓形状并划分轮廓的基准线。 1、轮廓的最小二乘中线 用标称形式的线穿过原始轮廓，按最小二乘法拟合所 确定的直线。 在一个取样长度lr范围内，最小二乘中线使轮廓上各点到 该线的距离的平方和为最小。 2、轮廓的算术平均中线 轮廓算术平均中线使划分的轮廓的上半部分面积等于 下半部分面积。
第五章 表面粗糙度及其检测
目的要求： 目的要求： 通过本章的学习掌握表面粗糙度的标注及计算方 理解与尺寸和形位精度的相互关系。 法，理解与尺寸和形位精度的相互关系。 重点： 重点： 1、表面粗糙度的高度特征参数的意义及计算方法； 、表面粗糙度的高度特征参数的意义及计算方法； 2、表面粗糙度评定参数的选择； 、表面粗糙度评定参数的选择； 3、表面粗糙度的符号及标注方法； 、表面粗糙度的符号及标注方法； 4、表面粗糙度的检测； 、表面粗糙度的检测； 难点： 难点： 表面粗糙度的检测
二、光切法 双管显微镜测量表面粗糙度，可用作Ry与Rz参数 评定，测量范围0.5~50µm。 小结： 三、小结： 1. 掌握表面粗糙度的标注方法 2. 了解表面粗糙度的测量方法
二、评定参数值的选用
原则：在满足功能要求的前提下，尽量选用大的参数值。 方法：采用类比法选择 类比法选择表面粗糙度参数值时,可先根据经验统计资料初步选定 表面粗糙度参数值,然后再对比工作条件作适当调整。 调整时应考虑的 因素： 1) 同一零件上，工作表面的粗糙度值应比非工作表面小。 2) 摩擦表面的粗糙度值应比非摩擦面小。 3) 运动速度高，单位面积压力大的表面数值要小。 4) 配合性质要求越稳定，数值应小。同一公差等级轴的表面粗糙 度值应比孔的数值小。 5) 表面粗糙度数值与尺寸、形位公差协调。 6) 防腐性、密封性要求高、外表美观的表面，粗糙度值应小。
第一节 概 述
一、表面粗糙度的概念
1、表面粗糙度：指加工表面上具有的较小间距和峰谷所组成的微 观几何形状误差
2、表面粗糙度形成的原因： 1）加工过程中的刀痕 2）切屑分离时的塑性变形 3）刀具与已加工表面间的摩擦 4）工艺系统的高频振动
二、表面粗糙度对零件使用性能的影响
1、对摩擦和磨损的影响：表面粗糙度大 磨损大 寿命低
表面粗糙度的符号、 二、 表面粗糙度的符号、代号在图样上的标注
位置：标在可见轮廓线、尺寸界线上，及其延长线上 方向：符号尖端从材料外指向材料里
三、小结 1、表面粗糙度的概念 、 2、基本术语及评定参数 、 3 、表面粗糙度的选用 4、表面粗糙度的标注 、
第五节 表面粗糙度的测量
一、比较法
将被测量表面与标有一定数值的粗糙度样板比较来确定被测表 面 粗糙度数值的方法。 比较时可以采用的方法: Ra > 1.6µm 时 目测 Ra1.6~Ra0.4µm 时用 放大镜 Ra < 0.4µm 时用比较显微镜 注：比较时要求样板的加工方法，加工纹理，加工方 向，材料与被测零件表面相同。 特点：该方法测量简便，使用于车间现场测量，常用于 中等或较粗糙表面的测量。
三、表面粗糙轮廓的评定参数
1、高度特性参数----主参数 （1） 轮廓算术平均偏差Ra:在一个取样长度内，被测实际轮廓上各点 至基准线的距离 的绝对值的算术平均值。
特点；能客观地反映表面微观几何形状的特
基准线
表面微观轮廓的高度
（2） 轮廓最大高度Rz：在一个取样长度内，实际轮廓的峰顶线至谷 低线之间的距离。 特点：所反映表面微观几何形状特征更不全面，但测量十分简便， 弥补了Ｒa、Ｒz不能测量极小面积的不足。
2、 对配合性质的影响：表面粗糙度影响配合性质的稳定性 3、 对疲劳强度的影响：表面越粗糙，疲劳强度越低 4、 对接触刚度的影响：表面越粗糙，接触刚度越低 5、 对耐腐蚀性能的影响：粗糙的表面易造成表面锈蚀
3505-2000） 第二节 表面粗糙度的评定（GB/T 3505-2000）
一、取样长度和评定长度
第四节 表面粗第糙度的符号代号及其注法
一、 表面粗糙度的符号、代号 表面粗糙度的符号、 1、 符号：
：用任何方法获得表面 ：用去除材料方法获得表面 ：用不去除材料方法获得表面
2、 代号：
a、主参数允许值； b、加工方法； c、取样长度； d、加工纹理方向； e、加工余量； f、间距参数。 用去除材料方法获得表面，Ｒa的最大允许值为３.２µm 用去除材料方法获得表面，Ｒz的最大允许值为１.６ µ m 用去除材料方法获得表面，Ｒa的最大允许值为３.２ µ m Ｒy的最大允许值为１２.５ µ m
基准线
表面微观轮廓的高度 轮廓峰顶线 2-轮廓峰底线
2、间距特征：形状特征参数-----附加参数 轮廓单元：轮廓峰与相邻轮廓谷的组合 轮廓单元宽度Xsi：中线与各个轮廓单元相交线段的长度 轮廓单元平均宽度RSm：一个取样长度lr内所有轮廓单元宽度的平均值
第三节 表面粗糙度的选用
一、评定参数的选用
1、取样长度lr：用来判别具有表面粗糙度特征的 一段基 准线长度。 目的：限制、减弱几何形状误差及表面粗糙度对 测量结果的影响。 2、评定长度ln：评定表面粗糙度时所必须的一段长度。 一 般Ln=5L
二、表面粗糙度轮廓的中线
中线(Mean Line):具有几何轮廓形状并划分轮廓的基准线。 1、轮廓的最小二乘中线 用标称形式的线穿过原始轮廓，按最小二乘法拟合所 确定的直线。 在一个取样长度lr范围内，最小二乘中线使轮廓上各点到 该线的距离的平方和为最小。 2、轮廓的算术平均中线 轮廓算术平均中线使划分的轮廓的上半部分面积等于 下半部分面积。
第五章 表面粗糙度及其检测
目的要求： 目的要求： 通过本章的学习掌握表面粗糙度的标注及计算方 理解与尺寸和形位精度的相互关系。 法，理解与尺寸和形位精度的相互关系。 重点： 重点： 1、表面粗糙度的高度特征参数的意义及计算方法； 、表面粗糙度的高度特征参数的意义及计算方法； 2、表面粗糙度评定参数的选择； 、表面粗糙度评定参数的选择； 3、表面粗糙度的符号及标注方法； 、表面粗糙度的符号及标注方法； 4、表面粗糙度的检测； 、表面粗糙度的检测； 难点： 难点： 表面粗糙度的检测
二、光切法 双管显微镜测量表面粗糙度，可用作Ry与Rz参数 评定，测量范围0.5~50µm。 小结： 三、小结： 1. 掌握表面粗糙度的标注方法 2. 了解表面粗糙度的测量方法