表面粗糙度误差的测量与检验
第5章表面粗糙度及检测
对附加评定参数Rsm和Rmr（c），一般不能作为独立参数选用，只 有少数零件的重要表面且有特殊功能要求时才附加选用。Rsm主要在对 涂漆性能有要求时，以及冲压成形时对抗裂纹、抗振、抗腐蚀、减小流 体流动摩擦阻力等有要求时选用。支承长度率Rmr（c）主要在对耐磨性、 接触刚度选用
i 1
（2）轮廓算术平均中线：
表面粗糙度的评定参数及标注
在取样长度L内，由中线至轮廓上、下两边的面积等。这条 中线就叫轮廓算术平均中线，应用很广。
F1 F2 F2n1 F2 F4 F2n
表面粗糙度的评定参数及标注
二 . 评定参数及数值
国家标准GB/T 3505-2009规定的评定表面粗糙度的参数有幅度参数、间距 参数、混合参数以及曲线和相关参数等四类。 。
表面粗糙度的标注
表面粗糙度的标注
在零件图上，表面粗糙度代号周围一般只标注幅度参数Ra或Rz的符 号和允许值。 当要求在表面粗糙度参数的所有实测值中超过规定值的个数少于总 数的16%时，应在图样上标注表面粗糙度的上限值或下限值；当要求在 表面粗糙度的所有实测值中不得超过规定值时，应在图样上标注表面粗 糙度的最大值或最小值。
（5）在确定表面粗糙度参数值时，应注意它与尺寸公差和几何公差的协调。尺 寸公差值和几何公差值越小，表面粗糙度的Ra或Rz值应越小，同一公差等级时， 轴的表面粗糙度Ra或Rz值应比孔小。 （6）要求防腐蚀、密封性能好或外表美观表面的表面粗糙度要求应较高。 （7）凡有关标准已对表面粗糙度要求作出规定（如与滚动轴承配合的轴颈和外 壳孔的表面粗糙度）时，则应按相关规定确定表面粗糙度参数值。
表面粗糙度的评定参数及标注
4.曲线和相关参数
Rmr（c）的大小反映了轮廓表面峰谷的形状，同样水平位置下 Rmr（c）值越大，表面实体材料越长，接触刚度和耐磨性越好。如图 5-8所示，图5-8a比图5-8b的接触刚度和耐磨性好。
粗糙度检测方法及评定【干货技巧】
以下为表面粗糙度的评定及测量方法：一、表面粗糙度的概念表面粗糙度是指加工表面具有的较小间距和微小峰谷的不平度。
其两波峰或两波谷之间的距离（波距）很小（在1mm以下），它属于微观几何形状误差。
具体指微小峰谷Z高低程度和间距S状况。
一般按S分：S＜1mm 为表面粗糙度；1≤S≤10mm为波纹度；S＞10mm为f 形状。
•二、VDI3400、Ra、Rmax对照表国家标准规定常用三个指标来评定表面粗糙度（单位为μm）：轮廓的平均算术偏差Ra、不平度平均高度Rz和最大高度Ry。
在实际生产中多用Ra指标。
轮廓的最大微观高度偏差Ry在日本等国常用Rmax符号来表示，欧美常用VDI指标。
下面为VDI3400、Ra、Rmax 对照表。
三、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，例如加工过程中刀具与零件表面间的摩擦、切屑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、电加工的放电凹坑等。
由于加工方法和工件材料的不同，被加工表面留下痕迹的深浅、疏密、形状和纹理都有差别。
四、表面粗糙度对零件的影响主要表现影响耐磨性。
表面越粗糙，配合表面间的有效接触面积越小，压强越大，摩擦阻力越大，磨损就越快。
影响配合的稳定性。
对间隙配合来说，表面越粗糙，就越易磨损，使工作过程中间隙逐渐增大；对过盈配合来说，由于装配时将微观凸峰挤平，减小了实际有效过盈，降低了连接强度。
影响疲劳强度。
粗糙零件的表面存在较大的波谷，它们像尖角缺口和裂纹一样，对应力集中很敏感，从而影响零件的疲劳强度。
影响耐腐蚀性。
粗糙的零件表面，易使腐蚀性气体或液体通过表面的微观凹谷渗入到金属内层，造成表面腐蚀。
影响密封性。
粗糙的表面之间无法严密地贴合，气体或液体通过接触面间的缝隙渗漏。
影响接触刚度。
接触刚度是零件结合面在外力作用下，抵抗接触变形的能力。
机器的刚度在很大程度上取决于各零件之间的接触刚度。
影响测量精度。
零件被测表面和测量工具测量面的表面粗糙度都会直接影响测量的精度，尤其是在精密测量时。
表面粗糙度与测量
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1.2.2表面粗糙度的主要评定参数 (GB/T 1031—95)
▪ 2.微观不平度十点高度Rz
• 微观不平度十点高度Rz是指在取样长度l内，选取 5个最大的轮廓峰高的平均值与5个最大的轮廓谷 深的平均值之和，如图所示。Rz值越大时，表面 越粗糙。因测点少，Rz值不能充分反映表面微观 几何形状的特性，但轮廓峰高和轮廓谷深易用光 学显微镜测量，再加上计算方便，所以应用较多 。
• 3.轮廓中线
• 轮廓中线是指评定表面粗糙度参数值大小的一条基准线 。轮廓中线有以下两种。
▪ （1）轮廓的最小二乘中线
• 轮廓的最小二乘中线是指根据实际轮廓用最小二乘法来 确定的基准线，即在取样长度内，使轮廓上各点至一条 假想线的距离hi的平方和为最。
▪ （2）轮廓的算术平均中线
• 轮廓的算术平均中线是指在取样长度内，由一条假想线 将实际轮廓分成上下两部分，并使上下部分的面积相等 ，这条假想线就是算术平均中线，如图6.4所示。
▪ （2）表面粗糙度样块的使用方法
• 1）要求表面粗糙度样块的形状、材料、加工方法、加工纹理与被测工 件相同。
• 2）注意将表面粗糙度样块与被测工件放在同一自然条件下（光线、温 度、湿度等）进行比较。
• 3）通过观察、手触摸的感觉来判断是否合格，触摸时手的移动方向应 与加工纹理相垂直。
• 4）Ra值在1.6μm以上时，应借助5倍以上的放大镜进行观察。
▪ 1.对配合性能的影响 ▪ 2.对耐磨性的影响 ▪ 3.对工作精度的影响 ▪ 4.对抗疲劳强度的影响 ▪ 5.对抗腐蚀性的影响 ▪ 6.对零件其他性能的影响
表面粗糙度的测量
光切法测量原理为从光源发出的光线经聚光镜和狭缝形成一束扁 平光带，通过物镜组以45°方向投射在被测表面上。由于被测表面上 存在微观不平的峰谷，被具有平直边缘的狭缝像的亮带照亮后，表面 的波峰在S点产生反射，波谷在S′点产生反射，在与被测表面成另一 个45°方向经物镜放大后反射到目镜分划板上。从目镜中可以看到被 测表面实际轮廓的影像各自成像在分划板的a和a′处，若两点之间的 距离为N，用目镜上的测微百分表测出轮廓影像的高度N，根据物镜组 的放大倍数K，即可算出被测轮廓的实际高度h。
公差配合与要进行尺寸和形位误差的 测量，还要进行表面粗糙度的测量。其测量方法很多，下面 仅介绍几种常见的测量方法。 一、比较法
比较法是将被测表面与表面粗糙度样块相比较来判断工 件表面粗糙度是否合格的检验方法。
表面粗糙度样块的材料、加工方法和加工纹理方向最好 与被测工件相同，这样有利于比较，提高判断的准确性。另 外，也可以从生产的零件中选择样品，经精密仪器检定后， 作为标准样板使用。
公差配合与测量技术
用样板比较时，可以用肉眼判断，也可以用手触摸感觉， 为了提高比较的准确性，还可以借助放大镜和比较显微镜。 这种测量方法简便易行，适于在车间现场使用，常用于评定 中等或较粗糙的表面。 二、光切法
光切法就是利用“光切原理”来测量零件表面的粗糙度； 工厂中常用的光切显微镜（又称为双管显微镜），就是根 据光切原理制成的测量粗糙度仪器。
光切显微镜
三、针描法 针描法的工作原理是利用金刚石触针在被测表面上等速
缓慢移动，由于实际轮廓的微观起伏，迫使触针上下移动， 该微量移动通过传感器转换成电信号，并经过放大和处理得 到被测参数的相关数值。按照针描法原理测量表面粗糙度的 常用量仪有电动轮廓仪。
实验三表面粗糙度测量
实验三 表面粗糙度测量实验 3— 1用双管显微镜测量表面粗糙度一、实验目的1. 了解用双管显微镜测量表面粗糙度的原理和方法。
2. 加深对粗糙度评定参数轮廓最大高度Rz 的理解。
二、实验内容用双管显微镜测量表面粗糙度的Rz 值。
三、测量原理及计量器具说明参看图 1，轮廓最大高度 Rz 是指在取样长度 lr 内，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 。
即Rz = Rp + Rvp 12p 34p5p 6ZZpZpZZZzv 45R3Zvv 6v 1 v 2ZvZZ ZZ中线lr图 1图 2双管显微镜能测量 80~1μ m 的粗糙度，用参数 Rz 来评定。
双管显微镜的外形如图 2 所示。
它由底座 1、工作台 2、观察光管 3、投射光管 11、支臂 7 和立柱 8 等几部分组成。
双管显微镜是利用光切原理来测量表面粗糙度的，如图3 所示。
被测表面为 P 1、 P 2 阶 梯表面，当一平行光束从 450方向投射到阶梯表面上时，就被折成 S 1 2和 S 两段。
从垂直于 光束的方向上就可在显微镜内看到S 1 2 和 S 2 1 2和 S 两段光带的放大象 S 1 。
同样， S 和S 之间 距离 h 也被放大为 S 1 和 S 2 之间的距离 h 1 。
通过测量和计算， 可求得被测表面的不平度高度 h 。
图 4 为双管显微镜的光学系统图。
由光源 1 发出的光，经聚光镜 2、狭缝 3、物镜 4 以450 方向投射到被测工件表面上。
调整仪器使反射光束进入与投射光管垂直的观察光管内，经物镜 5 成象在目镜分划板上， 通过目镜可观察到凹凸不平的光带 （图 5 b ）。
光带边缘即工件表面上被照亮了的 h 1 的放大轮廓象为 h 1′，测量亮带边缘的宽度 h 1′，可求出被测表面的不平度高度 h 1：h 1 ＝ h 1 cos450＝h 1cos450N式中N —物镜放大倍数。
表面粗糙度计算的误差分析与改进方法研究
表面粗糙度计算的误差分析与改进方法研究表面粗糙度是表面几何形态的一个重要指标，它在制造领域以及质量控制等方面有着广泛的应用。
表面粗糙度的计算是基于表面上小范围内的形态变化量，并且通过不同的计算方法来描述不同尺度下的表面粗糙度。
这篇文章将对表面粗糙度计算的误差分析和改进方法进行探讨。
1. 误差源分析1.1 仪器误差表面粗糙度计算的误差源包括仪器误差和环境噪声干扰。
仪器误差是指表面粗糙度测试设备在测量时所带来的误差。
由于实验仪器精度不同，从而导致表面粗糙度数据的误差大小也不同。
因此，在表面粗糙度测试中，应根据需要选择适当的测量精度和测量设备。
同时，根据实际应用的粗糙度要求，适当控制精度不必要的提高，这样可以有效降低测试成本。
1.2 环境噪声干扰环境噪声干扰是指在表面粗糙度测试过程中，由环境噪声污染信号引起的测量误差。
由于现实环境中存在各种各样的干扰源，例如电磁辐射、机械振动等，从而导致表面粗糙度测试结果的误差。
解决这个问题需要采取一系列措施，如在测试过程中有效隔离干扰源、防止干扰源的信号波形入侵等。
2. 计算方法的误差分析2.1 平均高度Ra的误差分析平均高度Ra是表面粗糙度计算中最常用的指标之一。
计算公式为：Ra=1/n∑|yi-y|其中，yi是预先选择的一条长度为l的参考线，n是样本点数。
平均高度Ra的误差来源于采样点不足或过多。
当采样点过少时，计算得到的结果可能与真实值相差较大，因为样本点不能充分反映表面的实际形态。
相反，当采样点过多时，计算出来的平均值会趋近于真实值，但是计算时间会变长，且样本误差还是存在的。
因此，正确选择采样点数极为重要。
2.2 峰值Rp和谷值Rv的误差分析峰值Rp和谷值Rv是表面粗糙度描述不规则凸凹形态的重要指标。
计算公式为：Rp=max(yi)-yiRv=yi-min(yi)其中，yi是预先选择的一条长度为l的参考线。
峰值Rp和谷值Rv的误差来源于设置计算区域的不同，以及区域内样本点的选择。
表面粗糙度与检测(新国标)
在给定的水平位置C上，轮廓的实体材料长度Ml(C)与评定长度ln的比率。
n
bi
Rm(rc) i1 ln
Ml(C)/ln
C = Rz %
图5.8 轮廓的支承长度率
表面粗糙度评定参数共 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 RSm — 轮廓单元平均宽度 Rmr(c) —轮廓支承长度率
见表5-1。 2.评定长度
评定长度是指评定轮廓表面粗糙度所必须的一段长度，它可以 包括一个或几个取样长度，如图5-2所示。由于被测表面上各处的 表面粗糙度不一定很均匀，在一个取样上往往不能合理反映被测量 表面的粗糙度，所以需要在几个取样长度上分别测量，取其平均值 作为测量结果。
3. 中线—指具有几何轮廓形状并划分轮廓的基准线 轮廓算术平均中线：在取样长度内，划分实际轮廓为上、 下两部分面积相等的线
Z(x)
Z P1
Z Pmax
中线
Rz
Z v1
Z v2
Z vmax
x
lr
最大高度Rz
2. 间距参数
轮廓单元: 一个轮廓峰和相邻轮廓谷的组合。
轮廓单元宽度Xsi: 中线与一个轮廓单元相交线段的长度。
轮廓单元的平均宽度 RSm:
在取样长度lr
内，轮廓单元宽度Xsi的平均值：
RSm
1 m
m i1
Xsi
3. 混合参数（形状参数） 轮廓的支承长度率Rmr(C) —
摩擦面比非摩擦面值小；
参数值的选用 （标准化）
考虑（类比法）、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
表面粗糙度及检测
第六章表面粗糙度及检测第一节概述用任何方法获得的零件表面，都不会绝对的光滑平整，总会存在着由较小间距的峰和谷组成的微观高低不平。
这种加工表面上具有的微观几何形状误差称为表面粗糙度。
它主要是在加工过程中，由于刀具切削后留下的刀痕、切屑分离时的塑性变形、工艺系统中存在高频振动及刀具和零件表面之间的磨擦等原因所形成的。
表面粗糙度对零件的功能要求、使用寿命、可靠性及美观程度均有直接的影响。
为了正确地测量和评定零件表面粗糙度，自从1956年颁布了第一个表面光洁度标准JB 50-56以来，我国对表面粗糙度国家标准已进行了多次修订，现在实施的相关标准主要有GB/T3505-2000《产品几何技术规范（GPS）表面结构轮廓法表面结构的术语、定义及参数》（代替GB/T3505-2000）、GB/T1031-2009《产品几何技术规范（GPS）表面结构轮廓法表面粗糙度参数及其数值》（代替GB/T 1031-1995）、GB/T 10610-2009《产品几何技术规范（GPS）表面结构轮廓法评定表面结构的规则和方法》（代替GB/T 10610-1998）、GB/T131-2006《产品几何技术规范（GPS）技术产品文件中表面结构的表示法》（代替GB/T 131-1993《机械制图表面粗糙度符号、代号及其注法》）、GB/T 6062-2009《产品几何技术规范（GPS）表面结构轮廓法接触（触针）式仪器的标称特性》（代替GB/T 6062-2002）。
本章将对上述标准的主要内容进行介绍。
一、表面粗糙度轮廓的界定物体与周围介质分离的表面称为实际表面。
为了研究零件的表面结构，通常用垂直于零件实际表面的平面与该零件实际表面相交所得到的轮廓作为评估对象。
该轮廓称为表面轮廓，它是一条轮廓曲线，如图6.1所示。
图6.1零件的实际表面与表面轮廓加工以后形成的零件的实际表面一般处于非理想状态，其截面轮廓形状是复杂的，同时存在各种几何形状误差。
表面粗糙度的选择、测量
二、框式水平仪的使用方法
如果零位误差超过许可范围，则需调整水 平仪零位调整机构（调整螺钉或螺母，使零位 误差减小至许可值以内。对于非规定调整的螺 钉，螺母不得随意拧动。调整前水平仪工作面 与平板必须揭擦试干净。调整后螺钉或螺母等 件必须固紧）
三、量块
量块是长度计量的基准，用于调整、校正、检验测 量器具、仪器和精密机床等。与量块附件组合使用 可作为精密划线等工作。
水平仪的分度值是以一米为基长的倾斜 值 ，如需测量长度为L的实际倾斜则可通过 下式进行计算： 实际倾斜值=分度值*L*偏差格数
二、框式水平仪的使用方法
为了避免由于水平仪零位不准引起的测量误 差，因此在使用前必须对水平仪的零位进行校对 或调整。
水平仪零位校对，调整方法：将水平仪放在 基础稳固，大致水平的平板（或机床导轨）上， 待气泡稳定后，在一端如左端读数，且定为零。 再将水平仪调转180度，仍放在平板原来的位置 上，待气泡稳定后，仍在原来一端（左端）读数 A格则 在用比较样块对工件表面进行比较时，所选用的样块和被检查工 件的加工方法必须相同。同时样块的材料、形状、表面色泽等应 尽可能地与被检查工件一致。判断的准则是根据工件加工痕迹的 深浅来决定表面粗糙度是否符合图纸(或工艺)要求。当被检查工 件表面的加工痕迹深浅程度相当或者小于样块工作面加工痕迹深 度时，则被检查工件表面粗糙度一般不大于样块的标记公称值。
一、表面粗糙度样板测量法
用比较样块比对的方法虽简便、快速、经济 实用，但只能定性测量，无法得到表面粗糙 度的定量值。比较法要求检验者具有丰富的 实践经验。因此，比较法用于具有一般而不 是严格要求的表面粗糙度的零件表面。
二、框式水平仪的使用方法
1. 原理
在测量水平时使水平仪工作面紧贴在被测 表面，待气泡完全静止后方可进行读数。
表面粗糙度测量实验综述报告
表面粗糙度测量实验综述报告表面粗糙度测量实验是一种非常常见的物理实验，可以对不同材料表面的粗糙度进行测量和分析，为材料科学研究和工程应用提供重要的参考数据。
本篇综述将从实验目的、原理、常见测量方法、实验流程和常见误差等方面介绍表面粗糙度测量实验。
一、实验目的本次实验旨在学习表面粗糙度的基本概念和测量方法，掌握表面粗糙度测量设备的使用，学会分析表面粗糙度数据，了解表面粗糙度与材料性能的关系，为后续的材料设计和制造提供基础。
二、原理表面粗糙度是指物体表面的起伏和波动程度，通常用Ra作为表面粗糙度的评价指标，用μm或nm作为单位表示。
表面粗糙度的测量原理通常有以下几种：1.触针法：利用微小触针接触被测物体表面，通过测量触针的上下振动情况来推算表面粗糙度。
2.光学法：将光线反射到被测物体表面上，观察反射光斑的形状和大小，根据反射光斑的特征来推算表面粗糙度。
3.电容法：将被测物体和电容板组成电容器，利用电容器的电容值变化来测量表面粗糙度。
4.激光干涉法：使用激光干涉仪测量被测物体表面的形貌，从而推算表面粗糙度。
三、常见测量方法表面粗糙度的测量方法有很多种，常见的有以下几种：1.手持表面粗糙度计：比较简单的一种测量方法，需要手工将设备放置在被测物体表面上，然后读取显示屏上的数据即可。
2.双轨法：利用双轨仪器测量被测物体表面的起伏高度差，从而推算表面粗糙度。
3.滚珠法：将一滚珠从被测物体表面平行滚过，通过滚珠行进的距离和起伏高度之间的关系来推算表面粗糙度。
4.激光测量法：利用激光干涉仪或激光三角法测量被测物体表面形貌，从而推算表面粗糙度。
四、实验流程1.选择合适的表面粗糙度测量仪器和测量方法。
2.准备被测物体，并清洗干净表面。
3.根据测量要求和实验流程进行调校和设置。
4.按照测量方法将设备放置在被测物体表面上，进行测量并记录数据。
5.根据测量结果进行数据分析和处理。
6.根据实验要求撰写实验报告。
五、常见误差表面粗糙度的测量误差很容易产生，主要有以下几个方面：1.设备误差：不同型号和品牌的表面粗糙度测量仪器精度和稳定性不同，会对测量结果产生影响。
双管显微镜测量表面粗糙度实验报告
一、实验目的1.掌握用表面粗糙度显微镜评定工件表面粗糙度的方法；2.加深对表面粗糙度评定参数的理解。
二、实验设备表面粗糙度显微镜，工件。
三、测量原理与计量器具说明表面粗糙度显微镜是以光切法原理，测量和观察机械零件加工表面的微观几何形状误差的。
在不破坏零件表面的条件下测出工件截面轮廓最大高度和沟糟宽度的实际尺寸，此外，还可测量零件表面上个别位置的加工痕迹和破损情况。
此仪器用于测量零件表面轮廓最大高度R2值，其测量范围取决于选用的物镜的放大倍数，通常适用于测量R z等于0.8~63微米的表面粗糙度。
因此种仪器只能对外表面进行测量，除对金属进行测量外，也可对纸张、木材和人工材料进行测量。
仪器的主要性能如表1：仪器的外形及各部分功能如图1、2所示。
基座（1）上装有立柱（2）。
显微镜的主体通过横臂（3）和立柱联结，转动手轮（4）将横臂（3）沿立柱（2）上下移动。
此时，显微镜进行粗调焦，并用旋手（5）将横臂紧固在立柱上，显微镜的光学系统压缩在一个封闭的壳体（16）内，在壳上装有可替换的物镜组（1 2）（它们插在滑板上用手柄（7）固紧，测微目镜（11）、照明灯（8）及摄影装置的插座（9）等。
微调手轮（6）用于显微镜的精细调焦。
仪器的摄影装置（10）装在（9）处，可与测量目镜（11）并用。
摄影时，只须将手轮（20）转向摄影部位即可。
为了减少摄影时外界的影响，摄影时宜用象机上的快线（13）进行。
仪器的座标工作台（18），利用手轮（14）可对工件进行座标测量与调整；松开旋手（15），可放在仪器工作台上的V型块（17）上进行测量。
如被测零件较大，不能安放在仪器的工作台上，则可放松旋手（5），将显微镜主体旋转到仪器的两侧，或背面进行测量。
图1 图2用表面粗糙度显微镜测轮廓最大高度R z值是利用光切法，其原理如图3所示：图3狭缝被光源发出的光线照射后，通过物镜发出一束光带以倾斜45°方向照射在被测量的工作表面上。
表面粗糙度及检测
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（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 ?
表面粗糙度与检测
3、绘制元件引脚
执行菜单命令Place→Pins，可将编辑模式 切换到放置引脚模式。此时鼠标指针旁边会多出 一个大十字符号及一条短线，可如下图所示按顺 序放置8根引脚。
在放置引脚时可以按Space键使其旋转到所 需角度。
4、编辑管脚
双击所要编辑的引脚，或者先选中该引脚， 然后单击鼠标右键，从快捷菜单中选取 Properties命令，进入“引脚属性”对话框，如 下图所示，在对话框中对引脚进行属性修改。
• 一、基本术语 • １.取样长度ｌｒ • 测量或评定表面粗糙度时所规定的一段基准长度称为取样长度. 用ｌ
ｒ 表示. 它至少包图５ －２ 取样长度和评定长度含５ 个以上轮廓 峰和谷. 如图５ － ２所示.
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第二节 表面粗糙度的评定
• 规定取样长度的目的在于限制和减弱其他几何形状误差. 特别是表面 波度对测量的影响. 表面越粗糙. 取样长度应越大.
• ２. 评定长度ｌｎ • 由于零件表面粗糙度的不均匀性. • 各处有一定差异. 为了合理地反映表面粗糙度特征. 在测量和评定时所
规定的一段最小长度称为评定长度. 用ｌｎ 表示.评定长度可包含一个 或几个取样长度. 如图５ －２ 所示. 一般情况下. 取ｌｎ ＝５ｌｒ. 如 被测表面均匀性较好. 可选用小于５ｌｒ 的评定长度. 若均匀性较差. 可选用大于５ｌｒ 的评定长度.
它们又同时叠加在同一表面轮廓上. 因此. 在测量评定三类轮廓上的参 数时. 必须先将表面轮廓在特定仪器上进行滤波. 以便分离获得所需波 长范围的轮廓. 这种可将轮廓分成长波和短波成分的仪器称为轮廓滤 波器.
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第二节 表面粗糙度的评定
• (２) 传输带 • 由两个不同截止波长的滤波器分离获得的轮廓波长范围则称为传输带.
表面粗糙度测量
干涉条纹的弯曲。相应部位峰、谷的高度差 h 与干涉条纹弯曲量 a 和干涉条纹间距 b 有关（如图 3-10b
所示），其关系式为：
h= a×λ b2
式中：λ 为测量中的光波波长。本实验就利用测量干涉条纹弯曲量 a 和干涉条纹间距 b 来确定 R z 值
3
和 R y 值。
2. 测量步骤 （1）调整仪器 a 开亮灯泡，转动手柄 10 和 6（见图 3-6），使图 3-6 中的遮光
目镜的固紧螺钉，转动测微目镜，使其中的十字线的水平线与光带轮廓中线（估计方向）平行，锁 紧螺钉，然后转动测微目镜测微器上的刻度套筒，使十字线的水平线在光带最清晰的一边。在取样
长度 l 范围内，，找出 5 个最高峰点和 5 个
最低谷点，并分别用十字线的水平线与之
相切，如图 3-4 所示。读出十个读数 a 1、a 2、 a 3…… a 12,填入表 3-3，并按下式计算出 10
1～0.03 um 表面粗糙度的 R z 值和 R y 值。
a)
b)
图 3-6 6JA 型干涉显微镜的外形图
6JA 型干涉显微镜的外形图如图 3-6 所示。该仪器的
光学系统图如图 3-7 所示，由光源 1 发出的光束，通过聚
光镜 2、4、8（3 是滤色片），经分光镜 9 分成两束。其中
一束经补偿板 10、物镜 11 至被测表面 18 再经 原光路
h 松开图 2-10 中螺母 1b，转动测微目镜 1，使视场中十字线之一与干涉条纹平行，然后拧紧螺
母，此时即可进行具体的测量工作。
（2）测量方法。
在此仪器上，表面粗糙度可以用两种方法测量。
第一种用测微目镜测量：
a 转动测微目镜中与干涉条纹平
行的十字线中的一条线，对准一条干涉
表面粗糙度误差的测量与检验
《机械零件测量与检验》表面粗糙度误差的测量与检验——电子教案数控技术专业名师课堂资源开发小组2016年2月项目四：零件表面粗糙度误差的测量与检验请对矩形花键套零件的表面粗糙度进行检测。
如图13-1图13-1 矩形花键套一、零件表面粗糙度的分析外图13-1为矩形花键套，从零件图样分析可得，该零件表面粗糙度要求较高的有770js圆柱面Ra1.6，其次为Ra3.2,其余为Ra6.3.。
表面粗糙度的相关专业术语及知识点零件的表面结构原于产品几何技术规范（GPS），其几何特征只能用微米(um)级的参数来描述，通常要用光学量仪才能确定其精度等级。
表面结构含粗糙度轮廓、波纹度轮廓和原始轮廓三个方面的内容，国家标准规定采用轮廓法确定相应的参数。
表面结构的粗糙度感觉零件的加工、检验中使用较普遍，是本章节重点介绍的内容。
1、表面结构国家标准国家标准规定用轮廓法确定表面结构（粗糙度、波纹度和原始轮廓），对有关术语、定义、参数和表面结构的标注作出了明晰的规范。
现行使用的国家标准有：GB/T 3503-2009、GB/T 1031-2009和GB/T 131-2006。
GB/T 3503-2009 产品几何技术规范（GPS）表面结构轮廓法术语、定义及表面结构参数。
代替GB/T 3505-1983、GB/T 3505-2000。
GB/T 1031-2009 产品几何技术规范（GPS) 表面结构轮廓法表面粗糙度参数及其数值。
代替GB/T 1031-1995。
现行国家标准对原标准中的一些参数、代号作出修改，例如：将“轮廓最大高度”参数代号“Ry”改成为“Rz”；“轮廓微观不平度的平均间距”参数代号“Sm”改为“Rsm”；“取样长度”代号由“L”改为“Lr”。
GB/T 131-2006 产品几何技术规范(GPS) 技术产品文件中表面结构的表示法代替了GB/T 131-1993。
2、表面粗糙度1）实际轮廓实际轮廓是指一个平面与表面相交所得的轮廓线，称为表面轮廓。
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《机械零件测量与检验》
表面粗糙度误差的测量与检验——电子教案
数控技术专业
名师课堂资源开发小组
2016年2月
项目四：零件表面粗糙度误差的测量与检验
请对矩形花键套零件的表面粗糙度进行检测。
如图13-1
图13-1 矩形花键套
一、零件表面粗糙度的分析
外图13-1为矩形花键套，从零件图样分析可得，该零件表面粗糙度要求较高的有7
70js
圆柱面Ra1.6，其次为Ra3.2,其余为Ra6.3.。
表面粗糙度的相关专业术语及知识点
零件的表面结构原于产品几何技术规范（GPS），其几何特征只能用微米(um)级的参数来描述，通常要用光学量仪才能确定其精度等级。
表面结构含粗糙度轮廓、波纹度轮廓和原始轮廓三个方面的内容，国家标准规定采用轮廓法确定相应的参数。
表面结构的粗糙度感觉零件的加工、检验中使用较普遍，是本章节重点介绍的内容。
1、表面结构国家标准
国家标准规定用轮廓法确定表面结构（粗糙度、波纹度和原始轮廓），对有关术语、定义、参数和表面结构的标注作出了明晰的规范。
现行使用的国家标准有：GB/T 3503-2009、GB/T 1031-2009和GB/T 131-2006。
GB/T 3503-2009 产品几何技术规范（GPS）表面结构轮廓法术语、定义及表面结构参数。
代替GB/T 3505-1983、GB/T 3505-2000。
GB/T 1031-2009 产品几何技术规范（GPS) 表面结构轮廓法表面粗糙度参数及其数值。
代替GB/T 1031-1995。
现行国家标准对原标准中的一些参数、代号作出修改，例如：将“轮廓最大高度”参数代号“Ry”改成为“Rz”；“轮廓微观不平度的平均间距”参数代号“Sm”改为“Rsm”；“取样长度”代号由“L”改为“Lr”。
GB/T 131-2006 产品几何技术规范(GPS) 技术产品文件中表面结构的表示法代替了GB/T 131-1993。
2、表面粗糙度
1）实际轮廓
实际轮廓是指一个平面与表面相交所得的轮廓线，称为表面轮廓。
如图13-2所示。
图13-2 实际轮廓
评定表面结构时，通常按轮廓上波长的大小将表面轮廓误差分成三类：波长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。
零件实
际轮廓的几何误差如图13-3所示。
（a)
(b)
(c)
（d）
图13-3 实际轮廓的几何误差
(a)表面粗糙度轮廓（b）波纹度轮廓（c）形状误差轮廓（d）截面轮廓
2）评定表面粗糙度的基本术语
（1）取样长度Lr
在X轴方向判别被评定轮廓不规则特征的长度。
即用于评定具有表面粗糙度时所取的一段基准长度。
Ra参数值与取样长度Lr值的对应关系。
见表13-1所示。
表13-1 Ra参数值与取样长度Lr值的对应关系
（2）评定长度Ln
评定长度是评定轮廓表面粗糙度所必需的一段长度。
一般包含一个或几个取样长度在内，如取标准评定长度ln＝5lr。
若被测表面比较均匀，可选ln＜5lr；若均匀性差，可选ln ＞5lr。
（3）轮廓中线
用以评定表面粗糙度参数值大小的一条参考线称为轮廓中线（在一个取样长度Lr之内）。
轮廓中线可以是最小二乘中线（如图13-4所示）或算术平均中线（如图13-5所示），视具体的评定参数而定。
图13-4 轮廓最小二乘中线
图13-5 轮廓算术平均中线
3）表面粗糙度评定参数
（1）轮廓算术平均偏差Ra（如图13-6所示）
在一个取样长度lr范围内，被评定轮廓上各点至轮廓中线的纵坐标值的绝对值的算术平均值，即
图13-6 轮廓算术平均偏差Ra
（2）轮廓最大高度Rz （图13-7）
轮廓最大高度Rz 是指取样长度Lr范围内，轮廓峰顶线Zpmax与轮廓谷底线Zpmax间的最大距离，即 Rz = Zpmax + Zvmax
图13-7 轮廓最大高度Rz
（3）轮廓单元的平均宽度RSm
一个轮廓峰与相邻的轮廓谷的组合叫做轮廓单元，在一个取样长度lr 范围内，轮廓单元相交线段的宽度（轮廓的宽度Xs ）的平均值RSm ，即为
4）表面粗糙度的选用（见表13-2所示)
表13-2 表面粗糙度的表面特征、加工方法及应用
∑==m
i si
X m RSm 1
1
轴和孔的表面粗糙度参数推荐值见表13-3
表13-3 轴和孔的表面粗糙度参数推荐值5）表面粗糙度的标注
（1）表面粗糙度的符号表面粗糙度符号、代号及意义见表13-4
表13-4 表面粗糙度符号、代号及意义
表13-5 表面粗糙度画法与标注示例
3）不同表面粗糙度的外观情况
表13-6 不同表面粗糙度的外观情况
4）各种加工方法所能达到的表面粗糙度
表13-7 各种加工方法所能达到的表面粗糙度
二、选用计量器具
根据零件表面粗糙度要求，可选择以下计量器具进行测量检验：
零件名称序号检测项目量具类别量具名称数量备注
矩形花键套1Ra1.6，3.2，6.3 量仪+样板
表面粗糙度仪（表面
粗糙度样板）
1套
相关技术测量知识1、计量器具选用
表13-8 表面粗糙度的检测方法、适用范围及说明
如图13-6所示相应计量器具
图13-6（a)表面粗糙度样板
图13-3
图13-6b 便携式表面光洁度仪
图13-6c 粗糙度仪
三、零件表面粗糙度的测量与检验
1、矩形花键套位置误差检测表(单件)：
注：1、评定结果：合格为OK,不合格为NG,重修为CG,特采为TG ； 零件
图号 检测项目
实测值 评定结果 检测者 备注
0.03 OK 刘四 0.02 OK。