第3章 表面粗糙度及检测
互换性与技术测量(第三章 几何公差及检测)
对称度
控制被测提取（实际）轴线的中心平面（或轴线）对基准中心平面（或轴线）的共 面（或共线）性误差。
位置度 控制被测要素（点、线、面）的实际位置对其理论正确位 置的变动量。理论正确位置由基准和理论正确尺寸确定。
基准：三基面体系
三基面体系 a)三基面体系的基准符号及框格字母标注 b)三基面体系的坐标解释
单一要素
该要素对其它要素不存在功能关系，仅对其本身给出形状 公差的要素。 关联要素 该要素对其它要素存在功能关系，即规定位置公差的要素。
第二节 几何公差在图样上的标注方法
在技术图样中一般都应用符号标注。 若无法用符号标注，或用符号标注很繁琐时， 可在技术要求中用文字说明或列表注明。 进行几何公差标注时，应绘制公差框格，注明 几何公差数值，并使用有关符号。
线轮廓度
理论正确尺寸：用以确定被测要素的理想形状、方向、位置的尺寸。它 仅表达设计时对被测要素的理想要求，故该尺寸不附带公差，而由形位公差
来控制该要素的形状、方向和位置。
面轮廓度
三、定向公差
定向公差是指被测关联要素的实际方向对其理论 正确方向的允许变动量，而理论正确方向则由基准确 定。
平行度 当两要素互相平行时，用平行度公差控制被测要素对基准 的方向误差。
图4.4
（3）在多个同类要素上有同一项公差要求
第三节
几何公差带：
几何公差带
用来限制被测提取（实际）要素变动的区域，
零件提取（实际）要素在该区域内为合格。
一、形状公差 是指单一提取（实际）要素形状的允许变动量。 公差带构成要素：
公差带形状——由各个公差项目特征决定。
公差带大小——由公差带宽度或直径决定。
① 单一基准是由单个要素建立的基准，用一个大写 字母表示，如图4.11（a）所示。 ② 公共基准是由两个要素建立的一个组合基准，用 中间加连字符“－”的两个大写字母表示，如图4.11（b） 所示。 ③ 多基准是由两个或三个基准建立的基准体系，表 示基准的大写字母按基准的优先顺序自左至右填写在公差 框格内，如图4.11（c）所示。
第三章--表面粗糙度及检测
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。
表面粗糙度及其检测
3.2.1 表面粗糙度评定参数及其数值
1.术语及定义 (1) 取样长度l(新标准中用lr)： 指在轮廓总的走向上量取的用于测量或评定表面粗糙度所 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。表面越粗糙，取样长度就越大。 (2) 评定长度ln(新标准中用ln)： 在评定或测量表面轮廓时所必须的一段长度。评定长度可 包括一个或多个取样长度。表面不均匀的表面，宜选用较 长的评定长度。通常评定长度一般按5个取样长度来确定。 如下图
第3章 表面粗糙度及检测
图5-7
轮廓单元的宽度
第3章 表面粗糙度及检测
评定参数的选择一般仅选用高度参数，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。 当表面过于粗糙（Ra＞6.3μm）或过于光滑（ Ra ＜ 0.025 μm ）时，可选用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，因为Ra一般采用触针测量。
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，但也不存在确定的函数关系。如机床 的手轮或手柄。 一般情况下，它们之间有一定的对应关系，设形状 公差为T，尺寸公差为IT，它们之间的关系可参照以 下对应关系： 若 T≈0.6 IT，则 Ra≤0.05 IT； Rz≤ 0.2 IT T≈0.4 IT，则 Ra≤0.025 IT； Rz≤ 0.1 IT T≈0.25 IT，则 Ra≤0.012 IT； Rz≤ 0.05 IT T＜0.25 IT，则 Ra≤0.015 T； Rz≤ 0.6 T
20
32 40
表面粗糙度的评定参数
• 选择原则：一般按五个取样长度来确定。 4．轮廓中线m：是评定表面粗糙度数值的基准线。具有几
何轮廓形状与被测表面几何形状一致，并将被测轮廓加 以划分的线。类型有： • （1）最小二乘中线：
使轮廓上各点的轮廓偏转距y（在测量方向上轮廓上 的点至基准线的距离）的平方和为最小的基准线。
准面1相接触，基准面采用光学玻璃制成的平面或圆弧面，并相对被测表面或工作台面定
位，从而使传感器运行的轨迹依赖于这个参考基准面，根据被测表面的外形作直线或某一 曲率的圆弧线运动。这时触针所描绘的将是包括粗糙度、波纹度相形状误差在内的实际表 面轮廓图形。这种方法对拖动传感器运行的驱动机构(导轨)没有严格要求。
Ry y p max yv max
表面粗糙度的三个水平参数： 轮廓微观不平度的平均间距Sm 轮廓单峰平
均间距S 轮廓支承长度率tp
图4-4 表面粗糙度的水平参数
4．轮廓微观不平度的平均间距Sm
❖ 含有一个轮廓峰和相邻轮廓谷的一段中线长度Sm (图4-4），称为轮廓微观不平度间距。
Sm
1 n
直线，寻头
• 上下位移量非常小加固9—14(a)所示。但若轮廓哆距增大PS头的垂盲位移变化亦将随着增大，直到 它完全和触
• 针同步地作上下运动，如图L14(b)．＜c)所示，此时圆弧形导头显然E个适用。
•
由于e6针和导头不可能在表面的同一点上接触(不能同袖)，因此综合其结果*除了幅度变化LJ
外，还取决于
实际轮廓图
横向实际轮廓图
2．取样长度l：用于判别和测量表面粗糙度时所规定的一段基
准线长度。 • 量取方向：它在轮廓总的走向上。 • 目的：限制和削弱表面波度对表面粗糙度测量结果的影响
第3章-表面粗糙度
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）耐磨性 零件表面越粗糙，摩擦系数就越大，二相互运动的零 件表面磨损就越快，即零件的耐磨性差。 2）稳定性 影响到配合性质的稳定性，如对间歇配合，微观不平 度的峰尖在工作中首先被磨损而使间歇增大；对过盈配合， 微观不平度的峰尖在装配时被挤平，实际有效过盈减少， 降低了联结强度。 3）疲劳强度 零件表面越粗糙，微观不平度的凹谷就越深，应力集 中就越严重，在交变应力作用下，零件损坏的可能性就越 大，疲劳强度显著降低。 4）抗腐蚀性 粗糙的表面易使物质附着于微观不平度的凹谷，并渗 入金属内层，造成零件表面锈蚀。
§3-2 表面粗糙度的评定
本节要点： 1、基本术语和定义 2、表面粗糙度评定参数 3、表面粗糙度评定参数及数值的选用
§5-2 表面粗糙度的评定
一、基本术语和定义 1、 实际轮廓：平面与实际表面相交 所得的轮廓线 2 、取样长度L 取样长度是指取具有 表面粗糙度特征的一段基 准线长度，在取样长度范 围内，一般应包含至少5 个轮廓峰和轮廓谷。但取 样长度过长，表面粗糙度 的测量值又会把表面波度 的成分包括进去，所以要 适当。
三、表面粗糙度评定参数及数值的选用 1、评定参数的选择 对大多数表面而言， Ra、 Rz是国标规定必须标注的参数，Ra 较客观地反映表面微观几何形状的特征，国标推荐优先选用，其他 参数如RSm 、Rmr(c)只有在Ra、Rz不能满足零件表面功能要求时才 选用。 （1） 优先选用Ra；（不宜用于太粗或太光的表面） （2） 超精加工表面用Rz； Ra 、Rz联用，常用于控制表面微观裂纹。 2、参数值的选用 表面粗糙度参数值选用的原则是：满足功能要求而顾及经济合 理性，即在满足功能要求的前提下，参数的允许值应尽可能大。参 数已经标准化，设计时应按GB/T 1031—1995规定的参数值系列选取
表面粗糙度几种测量方法和注意事项
表面粗糙度几种测量方法和注意事项作者：付小华来源：《中国科技博览》2012年第35期[摘要]：微观几何形状误差即微小的波谷的高低程度和间距状况称为表面粗糙度。
主要由加工过程中刀具和零件表面间的摩擦、切屑分离时表面金属层的塑性变形以及工艺系统的高频振动等原因形成的。
表面粗糙度有多种测量方法，下面简述几种常用的测量方法。
[关键词]：表面粗糙度测量参数中图分类号：TV221.1 文献标识码：TV 文章编号：1009-914X（2012）35- 0362-01一、表面粗糙度对机器零件使用性能的影响：1、对摩擦和磨损的影响，零件实际表面越粗糙，摩擦系数就越大，两相互运动的表面磨损就越快。
2、对配合性质的影响，表面粗糙度会影响到配合性质的稳定性。
对间隙配合，会因表面微观不平度的峰尖在工作过程中很快磨损而使间隙增大。
对过盈配合，粗糙表面轮廓的峰顶在装配时被挤平，实际有效过盈减小，降低了联接强度。
3、对疲劳强度的影响，表面越粗糙，表面微观不平度的凹谷一般就越深，应力集中就会越严重，零件在交变应力作用下，零件疲劳损坏的可能性就越大，疲劳强度就降低。
4、对接触刚度的影响，表面越粗糙，表面间的实际接触面积就越小，单位面积受力就越大，这就会使峰顶处的局部塑性变形加剧，接触刚度降低，影响机器的工作精度和抗振性。
5、对耐腐蚀性的影响，粗糙的表面易使腐蚀性物质附着于表面的微观凹谷，并渗入到金属内层，造成表面锈蚀。
还影响零件结合面的密封性能、测量精度、零件外形的美观等。
二、表面粗糙度几种测量方法1、比较法测量在技术测量中，用粗糙度样板对比最简单，利用各种机床加工后的样板通过人的视觉或触觉与工件相比较，可得出加工出来的零件表面粗糙度。
对比时，所用的粗糙度样板的材料、形状和加工方法、纹理方向、应尽可能与被测表面相同，这样较能保证测量结果可靠。
比较法多凭眼看手摸，常用于评定低等和中等的粗糙度值，也可借助放大镜、显微镜或专用的粗糙度比较显微镜进行比较。
精度设计与质量控制基础--第3章--表面粗糙度课件(1)
GB 131-93规定： ➢当允许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，应在图中标注表面粗糙度参数的上限值 或下限值； ➢当要求在表面粗糙度参数所有实测值不允许超过规定值时， 应在图样上标注表面粗糙度参数的最大值或最小值。
2、表面粗糙度代号及标注（6）
表面粗糙度标注方法示例
yi
2、微观不平度十点高度Ｒz
定义 在取样长度内，５个最大的轮廓峰高ypi平均值与5个最大轮廓 谷深yvi平均值之和。即：
5
5
ypi yvi
Rz i1
i1
5
3、轮廓最大高度Ｒy
定义： 在取样长度内，轮廓的峰顶线和谷底线之间 的距离。 Ry =︱ypmax︱+︱yvmax︱
Ry
4、轮廓微观不平度平均间距Sm
GB6061-85 轮廓法测量表面粗糙度的仪器-术语；
GB6062-85 轮廓法触针式表面粗糙度测量仪—轮廓记录仪及中级制轮廓计；
GB10610—89 触针式仪器测量表面粗糙度的规则和方法；
GB/T12472—2003 木制件表面粗糙度参数及其数值
§3.2 表面粗糙度GB介绍
一、主要术语及定义
1.取样长度l
二、参数值的确定方法（2）
③ 承受交变载荷的表面及容易引起应力集中的部分，粗糙 度要求高些；
④ 对配合性质有稳定可靠性要求的表面，粗糙度要求应高 些；
⑤ 配合性质相同时，小尺寸比大尺寸、轴比孔的表面粗糙 度要求要高些；
⑥ 对特殊用途的零件，表面粗糙度参数值的选择应按照特 殊要求考虑。
二、参数值的确定方法（3）
Ra μm ≥0.008～0.02 >0.02~0.1 >0.1~2.0 >2.0~10.0 >10.0~80.0
水平表面粗糙度检测办法(初稿)2
水平表面粗糙度检测办法摘要表面粗糙度是指零件表面上具有较小间距和微小峰谷所组成的微观几何形状特征。
它主要是由机械加工形成的（表面粗糙度、表面波纹度、表面缺陷、表面几何形状）,直接影响机械零件的配合性质，表面的耐磨性、抗腐蚀性、疲劳强度、密封性、导热性及使用寿命。
本文对水平表面粗糙度检测办法进行了介绍。
首先，对表面粗糙度的概念，产生原因，以及衡量粗糙度的一些参数进行了说明，并且列举了表面粗糙度的检测程序。
文章着重介绍表面粗糙度的检测方法，列举了样板比较法，光切法，干涉显微镜法，光学触针法，并对每种方法的检测原理，检测步骤及结果分析进行了详细的论述。
文章最后介绍了样板比较法在检测铸铁表面粗糙度的应用以及光切法在动态表面粗糙度检测中的应用。
关键词水平表面粗糙度；样板比较法；光切法；干涉显微镜法；光学触针法The surface roughness detect methodAbstractSurface roughness is the distance between the surface and has a smaller peak which consists of tiny micro-geometry characteristics. It is mainly formed by machining (surface roughness, surface waviness, surface defects, surface geometry), a direct impact on the nature of mechanical components with the surface of the wear resistance, corrosion resistance, fatigue strength, tightness,thermal conductivity and useful life.This paper level surface roughness to detect method were introduced. First of all, on the surface roughness, the concept of causes, and how to measure roughness some parameters were explained, and enumerates the surface roughness of test procedures. This article mainly surface roughness detection methods, lists the example comparison, light intercept method, interference microscope method, optical touch acupuncture, and the detection principle of each method, detection procedure and the results are discussed in detail. Finally, the article introduces the model comparison method in detecting cast iron surface roughness of application and light cutting methods in dynamic surface roughness detection application.Keywords Level surface roughnes; Example comparison;Light intercept methodInterference microscope method;Optical touch stitches目录摘要 (I)ABSTRACT (II)第一章绪论 (1)1.1本文的主要研究目的及意义 (1)1.2表面粗糙度检测办法国内外研究现状 (1)1.3本文的主要内容 (2)第二章粗糙度简介 (3)2.1表面粗糙度概念 (3)2.2表面粗糙度产生原因 (3)2.3粗糙度基本参数 (3)2.3.1最大粗糙度Ry (3)2.3.2十点平均粗糙度(RzJIS) (3)2.3.3算术平均粗糙度Ra (4)2.4表面粗糙度的检测程序 (5)第三章水平表面粗糙度检测办法 (6)3.1样板比较法 (6)3.1.1样板比较法简介 (6)3.1.2样块的分类及参数值 (8)3.1.3样块的制造方法 (8)3.1.4样块的表面特征 (8)3.2光切法 (8)3.2.1物镜的选择、安装 (9)3.2.2光带的出现、调整 (9)3.2.3仪器的调整与校验 (10)3.2.4工件的安置与固定 (10)3.2.5正确的调焦与查验 (11)3.2.6合理的定度与取值 (11)3.2.7准确的读数与计算 (12)3.3干涉显微镜法 (12)3.4光学触针法 (15)3.4.1光学触针法简介 (15)3.4.2 滤波 (16)3.4.3轮廓仪产品简介 (17)第四章水平表面粗糙度检测的应用 (19)4.1样板比较法在检测铸造表面粗糙度中应用 (19)4.1.1范围 (19)4.1.2表面特征 (19)4.1.3分类及表面粗糙度参数 (19)4.1.4结构与尺寸 (19)4.2光切法在动态表面粗糙度检测中的应用 (20)4.2.1系统原理及构成 (20)4.2.2系统检测精度的对比实验 (22)4.2.3动态检测实验 (22)4.2.4振动对动态检测影响的实验 (23)4.2.5 速度对动态检测影响的实验 (23)结论 (26)参考文献 (27)致谢 (28)第一章绪论1.1本文的主要研究目的及意义随着现代化工业生产的不断发展，对产品的质量提出了越来越高的要求.如既要求产品具有长的和没有麻烦的使用寿命，又要利于能源的再利用和环境保护，保证产品的三个阶段.制造—使用—垃圾/再循环，协调发展.各制造商竞相生产具有优势性的零缺陷产品，以增强其市场的竞争能力，对零件表面的物理和几何性能提出了非常苛刻的要求.这就使仪器制造商生产性能更好、更全面，精度更高的检测设备。
第四套 表面粗糙度及评定习题及答案部分
第四套第3章表面粗糙度及评定（150分）一、填空题（每空1分，共计25分）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、轮廓算术平均偏差用_Ra表示；微观不平度十点高度用_ Rz表示；轮廓最大高度用_Ry 表示。
3、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。
4、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。
5、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。
6、国家标准中的规定表面粗糙度的主要评定参数有Ra、Ry、Rz三项。
7、符号是指用不去除材料的方法获得的表面，R的最大允许值为1.6μm。
8、符号是指用去除材料的方法获得的表面，Ra的最大允许值为2.5μm。
9、.符号是指用去除材料的方法获得的表面，Ra的最大允许值为5μm，最小允许值为2.5μm。
10、符号是指用磨削方法加工获得的表面，Ra的最人允许值为0.63μm。
二、选择题(多项选择题，多选或少选都不得分，每题3分，共计15分)1、表面粗糙度值越小，则李零件（ A ;B ）A.耐磨性好。
B.配合精度高C.抗疲劳强度差:D传动灵敏性差。
E.加工容易。
2、选择表面粗糙度评定参数值时，下列论述正确的有（ B ;C; D ）A.同一零件上工作表面应比非工作表面参数值大。
B.摩擦表面应比非摩擦表面的参数值小。
C.配合质量要求高，参数值应小。
D.尺寸精度要求高，参数值应小。
E.受交变载荷的表面，参数值应大。
[1 2]3、下列论述正确的有（ A; E ）A.表面粗糙度属于表面微观性质的形状误差。
B表面粗糙度属于表面宏观性质的形状误差。
C表面粗糙度属于表面波纹度误差。
D通常经过磨削加工所得表面比车削加工所得表面的表面粗糙度值大。
E介于表面宏观形状误差与微观形状误差之间的是波纹度误差。
表面粗糙度与检测(新国标)
传输带
补充要求
取样长度 加工工艺
加工余量等。
表面粗糙度要求标注的内容在图中注写的位置，见图 5.10所示。
图5.10 粗糙度要求的注写的位置
a —第一个表面粗糙度（单一）要求（μm）； b — 第二个表面粗糙度要求（μm）； c — 加工方法（车，铣）； d— 表面纹理和纹理方向； e— 加工余量（mm）。
② 传输带和取样长度 的标注：传输带是指 两个滤波器的截止波 长值之间的波长范围。 长波滤波器的截止波
长值就是取样长度ln。
图5.11 表面粗糙度的单一要求标注示例
传输带的标注时，短波在前，长波在后，并用连字号“—”隔开。 在某些情况下，传输带的标注中，只标一个滤波器，也应保留连字号 “—” ，来区别是短波还是长波。
（4）影响抗腐蚀性；
5.2 表面粗糙度的评定
一. 基本术语 1. 取样长度 lr----基准线长度。至少含5个波峰和波谷 2. 评定长度ln--最小的测量长度。至少包括5个取样长度lr
图5.4 取样长度和评定长度
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
3. 表面粗糙度要求在图样上的标注方法
标注方向与 尺寸相同
指引线上标 注
3. 表面粗糙度要求在图样上的标注方法
标注在几 何公差框
格上方
标注在延 长线上
3. 表面粗糙度要求在图样上的标注方法
其余要求标注在标题 栏附近
（给出基本符号）
3. 表面粗糙度要求在图样上的标注方法
全部要求标 注在标题栏
3. 混合参数（形状参数） 轮廓的支承长度率Rmr(C) —
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。
机械加工表面质量第三章
（4）光磨次数 通常磨削时，开始用较大切深提高生
产率，最后用小切深或无进给磨削（光磨），提高表面 粗糙度。
机械加工表面质量第三章
2、磨削时影响表面粗糙度的因素
其他影响 （1）砂轮硬度和工件材料 良好的“自励性”即磨
初期磨损
正常磨损
急剧磨损
实际接触面积只占名义接触 磨损缓慢，紧密接触的两个表面金属
面积的一小部分，实际接触 零件的正 分子间产生较大的亲和力，
部分的压强增大，破坏了润 常工作阶 超过了润滑油膜存在的临
滑油膜而形成局部的干摩擦， 段
界值，造成润滑条件恶化 ，
使其挤裂、破碎、切断等作
磨损加剧。
用增强，磨损增大。
机械加工表面质量第三章
一、概述
1．表面粗糙度与波度
（1）表面粗糙度：表面的微观几何形状误差； （2）波度：介于宏观几何形状误差与表面粗糙度之间的周期性几何形状误差。
L/H＞1000称为宏观几何形状误差； L/H = 50～1000，称为波纹度； L/H＜50，称为微观几何形状误差，亦称表面粗糙度。
粒磨钝后能及时脱落，露出新的磨粒，能磨出光滑的 表面，且能防止磨削烧伤。工件材料韧性越好，塑性 变形越大，则表面粗糙度越大。
（2）砂轮材料 可分为氧化物、碳化物和高硬磨料。
一般刚类零件用刚玉砂轮磨削，铸铁、硬质合金用碳 化物砂轮磨削，金刚石砂轮可获得极小的表面粗糙度， 但成本较高。
机械加工表面质量第三章
表面完整性
随着科学技术的发展，对产品的使用性能要求越来越高，一 些重要零件需在高温、高压、高速的条件下工作，表面层的任何 缺陷直接影响零件的工作性能，因此在研究表面质量的领域中提 出了“表面完整性”的概念，主要有：
第3章 表面粗糙度及测量新国标
2、表面粗糙度轮廓形成的原因： 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
表面越粗糙，摩擦阻力越大，磨损越快，耐磨性越差，但过分 光滑，反而增加摩擦磨损。零件应规定合理的表面粗糙度。
左图：有相对运动时，两 表面的凸峰相互搓切，形 成阻力。另一方面，由于 凸峰接触，接触面减小， 单位面积压力增加，磨损 增加。 右图：初期磨损阶段，凸 峰磨损较快，正常磨损阶 段(t2)，接触面积较大，经 过t2后，表面磨光，产生 分子亲和力，磨损加剧。
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 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。
三、表面粗糙轮廓的评定参数 1、幅度特性参数----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。
3、表面粗糙度对零件工作性能的影响 对摩擦和磨损的影响：
对配合性能的影响 表面越粗糙，配合性越不稳定。对于有相对运动的间隙 配合，工作时易于磨损，间隙增大；对于过盈配合，装 配压合时，粗糙表面波峰被挤平，实际有效过盈减小。
对疲劳强度的影响
表面越粗糙波谷越深且底部圆弧半径越小，越容易产生应 力集中，对承受交变载荷的零件波谷的位置易出现疲劳裂 纹。
重点：
1、表面粗糙度的幅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； 3、表面粗糙度的符号及标注方法；
难点：
03表面粗糙度
若某表面粗糙度要求按指定加工方法获得，可用文字标注。 若需控制表面加工纹理方向时，可在规定之处加注纹理方 向符号。
表面粗糙度的代号举例
代号
意 义 代 号
意
义
3.2
用任何方法获得 的表面粗糙度，Ra 的 上 限 值 为 3.2μm。
3.2max 1.6min
用去除材料的方 法获得的表面粗糙 度，Ra 的上限值为 3.2μm，Ra 的下限 值为1.6μm。
c b h —— 字高
d
e
4.3.2 表面粗糙度代号及其标注
当需要表示的加工表面对表面特征的其他规定有要
求时，应在表面粗糙度符号的相应位置，注上若干必要项 目的表面特征规定。
4.3.2 表面粗糙度代号及其标注
当允许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，在图样 上标注表面粗糙度参数的“上限值” 或“下 限值”。 当表面粗糙度参数的所有实测值不得超过 规定值时，在图样上标注表面粗糙度参数的 “最大值” 或“最小值”。
说明：
① 当标注上限值或上限值与下限值时，允 许实测值中有16%的测值超差。 ② 当不允许任何实测值超差时，应在参数 值的右侧加注max或同时标注max和min。
4.3.3 表面粗糙度在图样上的标注
表面粗糙度符号、代号一般标注在可见轮廓线、尺寸
界线、引出线或它们的延长线上。
符号的尖端必须从材料外指向表面。
当表面不允许出现较深加工痕迹，防止应力过于集中，
粗糙或太光滑时当表面粗糙度要求特别高（ Ra＜0.025）
要求保证零件的抗疲劳强度和密封性时，需选Rz。
4.4.1 表面粗糙度评定参数的选择
附加参数一般不单独使用。 涂层有较好的附着性和光泽表面）需要控制Rsm数值。
表面粗糙度及其检验
表4-3 轮廓支承长度率Rmr(c)的数值(摘自GB/ T 1031—2009)
4. 3 表面粗糙度的参数标注
4.3.1 标准规定的参数值
国家标准GB / T 1031—2009 规定了评定表面粗糙度的参数值, Ra 和Rz 的数 值见表4-4。
图4-19 简化标注( 一)
图4-20 简化标注( 二)
当图纸空间有限时,把有相同的表面粗糙度要求的表面,用带有字母的 完整符号,以等式的形式注写在图形或标题栏附近,如图4-21所示。
图4-21 简化标注( 三)
8) 同一表面有不同的表面粗 糙度要求,或同一表面由几种 不同的工艺方法获得时,表面 粗糙度要求的标注如图4-23 所示。
第4章 章节内容
4. 1 表面粗糙度概述 87 4. 2 表面粗糙度评定参数及其运用 88 4. 3 表面粗糙度的参数标注 92 4. 4 表面粗糙度的检测 100
4.1 表面粗糙度概述
4.1.1 表面粗糙度的含义
机械加工零件的表面结构大致呈现三种几何形状特征: 形状 误差、表面粗糙度及表面波纹度。 区分这三者的常见方法有在表面轮廓截面上采用不同的频率 范围的定义来划分, 也有用波形的峰与峰之间的间距来划分。
图4-25 表面粗糙度比较样板
4.4量表面粗糙度轮廓的方法,常用的仪器是 电动轮廓仪,可直接测量出Ra值,适合测量Ra范围为0.025~5μm。
图4-26 JB-1C 型粗糙度测量仪
图4-27 测量仪原理图
(2) 光切法—利用光切原理测量零件表面粗糙度轮廓的方法。采用光切原理 102制成的仪器称为光切显微镜,也称为双管显微镜。光切法为非接触式测量 法,通常用于测量表面粗糙度轮廓幅度参数Rz 值,测量范围一般为2. 0~63μm。
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 ?
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。
03表面粗糙度
? 表面缺陷，如气孔，裂纹，砂眼，划痕等，比一般加工痕迹 深度要大得多，不属于表面粗糙的的评定范围。
轮廓算术平均中线
3.2.2表面粗糙度的评定参数
1.高度特征参数——主参数
（1各）点轮至廓基算准术线平距均离偏Y差i的R绝a 在对取值样的长平度均内值，。被测表面轮廓上
公式表示为 或近似为
?1
Ra ? lr
lr 0
y ?x?dx
? Ra
?
1 n
n i?1
ห้องสมุดไป่ตู้yi
式中：y(x)——表面轮廓上点到基准线的距离；
数字及符号的注写方向必须与尺寸数字方向一致。
当零件的大部分表面具有相同的表面粗糙度时，可统 一标注在图样的右上角，并加注“其余”二字。
齿轮、花键粗糙度代号应注在节圆线上
螺纹处需标粗糙度时，如图所示，两种 方法任选其一即可。同一表面上各部位有 不同粗糙度要求时，应以细实线画出界限。
中心孔、圆角、倒角的表面粗糙度标注示例
3、表面粗糙度代号的标注示例
表列出了表面粗糙度的代号标注示例，在标注表面粗糙度 的代号时，要注意加工方法、表面粗糙度参数及其数值的 上限值（下限值）和最大值（最小值）、加工纹理方向、 取样长度等的正确注写。
代号
表面粗糙度的代号标注示例
意义
用任何方法获得的表面，粗糙度 Ra的上限值为3.2? m
用去除材料方法获得的表面，粗 糙度Ra的上限值为3.2? m
3.3.2表面粗糙度主参数值的选择
具体选用时多用类比法来确定粗糙度的参数值。 按类比法选择表面粗糙度参数值时，可先根据经验资料 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。 调整时主要考虑以下几点： 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表面小。对有相对运动的工 件表面，运动速度愈高，其粗糙度值也应愈小。 3) 单位面积压力大或受交变应力作用的重要零件的圆角、沟槽 表面粗糙度值应选小值。 4) 配合性质要求越稳定，表面粗糙度值应越小。配合性质相同 时，尺寸愈小的结合面，表面粗糙度值也应越小。同一精度 等级，小尺寸比大尺寸、轴比孔的表面粗糙度值要小。
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第3章 表面粗糙度及测量
1.表面粗糙度的最常用的评定指标是m RS 。
(× ) 2．m RS 和)(c mr R 是附加参数，不能单独使用，需与幅度参数联合使用。
（√）
3.需要涂镀或其它有细密度要求的表面可加选z R 。
（×）
4. 零件表面粗糙度数值越小，一般其尺寸公差和形位公差要求越高。
(√ )
5.若零件承受交变载荷，表面粗糙度应选择较小值。
(√ ) 6．a R ≤1.6时，具体应用在普通精度齿轮的齿面 (√ )
二 .选择题
1. 表面粗糙度值越小，则零件的( A )。
A．耐磨性好 B．抗疲劳强度差 C．传动灵敏性差 D．加工容易
2. 用以判断具有表面粗糙度特征的一段基准线长度是（ C ）。
A.基本长度
B.评定长度
C.取样长度
D.公称长度
3.测量表面粗糙度时，规定取样长度是为了（ A ）。
A. 减少波纹度的影响
B.考虑加工表面的不均匀
C．使测量方便 D.能测量出波距
4.表面粗糙度的基本评定参数是（ B ）。
Ａ.m RS Ｂ. a R Ｃ. p Z Ｄ. s X
5. a R ≤0.8时，零件表面状况是（ D ）。
A ．可见加工痕迹 B.微见加工
C ．看不清加工痕迹 D.可辨加工痕迹的方向
6.表面粗糙度代号表示（ D ）。
A. a R 为0.8μm
B. a R ≤0.8μm
C. a R >0.8μm
D. a R 的上限值为0.8μm
三．综合题
1.表面粗糙度的含义是什么?它与形状误差和表面波纹度有何区别?
答：(1)表面粗糙度就是表述零件表面峰谷高低程度和间距状况的微观几何形状特性的指标。
(2)表面粗糙度反映的是实际表面几何形状误差的微观特性，有别于表面波纹度和形状误差。
三者通常以波距（相邻两波峰或两波谷之间的距离）的大小来划分，波距小于1 mm 的属于表面粗糙度（表面微观形状误差）；波距在1～10 mm 的属于表面波纹度；波距大于10 mm 的属于形状误差。
2.表面粗糙度国家标准中规定了哪些评定参数?哪些是主参数?它们各有什么特点?与之相应的测量方法和测量仪器有哪些?大致的测量范围是多少?
答：1.表面粗糙度国家标准中规定的评定参数有：与高度特性有关的参数（幅度参数）有(1)评定轮廓的算术平均偏差Ra ；(2)轮廓的最大高度Rz ；（3）轮廓单元的平均线高度Rc ；与间距特性有关的参数（间距参数）有（1）轮廓单元的平均宽度RSm ；与形状特性有关的参数（曲线参数）有（1）轮廓的支承长度率Rmr(c)。
2.其中幅度参数为主参数。
3. (1)评定轮廓的算术平均偏差Ra ：在一个取样长度lr 内，轮廓上各点至基准线的距离的绝对值的算术平均值，Ra 越大，表面越粗糙。
它能客观地反映表面微观几何形状误差；(2)轮廓的最大高度Rz ：在一个取样长度lr 内，最大轮廓峰高Zp 和最大轮廓谷深Zv 之和，其数值越大，表面越粗糙。
但它反映表面粗糙度不如Ra 充分、客观，有同一表面的Rz 肯定大于Ra 。
4. （1）比较法：用表面粗糙度比较样块测量Ra 值，测量范围为0.1~50μm ；（2）光切法：用光切显微镜测量Rz 值，测量范围为0.5~0.6μm ；（3）干涉法：用干涉显微镜测量Rz 值，测量范围为0.025~0.8μm ；（4）针描法：用电感式轮廓仪同时测量Ra 和Rz 值，测量范围为0.02~5μm 。
3.判断下列每对配合（或零件）使用性能相同时，哪一个表面粗糙度要求高？为什么？
(1)640g φ与640G φ (2) 730h φ与790h φ （3）6760f H φ与6760h H φ (4) 6730e H φ与6730r H φ
答：（1）640g φ要求高些，因为精度等级相同时，孔比轴难加工；
(2) 730h φ要求高些，因为790h φ尺寸较大，加工更困难，故应放松要求； （3）6760h H φ要求高些，因为它是小间隙配合，对表面粗糙度比大间隙配合的6760f H φ更敏感； (4) 6730r H φ要求高些，因为是过盈配合，为了连接可靠、安全，应减小粗糙度，以避免装配时交微观不平的峰、谷挤平而减小实际过盈量；
4. 解释题3-35中表面粗糙度标注代号的含义。
图3-35 习题4图
答：、：表示去除材料，单向上限值，默认传输带，算术平均偏差分别为1.6、3.2μm，评定长度为5个取样长度（默认），“16%规则”（默认）。
：表示去除材料，单向上限值，默认传输带，算术平均偏差分别为1.6μm，评定长度为5个取样长度（默认），“最大规则”。
：表示去除材料，双向极限值，两极限值均使用默认传输带，上限值：算术平均偏差为3.2 μm，评定长度为5个取样长度（默认），“16%规则”（默认）。
下限值：算术平均偏差为1.6μm，评定长度为5个取样长度（默认），“16%规则”（默认）。
：除标注的表面以外，所有表面的表面粗糙度为 —单向上限值；
—Ra=6.3 μm；
—“16%规则”（默认）；
—默认传输带；
—默认评定长度为（5×λc）；
—表面纹理没有要求；
—去除材料的工艺。
不同要求的表面的表面粗糙度为：
—单向上限值；
—Ra=0.8 μm；
—“16%规则”（默认）；
—默认传输带；
—默认评定长度为（5×λc）；
—表面纹理没有要求；
—去除材料的工艺[]（续表）
5. 试判断题图3-36所示表面粗糙度代号的标注是否有错误，若有，则加以改正。
图3-36习题5图
答：
6.试将下列表面粗糙度要求标注在题图3-37所示的图样上（各表面均采用去除材料法获得）。
R的上限值为3.2 μm；
（1）φ1圆柱的表面粗糙度参数
a
R的最大值为1.6 μm；
（2）左端面的表面粗糙度参数
a
R的上限值为1.6 μm；
（3）右端面的表面粗糙度参数
a
（4）内孔的表面粗糙度参数R z的上限值为0.8 μm；
R的上限值为3.2 μm，下限值为1.6 μm；
（5）螺纹工作面的表面粗糙度参数
a
R的上限值为12.5 μm。
（6）其余各面的表面粗糙度参数
a
图 3-37 习题6图
答：。