第四章 表面粗糙度及检测

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干涉法
利用光波干涉原理。 采用的仪器：干涉显微镜。 适宜测量极光滑的表面，Rz=0.025~0.8µm
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2）轮廓的算术平均中线 在一个取样长度lr范围内，轮廓的算术平均中线将实际 轮廓划分为上、下两部分，使上部分各个峰面积之和等 于下部分各个谷面积之和。
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4. 取样长度lr
规定取样长度，是为了抑制和减弱表面波纹度对表面粗糙 测量结果的影响，5个以上完整轮廓的峰和谷。标准取样长 度的数值见附表4-5。
《产品几何技术规范 表面结构 轮廓法 表面结构的术语、 定义及参数》（GB/T3505-2009） 《表面粗糙度 参数及其数值》 （GB/T1031-2009） 《技术产品文件中表面结构的表示法》（GB/T131-2006）
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二、基本术语：
1、λc滤波器（传输带）：确定粗糙度与波纹度成分
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针描法
利用触针直接在被测表面上轻轻滑过， 从而测量出表面粗糙度Ra值。
测量仪器：电动轮廓测量仪
测量范围：Ra=0.025~5µm表面。 特点：快速可靠，操作简便，易于实现自动 测量和微机数据处理；被测表面易被划伤。
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光切法
利用光切原理测量表面粗糙度的方法。 采用仪器：光切显微镜（双管显微镜） 适宜测量车、铣、刨或其他类似方法加工的金属 零件的平面或外圆表面。 适宜测量Rz＝0.5～60µm的表面。
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3. 轮廓单元的平均宽度（间距参数）
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，中线与各个轮廓单元相交线段的宽度（轮廓的宽度 Xsi）的平均值RSm，即 m
1 RSm X si m i 1
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在给定水平位臵c（轮廓截面高度）上，轮廓的实体材料长度与 评定长度的比率。 实体材料长度：在一个给定水平位臵c上用一条平行于X轴的线 与轮廓单元相截所获得的各段截线长度之和。
聊城大学机械与汽车工程学院五 Nhomakorabea表面粗糙度参数的数值：
国家标准中对各参数数值的规定：
Ra、Rz 的数值由数系R10/3组成，微米； （表4.1、 4.2） Rsm的数值由数系R10/3组成，毫米；（表4.3） Rmr(c)由百分数表示； （表4.4） lr、ln的数值由数系R10/5组成,毫米。 （表4.5）
目录
§4-1 §4-2 §4-3
表面粗糙度 零件表面粗糙度参数值的选择 表面粗糙度的测量
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§4-1 表面粗糙度
• 表面轮廓： 平面与表面相交所得的轮廓线。
加工零件实际 表面轮廓
图1 表面轮廓
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表面粗糙度的界定 被加工零件表面的形状是复杂的，可以按 波距（波形起伏间距）λ来划分： 波距λ＜1mm 波距λ＞10mm 属于表面粗糙度
之间相交边界的滤波器。 2、粗糙度轮廓：对原始轮廓采用抑制长波成分以后
形成的轮廓。是评定粗糙度参数的基础。
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3、表面粗糙度轮廓的中线
为了定量地评定表面粗糙度轮廓，首先应确定一条中线。 以中线为基础来计算各种评定参数的数值。
1） 轮廓的最小二乘中线
在一个取样长度lr范围内，轮廓的最小二乘中线使轮廓 上各点至该线的距离的平方之和为最小。
（2）同时标注上、下限值
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3. 极限值判断规则的标注
（1）16%规则
16%规则是表面粗糙度轮廓技术要求中的默认规则。 若采用，则图样上不需注出。
（2）最大规则
在幅度参数符号Ra或Rz的后面标注一个“max”的标记。
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4. 传输带和取样长度、评定长度的标注
需要指定传输带时，传输带（mm）标注在幅度参数符 号的前面，并用斜线“/”隔开（a、b、c）。λc =lr。
需要指定评定长度时，则应在幅度参数符号的后面注写取 样长度的个数（a、b）。
图5-15
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5. 表面纹理的标注 需要标注表面纹理及其方向时，则应采用规定的符号进行标注。
5.评定长度 ln
评定长度可包括一个或连续的几个取样长度。标准的ln =5 ×lr 。
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三、表面粗糙度评定参数：
评定参数共4个。 轮廓算术平均偏差Ra 轮廓最大高度Rz
幅度参数（高度参数）
轮廓单元的平均宽度Rsm 轮廓的支承长度率Rmr(c)
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1. 轮廓算术平均偏差Ｒa（幅度参数）
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6. 附加评定参数和加工方法的标注
7. 加工余量的标注
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表面粗糙度轮廓代号在零件图标注的规定和方法
1. 一般规定
粗糙度代号尽可能标注在注了相应的尺寸及其极限偏差
的同一视图上。 粗糙度代号上的各种符号和数字的注写和读取方向应与 尺寸的注写和读取方向一致。 粗糙度代号的尖端必须从材料外指向并接触零件表面。
波距λ在1～10mm 属于表面波纹度
属于形状误差
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实际表面轮廓 表面粗糙度轮廓
λ
波纹度轮廓
宏观形状误差
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一、表面粗糙度：
定义：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。 形成原因：切削刀痕、表面撕裂、振动和摩擦等 影响：耐磨性、抗腐蚀性、密封性等 相关国家标准：
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
1 n Ra zi n i 1
z1 z2 Ra
zi
zn
x
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2. 轮廓最大高度Rz （幅度参数） 在一个取样长度lr范围内，被评定轮廓上各个极点至中线 的距离中，最大轮廓峰高Rp与最大轮廓谷深Rv之和的高度， 即 Rz = Rp + Rv
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六、 表面粗糙度轮廓技术要求在零件图上的标注
1、表面粗糙度轮廓的基本图形符号和完整图形符号
（a）基本图形符号。
（b）用于任何工艺的完整图形符号。 （c）用于去除材料的完整图形符号。 （d）用于不去除材料的完整图形符号。
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位臵a：下列符号和数值排成一行
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§4-3 表面粗糙度的测量
比较法 针描法 干涉法 光切法
接触式 非接触式
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比较法
将被测量表面与 标有一定数值的粗糙 度样板比较，然后用 眼、手或仪器来确定 被测表面粗糙度数值 的方法。 特点：该方法测 量简便，使用于车间 现场测量，常用于中 等或较粗糙表面的近 似测量。
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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，而其他 要求则采用默认的标准化值。 一般采用Ra 作为评定参数。 对于极光滑和粗糙的表
面，不能用Ra仪器测量，而采用Rz作为评定参数。 和形状公差T、尺寸公差IT之间的关系表（4-7）： 同一要素，表面粗糙度的值小于形状公差小于尺寸公差值。
3. 简化标注的规定方法
当零件的某些表面（或多数表面）具有相同的技术要求时，对这 些表面的技术要求可以用特定符号，统一标注在零件图的标题栏附 近，省略对这些表面分别标注。
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§4-2 表面粗糙度（参数值）的选择
表面粗糙度参数值的选择总原则是：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。 一般原则： 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，滚动摩擦表面比滑动 摩擦表面要小。 受循环载荷的表面及易引起应力集中的部位要小。 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。
4 轮廓的支承长度率Rmr(c) Ml (c) Ml1 Ml2 Rm r(c) 100% 100% ln ln
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四、表面粗糙度（评定参数）的选择：
国家标准规定，表面粗糙度的要求可从上述四个参 数中选取。其中幅度参数是基本参数。如无特殊要 求，一般仅选用幅度参数； 在幅度参数的选取中推荐优先选用参数Ra； 表面粗糙度评定参数Rsm、Rmr(c) ，不能单独使 用。反映零件表面加工痕迹的细密程度，有密封功 能要求的表面要使用这两个参数。
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2. 常规标注方法
圆柱表面结构要求只标注一次。
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可以直接标注在轮廓线上或延长线上，或用带箭头或黑点 的指引线引出标注。
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可以直接标注在给定的尺寸线上
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可以直接标注在形位公差的上方
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上、下限值符号 传输带数值/幅度参数符号 评定长度值 极限值判断规则(空格) 幅 度参数极限值(μm)
位臵b：附加评定参数（如RSm，mm）
位臵c：加工方法
位臵d：表面纹理 位臵e：加工余量（mm）
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2. 表面粗糙度轮廓幅度参数极限值的标注
（1）标注极限值中的一个数值且默认为上限值