表面粗糙度測(cè)量方法

表面粗糙度比較法

比較法測(cè)量簡(jiǎn)便，使用于車(chē)間現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量，常用于中等或較粗糙表面的測(cè)量。方法是將被測(cè)量表面與標(biāo)有一定數(shù)值的粗糙度樣板比較來(lái)確定被測(cè)表面粗糙度數(shù)值的方法。 比較時(shí)可以采用的方法: Ra > 1.6μm 時(shí)用目測(cè)，Ra1.6~Ra0.4μm 時(shí)用放大鏡，Ra < 0.4μm 時(shí)用比較顯微鏡。

比較時(shí)要求樣板的加工方法，加工紋理，加工方向，材料與被測(cè)零件表面相同。

表面粗糙度觸針?lè)?/h3>

利用針尖曲率半徑為2微米左右的金剛石觸針沿被測(cè)表面緩慢滑行，金剛石觸針的上下位移量由電學(xué)式長(zhǎng)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(cè)截面輪廓曲線。一般將僅能顯示表面粗糙度數(shù)值的測(cè)量工具稱(chēng)為表面粗糙度測(cè)量?jī)x，同時(shí)能記錄表面輪廓曲線的稱(chēng)為表面粗糙度輪廓儀。這兩種測(cè)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，輪廓最大高度Ry和其他多種評(píng)定參數(shù)，測(cè)量效率高，適用于測(cè)量Ra為0.025～6.3微米的表面粗糙度。

表面粗糙度光切法

雙管顯微鏡測(cè)量表面粗糙度，可用作Ry與Rz參數(shù)評(píng)定，測(cè)量范圍0.5~50。

表面粗糙度干涉法

利用光波干涉原理 (見(jiàn)平晶、激光測(cè)長(zhǎng)技術(shù))將被測(cè)表面的形狀誤差以干涉條紋圖形顯示出來(lái)，并利用放大倍數(shù)高 （可達(dá)500倍）的顯微鏡將這些干涉條紋的微觀部分放大后進(jìn)行測(cè)量，以得出被測(cè)表面粗糙度。應(yīng)用此法的表面粗糙度測(cè)量工具稱(chēng)為干涉顯微鏡。這種方法適用于測(cè)量Rz和Ry為 0.025～0.8微米的表面粗糙度。

不同的表面粗糙度

見(jiàn)下表所示

表面粗糙度符號(hào)

國(guó)標(biāo)規(guī)定表面粗糙度代號(hào)是由規(guī)定的符號(hào)和有關(guān)參數(shù)組成 。

1）表面粗糙度符號(hào)

按國(guó)標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)在圖樣上表示表面粗糙度的符號(hào)有五種，見(jiàn)右圖1。

2）表面粗糙度代號(hào)

表面粗糙度代號(hào)要求標(biāo)注如：粗糙度參數(shù)值、測(cè)量時(shí)的取樣長(zhǎng)度值、加工紋理、加工方法等 。

表面粗糙度在圖樣上的標(biāo)注

代號(hào)和參數(shù)的注寫(xiě)方向如圖1所示。當(dāng)零件大部分表面具有相同的表面粗糙度時(shí)，對(duì)其中使用最多的一種符號(hào)、代號(hào)可統(tǒng)一標(biāo)注在圖樣的右上角，并加注“其余”兩字，統(tǒng)一標(biāo)注的代號(hào)及文字高度，應(yīng)是圖形上其它表面所注代號(hào)和文字的1.4倍。

不同位置表面代號(hào)的注法，符號(hào)的尖端必須從材料外指向表面，代號(hào)中數(shù)字的方向與尺寸數(shù)字方向一致，如圖2所示。

表面粗糙度取樣長(zhǎng)度

取樣長(zhǎng)度lr是評(píng)定表面粗糙度所規(guī)定一段基準(zhǔn)線長(zhǎng)度 。取樣長(zhǎng)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(zhǎng)度，量取取樣長(zhǎng)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(zhǎng)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(cè)量結(jié)果的影響。

表面粗糙度評(píng)定長(zhǎng)度

評(píng)定長(zhǎng)度ln是評(píng)定輪廓所必須的一段長(zhǎng)度，它可包括一個(gè)或幾個(gè)取樣長(zhǎng)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(zhǎng)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(zhǎng)度來(lái)評(píng)定表面粗糙度。評(píng)定長(zhǎng)度ln一般包含5個(gè)取樣長(zhǎng)度lr。

表面粗糙度基準(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 ?；鶞?zhǔn)線有下列兩種：

• 輪廓的最小二乘中線：在取樣長(zhǎng)度內(nèi)，輪廓線上各點(diǎn)的輪廓偏距的平方和為最小，具有幾何輪廓形狀。

• 輪廓的算術(shù)平均中線：在取樣長(zhǎng)度內(nèi)，中線上下兩邊輪廓的面積相等。

理論上最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(cè)量時(shí)可用一根位置近似的直線代替。

表面粗糙度高度特征參數(shù)

• 輪廓算術(shù)平均偏差 Ra：在取樣長(zhǎng)度（lr）內(nèi)輪廓偏距絕對(duì)值的算術(shù)平均值。在實(shí)際測(cè)量中，測(cè)量點(diǎn)的數(shù)目越多，Ra越準(zhǔn)確。

• 輪廓最大高度 Rz：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(guó)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，輪廓最大高度用Ry表示，在2006年以后國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)中取消了微觀不平度十點(diǎn)高度，采用Rz表示輪廓最大高度。

表面粗糙度間距特征參數(shù)

用輪廓單元的平均寬度 Rsm 表示。在取樣長(zhǎng)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(zhǎng)度。

表面粗糙度形狀特征參數(shù)

用輪廓支承長(zhǎng)度率Rmr(c) 表示，是輪廓支撐長(zhǎng)度與取樣長(zhǎng)度的比值。輪廓支承長(zhǎng)度是取樣長(zhǎng)度內(nèi)，平行于中線且與輪廓峰頂線相距為c的直線與輪廓相截所得到的各段截線長(zhǎng)度之和。

為研究表面粗糙度對(duì)零件性能的影響和度量表面微觀不平度的需要，從20年代末到30年代，德國(guó)、美國(guó)和英國(guó)等國(guó)的一些專(zhuān)家設(shè)計(jì)制作了輪廓記錄儀、輪廓儀，同時(shí)也產(chǎn)生出了光切式顯微鏡和干涉顯微鏡等用 光學(xué)方法來(lái)測(cè)量表面微觀不平度的儀器，給從數(shù)值上定量評(píng)定表面粗糙度創(chuàng)造了條件。從30年代起，已對(duì)表面粗糙度定量評(píng)定參數(shù)進(jìn)行了研究，如美國(guó)Abbott就提出了用距表面輪廓峰頂?shù)纳疃群椭С虚L(zhǎng)度率曲線來(lái)表征表面粗糙度。1936年出版了Schmaltz論述表面粗糙度的專(zhuān)著，對(duì)表面粗糙度的評(píng)定參數(shù)和數(shù)值的標(biāo)準(zhǔn)化提出了建議。

但粗糙度評(píng)定參數(shù)及其數(shù)值的使用，真正成為一個(gè)被廣泛接受的標(biāo)準(zhǔn)還是從40年代各國(guó)相應(yīng)的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)發(fā)布以后開(kāi)始的。首先是美國(guó)在1940年發(fā)布了ASA B46.1國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，之后又經(jīng)過(guò)幾次修訂，成為現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)ANSI/ASME B46. 1-1988《表面結(jié)構(gòu)表面粗糙度、表面波紋度和加工紋理》，該標(biāo)準(zhǔn)采用中線制，并將Ra作為主參數(shù)；接著前蘇聯(lián)在1945年發(fā)布了GOCT2789-1945《表面光潔度、表面微觀幾何形狀、分級(jí)和表示法》國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，而后經(jīng)過(guò)了3 次修訂成為GOCT2789-1973《表面粗糙度參數(shù)和特征》，該標(biāo)準(zhǔn)也采用中線制，并規(guī)定了包括輪廓均方根偏差 即現(xiàn)在的Rq)在內(nèi)的6個(gè)評(píng)定參數(shù)及其相應(yīng)的參數(shù)值。另外，其它工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家的標(biāo)準(zhǔn)大多是在50年代制定的， 如聯(lián)邦德國(guó)在1952年2月發(fā)布了DIN4760和DIN4762有關(guān)表面粗糙度的評(píng)定參數(shù)和術(shù)語(yǔ)等方面的標(biāo)準(zhǔn)等。

表面粗糙度對(duì)零件使用情況有很大影響。一般說(shuō)來(lái)，表面粗糙度數(shù)值小，會(huì)提高配合質(zhì)量，減少磨損，延長(zhǎng)零件使用壽命，但零件的加工費(fèi)用會(huì)增加。因此，要正確、合理地選用表面粗糙度數(shù)值。 在設(shè)計(jì)零件時(shí)，表面粗糙度數(shù)值的選擇，是根據(jù)零件在機(jī)器中的作用決定的。

總的原則是在保證滿(mǎn)足技術(shù)要求的前提下，選用較大的表面粗糙度數(shù)值。具體選擇時(shí)，可以參考下述原則：

（1）工作表面比非工作表面的粗糙度數(shù)值小。

（2）摩擦表面比不摩擦表面的粗糙度數(shù)值小。摩擦表面的摩擦速度越高，所受的單位壓力越大，則應(yīng)越高；滾動(dòng)磨擦表面比滑動(dòng)磨擦表面要求粗糙度數(shù)值小。

（3）對(duì)間隙配合，配合間隙越小，粗糙度數(shù)值應(yīng)越?。粚?duì)過(guò)盈配合，為保證連接強(qiáng)度的牢固可靠，載荷越大，要求粗糙度數(shù)值越小。一般情況間隙配合比過(guò)盈配合粗糙度數(shù)值要小。

（4）配合表面的粗糙度應(yīng)與其尺寸精度要求相當(dāng)。配合性質(zhì)相同時(shí)，零件尺寸越小，則應(yīng)粗糙度數(shù)值越??；同一精度等級(jí)，小尺寸比大尺寸要粗糙度數(shù)值小，軸比孔要粗糙度數(shù)值小（特別是IT8～I(xiàn)T5的精度）。

（5）受周期性載荷的表面及可能會(huì)發(fā)生應(yīng)力集中的內(nèi)圓角、凹稽處粗糙度數(shù)值應(yīng)較小。

表面粗糙度對(duì)零件的影響主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：

1、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。

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

3、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。

4、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(guò)表面的微觀凹谷滲入到金屬內(nèi)層，造成表面腐蝕。

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

6、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。

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

RY，表面粗糙度，是表面粗糙度的一個(gè)表示方法

外文名

RY

含義

表面粗糙度

在舊的機(jī)械標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)，為Ry（y為下標(biāo)）。Ry表示 輪廓最大高度：在取樣長(zhǎng)度內(nèi)，輪廓峰頂線和輪廓谷底線之間的距離。同時(shí)舊的標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)，Rz（z為下標(biāo)）表示微觀不平度十點(diǎn)高度：在取樣長(zhǎng)度內(nèi)五個(gè)最大的輪廓峰高的平均值與五個(gè)最大的輪廓谷深的平均值之和。

在新的標(biāo)準(zhǔn)GB/T131-2006中所涉及的表面結(jié)構(gòu)參數(shù)代號(hào)原來(lái)的符號(hào)“Ry”（y為下標(biāo)）不再使用。而“Rz”（z為小寫(xiě)字母）其含義已不是以前的“微觀不平度十點(diǎn)高度”，而是表示“輪廓的最大高度”。即新標(biāo)準(zhǔn)中的“Rz”（z為小寫(xiě)字母）為原來(lái)的“Ry”（y為下標(biāo)）。同時(shí)，以前的“微觀不平度十點(diǎn)高度”這一參數(shù)已被取消。因此，按GB/T131-2006標(biāo)注表面結(jié)構(gòu)參數(shù)時(shí)，Rz（z為小寫(xiě)字母）的含義應(yīng)理解為 “輪廓的最大高度”，而不能再理解為“微觀不平度十點(diǎn)高度”。2100433B

2020年4月28日，《帶輪的材質(zhì)、表面粗糙度及平衡》發(fā)布。

2021年3月1日，《帶輪的材質(zhì)、表面粗糙度及平衡》實(shí)施。