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表面粗糙度的概念

表面粗糙度是指加工表面具有的小间距和微小峰谷的不平整度。 两个波峰或两个波谷之间的距离（波距）很小（1mm以下），属于微观几何形状误差。

具体是指微小峰谷的高度和距离S。 一般除以S：

S<1mm为表面粗糙度；

1≤S≤10mm为波纹度；

S>10mm为f形。

VDI3400、Ra、Rmax对照表

国家标准规定常用三个指标来评价表面粗糙度（单位：μm）：

轮廓的平均算术偏差Ra

平均粗糙度 Rz

最大高度Ry

Ra指数在实际生产中经常使用。 型材的最大微高偏差Ry在日本等国家常用Rmax符号表示，欧美常用VDI指标。 下面是VDI3400、Ra、Rmax对照表。

VDI3400、Ra、Rmax对照表

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形成的，如加工过程中刀具与零件表面的摩擦，切屑分离时表层金属的塑性变形，加工过程中的高频振动等。工艺系统、电加工放电坑等。由于加工方法和工件材料的不同，加工表面留下的痕迹的深度、密度、形状和纹理等都不同。

表面粗糙度对零件的主要影响

影响耐磨性。 表面越粗糙，配合面之间的有效接触面积越小，压力越大，摩擦阻力越大，磨损越快。

影响配合的稳定性。 对于间隙配合，表面越粗糙越容易磨损，使间隙在工作过程中逐渐增大； 连接强度。

影响疲劳强度。 粗糙零件表面存在大的沟槽，像尖锐的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。

影响耐蚀性。 零件表面粗糙很容易使腐蚀性气体或液体通过表面的微观沟谷渗入金属内层，造成表面腐蚀。

影响松紧度。 粗糙的表面无法紧密贴合，气体或液体会通过接触面之间的缝隙泄漏。

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。 机器的刚度很大程度上取决于零件之间接触的刚度。

影响测量精度。 零件被测面和量具测量面的表面粗糙度将直接影响测量的精度，特别是在精密测量中。

此外，表面粗糙度还会对导体表面的电镀层、导热系数和接触电阻、零件的反射和辐射性能、液体和气体流动的阻力以及电流的流动产生不同程度的影响。

表面粗糙度评价依据

1、取样长度

取样长度是评定表面粗糙度时规定的基准线的长度。 根据零件实际表面的形成和纹理特征，选择能反映表面粗糙度特征的长度，取样长度应按实际表面轮廓的总趋势测量。 规定和选择取样长度的目的是为了限制和减弱表面波纹度和形状误差对表面粗糙度测量结果的影响。

2.评价时长

评估长度是评估轮廓所必需的长度，它可以包括一个或多个采样长度。 由于零件表面各部分的表面粗糙度不一定均匀，某一表面粗糙度特征不能在一个取样长度上合理地反映出来，因此需要在表面上取多个取样长度来评估表​​面粗糙度。 评价长度一般由5个采样长度组成。

3.基线

参考线是用于评估表面粗糙度参数的轮廓的中心线。 参考线有两种： 轮廓的最小二乘中线：在采样长度内，轮廓线上各点轮廓偏移距离的平方和最小，具有几何轮廓形状. 等高线的算术平均中线：在采样长度内表面粗糙度表，中线以上和以下等高线的面积相等。 理论上，最小二乘中线是一个理想的基线，但在实际应用中很难得到，所以一般用等高线的算术平均中线代替，可以用一条近似位置的直线来测量时更换。

表面粗糙度评估参数

一、身高特征参数

Ra轮廓算术平均偏差：取样长度（lr）内轮廓偏差绝对值的算术平均值。 在实际测量中，测量点数越多，Ra越准确。

Rz 剖面最大高度：剖面峰线与谷底线之间的距离。

Ra 在幅度参数的通常范围内是优选的。 2006年以前的国家标准中，还有一个评价参数是“微观粗糙度十点高度”，用Rz表示，轮廓的最大高度用Ry表示。 2006年后国标取消了微观粗糙度十点高度，改用Rz。 指示轮廓的最大高度。

2.间距特征参数

Rsm 轮廓元素的平均宽度。 在采样长度内表面粗糙度表，轮廓的微观不规则之间的距离的平均值。 微观粗糙度间距是指中心线上轮廓峰与相邻轮廓谷的长度。 在Ra值相同的情况下，Rsm值不一定相同，所以反射出的纹理也会不同。 注重质感的表面通常会注重Ra和Rsm这两个指标。

Rmr形状特征参数用轮廓支撑长度比表示，即轮廓支撑长度与采样长度的比值。 剖面支撑长度是剖面与平行于中线的直线相交的剖面线的长度与取样长度内剖面峰线距离c的总和。

表面粗糙度测量方法

1.比较法

用于车间现场测量，常用于中等或粗糙表面的测量。 该方法是将被测表面与标有一定值的粗糙度样品进行比较，以确定被测表面粗糙度的值。

2、手写笔法

表面粗糙度使用尖端曲率半径为2μm左右的金刚石测针沿待测表面缓慢滑动。 金刚石测针的上下位移由电长度传感器转换成电信号，经放大、滤波、计算后由显示仪表指示。 也可用记录仪记录表面粗糙度值，记录被测截面的轮廓曲线。

一般只能显示表面粗糙度值的测量工具称为表面粗糙度测量仪，能记录表面轮廓曲线的称为表面粗糙度轮廓仪。 这两种测量工具都有电子计算电路或电子计算机，可以自动计算出轮廓的算术平均偏差Ra、微观不平度的十点高度Rz、轮廓的最大高度Ry等评价参数，具有很高的测量效率高，适用于Ra为0.025-6.3μm的表面粗糙度的测量。