表面粗糙度的测量知识讲解
表面粗糙度的测量方法
环境振动和噪声会影响测量结果的准确性，应采取措施减小或消除这些因素的 影响。
测量误差的来源与控制
误差来源分析
表面粗糙度的测量误差可能来源于测 量设备、被测表面、操作人员和环境 条件等多个方面。
误差控制措施
为减小测量误差，应对各个方面的误 差源进行分析和控制，如提高操作人 员的技能水平、加强设备维护和校准 等。
触针法
总结词
利用触针接触表面并测量其微观不平度的度测量方法之一。它通过将一个微小的触针置于 待测表面上，利用传感器记录触针在表面上的起伏变化，从而测量表面的微观不 平度。该方法精度高，适应性强，但可能会对表面造成轻微划痕。
印模法
总结词
通过复制表面微观形貌并进行分析的方法。
表面粗糙度的测量方法
目录 CONTENT
• 表面粗糙度概述 • 接触式测量方法 • 非接触式测量方法 • 测量方法的选用与注意事项
01
表面粗糙度概述
定义与重要性
定义
表面粗糙度是指物体表面微观不 平度的程度，通常是指在加工过 程中留下的痕迹。
重要性
表面粗糙度对物体的使用性能和 寿命有着重要影响，如耐磨性、 抗腐蚀性、接触刚度等。
光学显微镜法
总结词
利用光学显微镜观察表面形貌来测量表 面粗糙度
VS
详细描述
光学显微镜法是利用光学显微镜观察表面 形貌，通过观察到的表面形貌特征来测量 表面粗糙度的一种非接触式测量方法。通 过调整显微镜的放大倍数和焦距，可以观 察到不同尺度下的表面形貌特征，从而测 量表面粗糙度的大小。
扫描隧道显微镜法
糙度值增大。
工件材料
工件材料的硬度、韧性 等物理性质对表面粗糙
度有影响。
实验三 表面粗糙度的测量
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、加深对微观不平度十点高度R的理解。
z二、实验内容用双管显微镜测量表面粗糙度的R值。
z三、测量步骤1、根据被测工件表面粗糙度的要求，选择合适的物镜组，分别安装在投射光管和观察光管的下端。
2、接通电源。
3、擦净被测工件，把它安放在工作台上，并使被测表面的切削痕迹的方向与光带垂直。
当测量圆柱形工件时，应将工件置于V形块上。
4、粗调节：用手托住支臂，松开锁紧螺钉，缓慢旋转支臂调节螺母，使支臂上下移动，直到目镜中观察到绿色光带和表面轮廓不平度的影象。
然后，将螺钉固紧。
要注意防止物镜与工件表面相碰，以免损坏物镜组。
5、细调节：缓慢而往复转动调节手轮，调焦环和调节螺钉，使目镜中光带最狭窄，轮廓影象最清晰并位于视场的中央。
6、松开螺钉，转动目镜测微器，使目镜中十字线的一根线与光带轮廓中心线大致平行（此线代替平行于轮廓中线的直线）。
然后，将螺钉固紧。
7、根据被测表面粗糙度R的数值，按国家标准GB/T1031-1995的规定选z取取样长度和评定长度。
8、旋转目镜测微器的刻度套筒，使目镜中十字线的一根与光带轮廓一边的峰（或谷）相切，并从测微器读出被测表面的峰（或谷）的数值，把测量结果填入实验报告（见下表）。
以次类推。
在取样长度范围内分别测出五个最高点（峰）和五个最低点（谷）的数值，并把测量结果填入实验报告（见下表）。
9、计算出R的数值，判断轴径的合格性，并把测量结果填入实验报告（见z下表）。
实验3—1 用双管显微镜测量表面粗糙度。
表面粗糙度的测量
表面粗糙度的测量表面粗糙度的测量方法有光切法，光波干涉法及触针法（又称针描法）等，工厂常用的还有粗糙度样板直接和被测工件对照的比较法，以及利用塑性和可铸性材料将被测工件加工表面的加工痕迹复印下来，然后再测量复印的印模的印模法。
一、实验目的1.建立对表面粗糙度的感性认识；2.了解用双管显微镜测量表面粗糙度的原理及方法。
二、实验内容用双管显微镜测量表面粗糙度的Rz值。
三、测量原理及仪器说明双管显微镜又撑光切显微镜，它是利用被测表面能反射光的特性，根据“光切法原理”制成的光学仪器，其测量范围取决于选用的物镜的放大倍数，一般用于测量0.8-80微米的表面粗糙度Rz值。
仪器外型如图1所示，它由底座6，支柱5，横臂2，测微目镜13，可换物镜8及工作台7等部分组成。
仪器备有四种不同倍数（7X,14X,30X,60X）物镜组，被测表面粗糙度大小（估测）来选择相应倍数的物镜组（见表1）。
表1 双管显微镜测量参数物镜放大倍数N 总放大倍数目镜视场直径（mm）物镜与工件距离（mm）测量范围Rz（µm）换算系数E(微米/格)7X 60X 2.5 9.5 30~30 1.2514X 120X 1.3 2.5 6.3~20 0.6330X 260X 0.6 0.2 1.6~6.3 0.29460X 510X 0.3 0.04 0.8~1.6 0.147测量原理如图2所示，被测表面为P1-P2阶梯表面，当一平行光束从45度方向投射到阶梯表面时，即被折成S1和S2两段，从垂直于光束的方向上就可以在显微镜内看到S1和S2两段光带的放大像S1'S2'，同时距离h也被放大为h1'。
通过测量和计算，可求得被测表面的不平度高度h。
这种方法类似在零件表面斜切一刀，然后观察其剖面的轮廓形状，因此称为光切法。
图3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45度方向投射到北测表面上，调整仪器使反射光束经物镜5成像在目镜分划板6上，光束被测上表面的S1点反射，在下表面S2点反射，它们各成像于分划板6的S1'和S2'，距离h1被放大为h1'，通过目镜可观察到凹凸不平的光带（图4（b））,光带边缘即工件表面上被照亮了的h1的放大轮廓像h1'，测量h1'即可求出被测表面的不平高度h2。
表面粗糙度的测量
表面粗糙度的测量表面粗糙度的测量方法有光切法，光波干涉法及触针法（又称针描法）等，工厂常用的还有粗糙度样板直接和被测工件对照的比较法，以及利用塑性和可铸性材料将被测工件加工表面的加工痕迹复印下来，然后再测量复印的印模的印模法。
一、实验目的1.建立对表面粗糙度的感性认识；2.了解用双管显微镜测量表面粗糙度的原理及方法。
二、实验内容用双管显微镜测量表面粗糙度的Rz值。
三、测量原理及仪器说明双管显微镜又撑光切显微镜，它是利用被测表面能反射光的特性，根据“光切法原理”制成的光学仪器，其测量范围取决于选用的物镜的放大倍数，一般用于测量0.8-80微米的表面粗糙度Rz值。
仪器外型如图1所示，它由底座6，支柱5，横臂2，测微目镜13，可换物镜8及工作台7等部分组成。
仪器备有四种不同倍数（7X,14X,30X,60X）物镜组，被测表面粗糙度大小（估测）来选择相应倍数的物镜组（见表1）。
表1 双管显微镜测量参数测量原理如图2所示，被测表面为P1-P2阶梯表面，当一平行光束从45度方向投射到阶梯表面时，即被折成S1和S2两段，从垂直于光束的方向上就可以在显微镜内看到S1和S2两段光带的放大像S1'S2'，同时距离h也被放大为h1'。
通过测量和计算，可求得被测表面的不平度高度h。
这种方法类似在零件表面斜切一刀，然后观察其剖面的轮廓形状，因此称为光切法。
图3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45度方向投射到北测表面上，调整仪器使反射光束经物镜5成像在目镜分划板6上，光束被测上表面的S1点反射，在下表面S2点反射，它们各成像于分划板6的S1'和S2'，距离h1被放大为h1'，通过目镜可观察到凹凸不平的光带（图4（b））,光带边缘即工件表面上被照亮了的h1的放大轮廓像h1'，测量h1'即可求出被测表面的不平高度h2。
h=h1cos45=(h1/N)cos45式中N——物镜的放大倍数影象高度h1'是利用目镜测微器来测量的，测微目镜头结构见图4（a）由于测微器中的十字刻线与测微器读数方向成45，所以当用十字线只能感的任一直线与影像蜂，谷相切来测量波高度时，波高h1=h1cos45h1”为刻度线移过的实际距离，即测微器量词读数差（见图4（b）），所以被测表面的不平高度为：h=h1cos45cos45/N=1/2N·h1式中，E为刻度套筒的分度值，或称为换算系数，它与投射角，目镜测微器的结构和物镜放大倍数有关，可在表1中查取。
表面粗糙度检测仪的测量原理
表面粗糙度检测仪的测量原理
表面粗糙度检测仪的测量原理主要基于线接触测量技术。
简单地说，该设备中的探针在待测物体的表面上移动，获取表面的实际形状。
” 对这个形状进行处理后可得到各种粗糙度参数。
通常，表面粗糙度的参数有Ra、Rz、Rq、Ry、Rt等，其中Ra是最常用的参数，表示表面粗糙度的平均绝对值。
首先，探针以一定的压力在物体表面移动，这时探针上的力发生变化，这个力的变化与物体表面的粗糙度有直接关系。
探针上的力通过一系列的转换和增强，转换为电信号。
电信号再通过数据处理系统进行傅里叶变换，得到物体表面粗糙度的频率分布。
从频率分布可以直接得到 Ra、Rz等粗糙度参数。
检测过程中，探针不断在物体表面上下移动，这个移动过程可以看作是探针在物体表面的高低起伏。
这个起伏可以看作是一个连续的波动过程，这个波动过程就是粗糙度的物理表现。
这个波动过程可以通过电子技术等手段转化为电信号，电信号再经过处理，就可以得到粗糙度的数值参数，如 Ra、Rz等。
只需通过上述过程，就可以准确、快速地获取物体表面的粗糙度参数。
整个测量过程涉及到测量技术、信号处理技术、电子技术等多个技术领域，是一门综合性的技术。
在工程实践中，这种技术已经被广泛应用于机械制造、材料研究、质量控制等许多领域，被证明具有极高的实用价值。
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。
粗糙度测量标准
粗糙度测量标准粗糙度是指物体表面的不平整程度，通常用来描述表面的粗糙程度。
在工程领域中，粗糙度是一个非常重要的参数，它直接影响着物体的摩擦、磨损、密封和润滑等性能。
因此，准确测量物体表面的粗糙度是非常必要的。
本文将介绍粗糙度的测量标准，帮助大家更好地了解和应用粗糙度测量。
一、粗糙度的定义。
粗糙度是指物体表面的不规则程度，通常是由微小起伏构成的。
这些微小的起伏会对物体的性能产生影响，因此需要进行精确的测量。
粗糙度通常用Ra值来表示，Ra值越大，表明表面的粗糙度越高。
二、粗糙度的测量方法。
1. 接触式测量法。
接触式测量法是通过测量仪器的探针直接接触被测表面，然后根据探针的运动轨迹来计算表面的粗糙度。
这种方法适用于各种形状和材质的表面，但是需要考虑到探针和被测表面的材质和硬度，以及测量仪器的精确度。
2. 非接触式测量法。
非接触式测量法是通过光学、声学或电磁原理，利用传感器对被测表面进行扫描和测量。
这种方法不会对被测表面造成损伤，适用于一些特殊材质或形状的表面。
但是需要考虑到环境因素对测量的影响，以及传感器的精确度和灵敏度。
三、粗糙度的测量标准。
1. ISO 4287标准。
ISO 4287标准是国际上公认的粗糙度测量标准，它规定了粗糙度测量的方法和参数。
根据ISO 4287标准，粗糙度的测量应该包括三个参数，Ra、Rz和Rmax。
这些参数可以全面地描述表面的粗糙度特征，对于工程应用非常有价值。
2. ANSI标准。
ANSI标准是美国国家标准协会制定的粗糙度测量标准，它与ISO 4287标准类似，也是通过Ra、Rz和Rmax等参数来描述表面的粗糙度。
但是与ISO 4287标准相比，ANSI标准在参数的计算方法和测量范围上有所不同，需要根据实际情况进行选择和应用。
四、粗糙度测量的应用。
粗糙度测量在工程领域有着广泛的应用，主要包括以下几个方面：1. 材料加工。
在材料加工过程中，粗糙度测量可以帮助工程师更好地控制加工质量，提高加工效率和产品性能。
表面粗糙度怎么测量 测量表面粗糙度的方法 详解
表面粗糙度怎么测量测量表面粗糙度的方法详解Standardization of sany group #QS8QHH-HHGX8Q8-GNHHJ8-HHMHGN#表面粗糙度怎么测量_ 测量表面粗糙度的方法内容来源网络，由深圳机械展收集整理！表面粗糙度的检测,我们常用的有以下几中方法1.显微镜比较法,；将被测表面与表面粗糙度比较样块靠近在一起，用比较显微镜观察两者被放大的表面，以样块工作面上的粗糙度为标准，观察比较被测表面是否达到相应样块的表面粗糙度；从而判定被测表面粗糙度是否符合规定。
此方法不能测出粗糙度参数值2.光切显微镜测量法，Rz：～100；光切显微镜(双管显微镜)是利用光切原理测量表面粗糙度的方法。
从目镜观察表面粗糙度轮廓图像，用测微装置测量Rz值和Ry值。
也可通过测量描绘出轮廓图像，再计算Ra值，因其方法较繁而不常用。
必要时可将粗糙度轮廓图像拍照下来评定。
光切显微镜适用于计量室3.样块比较法,直接目测：；用放大镜：～；以表面粗糙度比较样块工作面上的粗糙度为标准，用视觉法或触觉法与被测表面进行比较，以判定被测表面是否符合规定用样块进行比较检验时，样块和被测表面的材质、加工方法应尽可能一致；样块比较法简单易行，适合在生产现场使用4.电动轮廓仪比较法，Ra：～；Rz：～25；电动轮廓仪系触针式仪器。
测量时仪器触针尖端在被测表面上垂直于加工纹理方向的截面上，做水平移动测量，从指示仪表直接得出一个测量行程Ra值。
这是Ra值测量常用的方法。
或者用仪器的记录装置，描绘粗糙度轮廓曲线的放大图，再计算Ra或Rz 值。
此类仪器适用在计量室。
但便携式电动轮廓仪可在生产现场使用5干涉显微镜测量法，Rz：.032～；涉显微镜是利用光波干涉原理，以光波波长为基准来测量表面粗糙度的。
被测表面有一定的粗糙度就呈现出凸凹不平的峰谷状干涉条纹，通过目镜观察、利用测微装置测量这些干涉条纹的数目和峰谷的弯曲程度，即可计算出表面粗糙度的Ra值。
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表面粗糙度的测量
表面粗糙度的测量
目录
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一、表面粗糙度的检测 0
二、表面粗糙度的测量 (2)
三、参考标准 (4)
四、参考文献 (5)
一、表面粗糙度的检测
表面粗糙度是指加工表面具有的较小间距和微小峰谷不平度。
其两波峰或两波谷之间的距离（波距）很小（在1mm以下），用肉眼是难以区别的，因此它属于微观几何形状误差。
表面粗糙度越小，则表面越光滑。
表面粗糙度的大小，对机械零件的使用性能有很大的影响，主要表现在以下几个方面：1）表面粗糙度影响零件的耐磨性。
表面越粗糙，配合表面间的有效接触面积越小，压强越大，磨损就越快。
2）表面粗糙度影响配合性质的稳定性。
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，降低了联结强度。
3）表面粗糙度影响零件的疲劳强度。
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。
4）表面粗糙度影响零件的抗腐蚀性。
粗糙的表面，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。
5）表面粗糙度影响零件的密封性。
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。
6）表面粗糙度影响零件的接触刚度。
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。
7）影响零件的测量精度。
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。
此外，表面粗糙度对零件的镀涂层、导热性和接触电阻、反射能力和辐射性能、液体和气体流动的阻力、导体表面电流的流通等都会有不同程度的影响。
●表面粗糙度基本术语：
取样长度：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。
评定长度：为了全面、充分地反映被测表面的特性，在评定或测量表面轮廓时所必需的一段长度。
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。
评定长度一般按5个取样长度来确定。
评定表面粗糙度的基准线：评定表面粗糙度的一段参考线。
有以下两种：轮廓的最小二乘中线：在取样长度内，使轮廓上各点至一条该线的距离平方和为最小；
轮廓算术平均中线：在取样长度内，将实际轮廓划分上下两部分，且使上下面积相等的直线。
●表面粗糙度评定参数：
表面结构参数有三种：基于轮廓法定义的参数叫轮廓参数（GB/T 3505-2000），包括R轮廓参数（粗糙度参数）、W轮廓参数（波纹度参数）和P轮廓参数（原始轮廓参数）；基于图形法定义的参数叫图形参数（GB/T 18618-2002）；基于支承率曲线的参数叫支承率曲线参数。
二、表面粗糙度的测量
1.比较检验法
以表面粗糙度比较样块工作面上的粗糙度为标准，用视觉法或触觉法与被测表面进行比较，以判定被测表面是否符合规定；用样块进行比较检验时，样块和被测表面的材质、加工方法应尽可能一致；样块比较法简单易行，适合在生产现场使用。
●比较检验法的适应范围
1）肉眼直接观察比较，适用于Ra>3.2μm的被检表面；
2）放大镜目测比较，适用于Ra为0.40~1.60μm的被检表面；
3）用比较显微镜目测比较，适用于Ra＜0.40μm的被测表面；
4）触觉比较，适用于Ra为0.80~6.3μm的被测表面。
●选择样块
根据被检测对象选择样块，样块的表面粗糙程度特征要与被比较检测的表面的粗糙度特征相同，即样块的材质要与被检测工件材质相同，样块表面的加工方法与被检测表面的的加工方法相同。
●检查样块
选取样块后，应该检查样块上的标志是否要求相符，检查样块的标志表征的材质和加工方法，检查样块的外观质量及样块的检定合格证。
●使用样块
将被检测表面与粗糙度比较样块的工作面放在一起，用眼睛从各个方向观察样块表面和被检测表面上反射光线的强弱和色彩的差异，判断被检测表面的粗糙值相当于粗糙度比较样块上哪一块的粗糙度数值，这块样块的粗糙度数值即是被检测表面的粗糙度值。
用手指或指甲抚摸两个表面，要与加工纹理垂直的方向去抚摸。
凭手感判断两个表面上的粗糙度差异。
用样块比较法检测时，被测表面应具有和比较样块相同的加工方法、加工纹理、几何形状、色泽和材料，这样才能保证评定结果的可靠。
进行批量加工时，可以先加工出一个合格零件，并精确测出其表面粗糙度参数值。
以它作为比较样块检测其他零件。
2.光切法
适用于Rz：0.8～100。
光切显微镜(双管显微镜)是利用光切原理测量表面粗糙度的方法。
从目镜观察表面粗糙度轮廓图像，用测微装置测量Rz值和Ry 值。
也可通过测量描绘出轮廓图像，再计算Ra值，因其方法较繁而不常用。
必要时可将粗糙度轮廓图像拍照下来评定。
光切显微镜适用于计量室。
3.干涉法
适用于Rz：0.032～0.8。
干涉显微镜是利用光波干涉原理，以光波波长为基准来测量表面粗糙度的。
被测表面有一定的粗糙度就呈现出凸凹不平的峰谷状干涉条纹，通过目镜观察、利用测微装置测量这些干涉条纹的数目和峰谷的弯曲程度，即可计算出表面粗糙度的Ra值。
必要时还可将干涉条纹的峰谷拍照下来评定。
干涉法适用于精密加工的表面粗糙度测量。
适合在计量室使用。
4.印模法
利用石腊、低熔点合金或其它印模材料，压印在被测零件表面，放在显微镜下间接地测量被测表面的粗糙度。
适用于笨重零件及内表面。
三、参考标准
1)GB 6060.3-86 表面粗糙度比较样块电火花加工表面
2)GB 6060.4-88 表面粗糙度比较样块抛光加工表面
3)GB 6060.5-88 表面粗糙度比较样块抛（喷）丸、喷砂加工表面
4)GB 7220-87 表面粗糙度术语参数测量
5)GB/T 1031-1995 表面粗糙度参数及其数值
6)GB/T 2523-2008 冷轧金属薄板（带）表面粗糙度和峰值数测量方法
7)GB/T 3505-2009 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
8)GB/T 6060.1-1997 表面粗糙度比较样块铸造表面
9)GB/T 6060.2-2006 表面粗糙度比较样块磨、车、镗、铣、插及刨加工表面
10)GB/T 6060.3-2008 表面粗糙度比较样块第3部分电火花、抛（喷）丸、喷
砂、研磨、锉、抛光加工表面
11)GB/T 18618-2009 产品几何技术规范（GPS）表面结构轮廓法图形参数
12)JJF 1099-2003 表面粗糙度比较样块校准规范
四、参考文献
1)机械加工和表面粗糙度对金属材料硬度测试数据的影响，郑远谋。