表面粗糙度评定参数的选择
表面粗糙度(2)
L
n
表面粗糙度的基本术语（二）
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m：在取样长度内，使轮 廓上各点F1 至一条F2 该线的y距=f离(x平) 方和为最Fn 小。即：
n
yi2 min
i 1
0 轮廓算术平均中线m ：在取样长度内，将实x际
轮廓G划1 分上下G2 两部分，且使上下面积Gm相等的直 线 。即：F1+F3+…+LF2n-1= F2+F4+…+F2n
表面粗糙度对零件性能的影响
影响零件的耐磨性。 影响配合性质的稳定性。 影响零件的疲劳强度。 影响零件的抗腐蚀性。 影响零件的密封性。 对零件的外观、测量精度、表面光学性
能、导电导热性能和胶合强度等也有着 不同程度的影响。
表面粗糙度的基本术语（一）
取应样与长表度面粗l：糙评度定的表大面小粗基相糙准适线度应所。规规定定的取一样段长基度准是线为长了度。
Ra
Hale Waihona Puke 1 nn i 1yi
表面粗糙度评定参数（二）
（2）微观不平度十点高度Ｒz 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。
5
5
ypi yvi
Rz i1
i 1
5
表面粗糙度评定参数（三）
（3）轮廓最大高度Ｒy 在取样长度内，轮廓的峰顶线和谷底线
之间的距离。峰顶线和谷底线平行于中 线且分别通过轮廓最高点和最低点。
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。 （标准见书P108 表5-1。）
评定长度 ln：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
粗糙度对比ra、rz、rms、国内外标准对照
表面粗糙度高度参数有3种：1.轮廓算数平均偏差：轮廓算数平均偏差Ra是指在取样长度L内，被测轮廓上各点到基准线的距离Yi的绝对值的算数平均平均值。
2.微观不平度十点高度：微观不平度十点高度Rz是指在取样长度L内，被测轮廓上五个最大轮廓峰高Y pi的平均值与五个最大轮廓谷底Y vi的平均值之和。
3.轮廓最大高度：轮廓最大高度Ry是指在取样长度L内，被测轮廓的峰顶线与轮谷线之间的距离。
表征微观不平度高度特性的评定参数Ra、Rz、Ry的数值愈大则表面越粗糙。
在高度评定参数中，Ra的概念颇为直观，Ra值反应实际轮廓微观几何形状特性的信息量最大，且Ra值用触针式电动轮廓仪测量比较容易。
因此对于光滑表面和半光滑表面，普遍采用Ra作为评定参数。
但受测量仪器的限制，极光滑和极粗糙的表面不能用Ra评定。
评定参数Rz的概念较为直观，Rz值通常用非接触式的光切显微镜测量。
但Rz值只反应取样长度内峰高和谷底的十个点，不能反应峰顶的尖锐和平顿的几何形状特性，因此Rz值不如Ra值反应得微观几何形状特性全面。
评定参数Ry的概念简单，Ry值得测量方便，但Ry值不及Rz、Ra值反应的微观几何形状特性全面。
Ry值与Ra、Rz值连用控制微观不平度的谷深用来评定某些不允许出现较大加工痕迹和受交变应力作用的表面。
RMS值实际就是有效值，就是一组统计数据的平方的平均值的平方根。
因为RMS系统是英制单位一般的有：RMS*25.4/1000=RA举例:RMS64 = 64*25.4/1000= RA 1.6几个常用的如下:RMS250 = RA6.4RMS125 = RA3.2RMS64 = RA1.6RMS32 = RA0.8表面粗糙度外国与中国标准对照N1－－0.025um；N2－－0.05um；N3－－0.1um；N4－－0.2um；N5－－0.4um；N6－－0.8um；N7－－1.6um；N8－－3.2um；N9－－6.3um；N10－－12.5um；N11－－25um；日本表面粗糙度的老标准。
表面粗糙度评定参数
表面粗糙度评定：参数选择与测量方法表面粗糙度是指物体表面经过加工或自然形成后，其表面上所具有的微观几何形状特征。
表面粗糙度评定参数是用来评价表面粗糙程度的物理量，包括轮廓算术平均偏差、轮廓最大高度、轮廓线数、轮廓单元平均宽度等。
以下是表面粗糙度评定的主要参数及介绍：1. 轮廓算术平均偏差（Ra）：轮廓算术平均偏差是指在取样长度内，沿轮廓线方向上，轮廓偏距绝对值的算术平均值。
它反映了表面微观几何形状的高度特征，是表面粗糙度评定的主要参数之一。
2. 轮廓最大高度（Rz）：轮廓最大高度是指在取样长度内，轮廓峰顶线和轮廓谷底线之间的垂直距离。
它反映了表面微观几何形状的深度特征，是表面粗糙度评定的主要参数之一。
3. 轮廓线数（Rc）：轮廓线数是指在取样长度内，轮廓线上波峰和波谷的数目。
它反映了表面微观几何形状的波峰和波谷数量特征，是表面粗糙度评定的辅助参数之一。
4. 轮廓单元平均宽度（Rt）：轮廓单元平均宽度是指在取样长度内，轮廓单元的平均宽度。
它反映了表面微观几何形状的宽度特征，是表面粗糙度评定的辅助参数之一。
5. 轮廓单元平均高度（Rsm）：轮廓单元平均高度是指在取样长度内，轮廓单元的平均高度。
它反映了表面微观几何形状的高度差异特征，是表面粗糙度评定的辅助参数之一。
6. 轮廓支承长度率（Rsk）：轮廓支承长度率是指轮廓线上，支撑点的平均支撑长度与取样长度之比。
它反映了表面微观几何形状的支撑特征，是表面粗糙度评定的辅助参数之一。
7. 轮廓峰密度（Rp）：轮廓峰密度是指在取样长度内，轮廓线上波峰的数量与取样长度的比值。
它反映了表面微观几何形状的峰密度特征，是表面粗糙度评定的辅助参数之一。
8. 轮廓谷密度（Rv）：轮廓谷密度是指在取样长度内，轮廓线上波谷的数量与取样长度的比值。
它反映了表面微观几何形状的谷密度特征，是表面粗糙度评定的辅助参数之一。
以上是表面粗糙度评定的主要参数及介绍。
在实际应用中，根据不同表面的加工要求和评价目的，选择合适的评定参数来评估表面的粗糙程度，以保证产品质量的稳定性和可靠性。
表面粗糙度的三个评定参数
表面粗糙度的三个评定参数一、介绍表面粗糙度是衡量物体表面粗细程度的参数，对于很多行业来说都是十分重要的质量指标。
在工业制造、建筑材料、土木工程等领域，粗糙度的评定参数对于保证产品质量、提高工程效率具有重要意义。
本文将介绍表面粗糙度的三个评定参数，包括使用范围、计算方法以及实际应用。
二、RMS粗糙度RMS（Root Mean Square）粗糙度被广泛应用于表面粗糙度的评定中。
RMS粗糙度是指表面粗糙度的均方根值，通过测量垂直于表面方向上的高度差来计算。
1. 计算方法：1.选取一小块表面区域；2.将该区域的高度值减去表面均值，得到各点的高度差；3.对高度差的平方求和；4.将求和结果除以测量区域的面积；5.取结果的平方根，即为RMS粗糙度。
2. 应用领域：RMS粗糙度广泛应用于汽车、航空航天等工业领域，用于评估零件的表面质量。
在生产过程中，根据RMS粗糙度的标准进行检测和筛选，可以保证零件的质量符合要求，提高生产效率和产品可靠性。
三、Ra粗糙度Ra（Roughness average）粗糙度指表面高度差的平均值，常用于描述表面粗糙度的平均水平。
1. 计算方法：1.选取一小段表面轨迹；2.计算轨迹上各点的高度差；3.将高度差的绝对值累加；4.将累加结果除以轨迹长度；5.得到的结果即为Ra粗糙度。
2. 应用领域：Ra粗糙度常用于机械工程、船舶制造等领域，用于评估零件表面的加工质量。
根据Ra粗糙度的要求进行表面加工，可以保证零件与零件之间的配合接触面积更大，提高零件的使用寿命和性能。
四、Rz粗糙度Rz（Average maximum height）粗糙度表示单位长度内最大凹凸高度的平均值，常用于对表面粗糙度的极值进行评定。
1. 计算方法：1.选取一小段表面轨迹；2.在轨迹上找到最高点和最低点；3.计算最高点和最低点之间的高度差；4.同样方法找到其它最高点和最低点，累加高度差；5.将累加结果除以轨迹长度；6.得到的结果即为Rz粗糙度。
表面粗糙度的检测及选择
表面粗糙度的选用
二、表面粗糙度参数值的选用
（1）同一零件上，工作表面的粗糙度应比非工作表面要求严格，Rmr(c)值 应大，其余评定参数值应小。
（2）对于摩擦表面，速度愈高，单位面积压力愈大，则表面粗糙度值应越 小，尤其是对滚动摩擦表面应更小。
印模法是利用一些无流动性和弹性的塑性材料，贴合在被测表面上，将被测表 面的轮廓复制成模，然后测量印模，从而来评定被测表面的粗糙度。适用于对 某些既不能使用仪器直接测量，也不便于用样板相对比的表面。如深孔、盲孔、 凹槽、内螺纹等。
表面粗糙度的选用
一、表面粗糙度的选用原则
1. 表面粗糙度高度参数的选择
确定表面粗糙度时，应首先在高度特性方面的参数（Ra、Rz）中选取，只有当 高度参数不能满足表面的功能要求时，才选取附加参数作为附加项目。
在评定参数中，最常用的是Ra，因为它是最完整、最全面地表征了零件表面的 轮廓特征。通常采用电动轮廓仪测量零件表面的Ra，电动轮廓仪的测量范围为 0.02~8μm。
2. 轮廓单元的平均宽度参数Rsm的选用
由于Ra、Rz高度参数为主要评定参数，而轮廓单元的平均宽度参数和形状特 征参数为附加评定参数，所以，零件所有表面都应选择高度参数，只有少数零 件的重要表面，有特殊使用要求时，才附加选择轮廓单元的平均宽度参数等附 加参数。
3. 轮廓的支承长度率Rmr(c)的选用
表面粗糙度的检测
常用的表面粗糙度的检测方法有：光切法、比较法、干涉法、针描法和印模法等。 四、比较法 比较法是将被测零件表面与标有一定评定参数值的表面粗糙度样板直接进行比 较，从而估计出被测表面粗糙度的一种测量方法。
表面粗糙度的主要评定参数
表面粗糙度的主要评定参数表面粗糙度是表面几何特征的量化描述，它是评定物体表面的光洁程度或粗糙度的重要参数。
表面粗糙度的主要评定参数有：粗糙度高度参数、波动参数、曲率参数、光谱参数等。
1.粗糙度高度参数：用于衡量表面在垂直方向上的高度差异。
常用的参数有Ra（平均粗糙度）、Rz（十个最大峰值间距平均）和Rq （平均底部谷值深度）等。
Ra是最常用的参数，它表示单位长度上表面高度正负偏离平均值的平均值。
粗糙度高度参数描述表面的平均粗糙度水平和表面上峰谷起伏的平均水平。
2.波动参数：用于衡量表面在平行方向上的高度变化，即表面的波动性。
常用的参数有Wt（材料垂直方向上的峰谷间距离的累积概率函数平方差的开方）和Wm（表面除了比还高和比较低的部分的峰和谷外，其他部分的峰谷间距离平均值）等。
波动参数较好地反映了表面起伏的统计性质。
3.曲率参数：用于描述表面的曲率特性。
常用的参数有Rt（表面曲率的方根的平均值）和RPC（表面法线方向与某一指定方向的夹角的标准差）等。
曲率参数描述表面的弯曲性、蜂窝状程度和不规则程度。
4.光谱参数：用于描述表面的频率成分。
常用的参数有Amplitude-Peak（表面高度变化的最大峰-谷差）、Spectral-Centrod （颜色信息的分布中心）、Slope-RM（表面斜率的均方根的标准差）等。
光谱参数主要从自相关函数、功率谱或相关性配分函数得到，它用于衡量表面上各种高度波动的频率成分。
这些评定参数并不是孤立存在的，它们之间存在关联性。
评定表面粗糙度时，需要综合考虑多个参数的相互作用，以全面、准确地描述表面的粗糙度特征。
同时，不同种类的物体表面可能需要选择不同的评定参数。
例如，在工业领域，常用的评定参数是Ra和Rz；在光学领域，常用的评定参数是RPC和Amplitude-Peak。
总之，表面粗糙度的主要评定参数有粗糙度高度参数、波动参数、曲率参数和光谱参数。
通过综合考虑这些参数的结果，可以更准确、全面地描述表面的粗糙度特征，为工业生产、科学研究等领域提供有力的参考依据。
表面粗糙度最新国家标注
有关检验规范的基本术语
1 取样长度和评定长度
取样长度——测量表面粗糙度轮廓时，测量限制的一
段足够短的长度，以限制或减弱波纹度、排除形状误 差对表面粗糙度轮廓测量的影响。（详见P134表5-1） 评定长度默认为 5 个取样长度, 否则应注明个数。 例如Rz0.4、Ra3 0.8、Rz1 3.2 分别表示评定长度
参数值的选用方法
可用类比法来确定。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。 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
极限值判断规则
2 最大规则: 运用本规则时, 被检的整个表 面上测得的参数值一个也不应超过给定的 极限值。 16%规则是所有表面结构要求标注的默认 规则。即图样上不注写其它符号时，均默 认为应用 16%规则( 例如 Ra0.8) 。即当 参数代号后标注写“max”字样时, 则应用 最大规则( 例如 Ramax0.8)
即：F1+F2+…+Fn= G1+G2+…+Gm
F
1
F
2
y=f(x)
Fn
0 G1 G2 L Gm
x
轮廓参数
轮廓参数，与GB/T 3505标准相关的参数 有： —R轮廓（粗糙度参数）； —W轮廓（波纹度参数）；
—P轮廓（原始轮廓参数）。
评定表面结构常用的参数（三大参数）
轮廓参数( 由 GB/T35052000 定义)
表面加工纹理方向：指表面微观结构的主要方向，由所采 用的加工方法或其它因素形成，必要时才规定。
粗糙度检测标准
Ry3.2
用任何方法获得的表面，Ry的上限值为3.2μm
Rz200
用不去除材料方法获得的表面，Rz的上限值为200μm
Rz3.2
Rz.1.6
用去除材料方法获得的表面，Rz的上限值为3.2μm，下限值为1。6μm
3.2
Ry12。5
1。6
光面
可辨加工痕迹方向
金刚石、车刀精车、精铰、拉力加工、精磨、研磨、抛光
要求保证定心剂配合特性的表面，如轴承配合表面、锥孔等
0。6
微辩加工痕迹方向
要求能长期保持规定的配合特性，如标准公差为IT6、IT7的轴和孔
用去除材料方法获得的表面,Ra的上限值为3。2μm，Ry的上限值为12.5μmRy
三、各级表面粗糙度的表面特征、加工方法及应用举例（表1—2）
表1-2各级表面粗糙度的表面特征、加工方法及应用举例
表面粗糙度
表面外观情况
获得方法举例
应用举例
级别
名称
100
粗面
明显可见刀痕
毛坯经过粗车、粗刨、粗铣等加工方法所获得的表面
粗糙度的检测标准
一、表面粗糙度的评定参数
按照国家标准规定，表面粗糙度的评定参数应在轮廓算术平均偏差（Ra）、微观平面度十点高度（Rz）和轮廓最大高度（Ry)项目中选取.国家标准优先选用Ra.
二、表面粗糙度符号（见表1-1）
表1—1表面粗糙度符号（GB/T131-1993）
符号
意义
基本符号上加一短横线，表示表面特征是用去除材料的方法获得的，如车、铣、钻、磨、剪切、抛光、腐蚀、电火花加工等.
一般的钻孔、倒角、没有要求的自由表面
50
可见刀痕
25
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zi2dx
)，如图5-3所示。
第5章 表面粗糙度
5
图 5-3 轮廓的最小二乘中线
第5章 表面粗糙度
5
轮廓偏距 z 是指测量方向上，轮廓线上的点与基准线 之间的距离，如图5-4所示。对实际轮廓来说， 基准线和 评定长度内轮廓总的走向之间的夹角α是很小的，故可认 为轮廓偏距是垂直于基准线的。轮廓偏距有正、负之分： 在基准线以上, 轮廓线和基准线所包围的部分是材料的实 体部分，这部分的 z 值为正； 反之为负。
第5章 表面粗糙度
5
零件加工表面形成的几何形状误差除表面粗糙度 外，还有形状误差（宏观几何形状误差）和表面波度， 如图5-1所示。通常，按相邻两波峰或两波谷的波距来 划分，波距大于10 mm的属于形状误差；波距小于1mm 的属于表面粗糙度；波距介于1～10 mm之间的属于表 面波度。
第5章 表面粗糙度
第5章 表面粗糙度
5
图 5-2 取样长度和评定长度
第5章 表面粗糙度
5
3. 轮廓中线是具有几何轮廓形状并划分轮廓的基准线。 它有轮廓的最小二乘中线和轮廓的算术平均中线两种。
1）轮廓的最小二乘中线（m
轮廓的最小二乘中线是指在取样长度内，使轮廓线
上各点轮廓偏距 zi 的平方和最小的线，即
min(
lr 0
第5章 表面粗糙度
5
5. 2 表面粗糙度的评定参数
我国现行的表面粗糙度标准有《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/T 3505—2000）、《表面粗糙度 参数及其数值》 （GB/T1031—1995）、《机械制图 表面粗糙度符号、 代号及其注法》（GB/T 131—1993）。
过盈配合：在装配零件时会将波峰挤平填入波谷， 使实际有效过盈量减小，降低了联结强度。
过渡配合：零件会在使用和拆装过程中发生磨损， 使配合变松，降低了定位和导向的精度。
第5章 表面粗糙度
5
2. 相互接触的表面由于存在微观几何形状误差，只 能在轮廓峰顶处接触，实际有效接触面积减小，导致 单位面积上压力增大，表面磨损加剧；但过于光（即 表面粗糙度值过小）的零件表面，由于金属分子间的 吸附作用，接触表面的润滑油被挤掉形成干摩擦，也 会使摩擦系数增大而加剧磨损。
第5章 表面粗糙度
5
图 5-4 轮廓偏距
第5章 表面粗糙度
5
2
轮廓的算术平均中线是指在取样长度内划分实际轮
廓为上、下两部分，且使两部分面积相等的基准线，如
图5-5所示，用公式表示为
n
n
Fi Fi
(5-1)
i 1
i 1
式中: Fi——轮廓峰面积； Fi——
第5章 表面粗糙度
5
图 5-5 轮廓的算术平均中线
第5章 表面粗糙度
5
最小二乘中线从理论上讲是理想的、惟一的基准 线，但在轮确测量。轮廓算术平均中线与最小 二乘中线差别很小，通常用图解法或目测法就可以确 定，故实际应用中常用轮廓的算术平均中线代替最小 二乘中线。当轮廓很不规则时，轮廓的算术平均中线 不是惟一的。
第5章 表面粗糙度
5
3. 由于腐蚀性气体或液体容易积存在波谷底部， 腐 蚀作用便从波谷向金属零件内部深入，造成锈蚀，因 此零件表面越粗糙，波谷越深，腐蚀越严重。
第5章 表面粗糙度
5
4. 零件粗糙表面的波谷处，在交变载荷、重载荷作 用下易引起应力集中，使抗疲劳强度降低。 此外，表面粗糙度对接触刚度、结合面的密封性、 零件的外观、零件表面导电性等都有影响。因此为保 证零件的使用性能和互换性，在设计零件几何精度时 必须提出合理的表面粗糙度要求。
第5章 表面粗糙度
5
2. 评定长度（ln） 评定长度是用于判别被评定轮廓的 x 轴方向上的 长度。它可包括一个或几个取样长度，如图5-2所示。 由于零件表面粗糙度不一定均匀，在一个取样长 度上往往不能合理地反映该表面粗糙度的特性，因此 要取几个连续取样长度，一般取 ln = 5lr。 若被测表面 比较均匀，可选 ln＜ 5lr；若被测表面均匀性差或测量 精度要求高，可选 ln ＞ 5lr。
5
图 5-1 零件表面的几何形状误差
第5章 表面粗糙度
5
5. 1. 2 表面粗糙度对互换性的影响 表面粗糙度对零件表面许多功能都有影响。其主要
表现在以下几个方面： 1. 对于有配合要求的零件表面，由于相对运动会导致
第5章 表面粗糙度
5
间隙配合：零件粗糙表面的波峰会很快磨去，导 致间隙增大，影响原有的配合功能。
第5章 表面粗糙度
5
4. 轮廓峰顶线 轮廓峰顶线是指在取样长度内，平行于基准线 并通过轮廓最高点的线，如图5-6所示。
第5章 表面粗糙度
5
图 5-6 轮廓峰顶线与轮廓谷底线
第5章 表面粗糙度
5
5. 轮廓谷底线 轮廓谷底线是指在取样长度内，平行于基准线 并通过轮廓最低点的线， 如图5-6所示。
第5章 表面粗糙度
第5章 表面粗糙度
5
5. 2. 1 1. 取样长度（lr） 取样长度是用于判别被评定轮廓的不规则特征的 x 轴方
向上的长度，即具有表面粗糙度特征的一段基准线长度。 x 轴的方向与轮廓总的走向一致，一般应包括5个以上的波峰 和波谷， 如图5-2所示。规定和限制这段长度是为了限制和 减弱表面波度对表面粗糙度测量结果的影响。
第5章 表面粗糙度
5
第5章 表面粗糙度
5.1 概述 5.2 表面粗糙度的评定参数 5.3 表面粗糙度的标注 5.4 表面粗糙度的选择 5.5 表面粗糙度的测量
思考题与习题
第5章 表面粗糙度
5
5.1 概 述
5. 1. 1 经过机械加工或用其他加工方法获得的零件表面，由
于加工过程中的塑性变形、机床的高频振动以及刀具在加 工表面留下的切削痕迹等原因，零件的表面不可能是绝对 光洁的。在零件加工表面存在几何形状误差，其中一种是 由较小间距和微小峰谷形成的微观几何形状误差，即表面 粗糙度。表面粗糙度值越小，零件表面越光洁。
5
5. 2. 2
1. 1） 轮廓算术平均偏差（Ra 轮廓算术平均偏差是指在一个取样长度内, 轮廓 偏距 z (x) 绝对值的算术平均值，如图5-7所示，用公
Ra
1 lr
lr 0
zxdx
或近似为
Ra
1 n
n i 1
zi
式中: z——轮廓偏距；
zi——第 i 点轮廓偏距（i=1，2，3, …