表面粗糙度及检测(3)
第三章--表面粗糙度及检测
第二节 表面粗糙度评估参数值旳 选择
评估参数值旳选择
总原则：在满足功能要求旳前提下，尽量选择较大旳表 粗糙度参数值，以减小加工难度，降低成本。
选择措施：类比法。 一般原则： （1）同一零件上工作表面比非工作表面粗糙度参数值小。 （2）摩擦表面比非摩擦表面旳粗糙度参数值小，滚动摩擦 表面比滑动摩擦表面旳粗糙度参数值小。 （3）承受交变载荷旳表面及易引起应力集中旳部分（如圆 角，沟槽）粗糙度参数值应小些。
t
p
p
l
100%
1 l
n i 1
bi
100%
S、Sm和tp称为间距参数，值越小，轮廓表面越细密，密 封性愈好。
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第一节 表面粗糙度旳评估
❖评估参数旳数值
原则要求：当Ra为0.025～6.3μm或Rz为0.100 ～25μm范围时，应优先 选用Ra参数。 Ra ＜0.025μm， Ra ＞6.3μm时，用光学仪器测量比较适 合，因而应选用Rz 。
个最大旳轮廓谷深平均值之和：
5
5
y pi yvi
Rz i1
i 1
5
Rz
(h2
h4
h10 ) (h1 5
h3
h9 )
Rz值越大，表面越粗糙。
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第一节 表面粗糙度旳评估
（3）轮廓最大高度Ry 在取样长度内，轮廓峰顶线和轮廓谷底线之间旳距离。
Ra、Rz和Ry称为表面粗糙度旳高度参数。
11
要求：国标推荐， ln=5l；对均匀性好旳表面，可选ln＜5l；对均匀 性较差旳表面，可选ln＞ 5l。
5
第一节 表面粗糙度旳评估
取样长度、评估长度和轮廓中线
6
Hale Waihona Puke 第一节 表面粗糙度旳评估（3）中线 中线是指用以评估表面粗糙度参数旳一条基准线。
表面粗糙度及其检测
3.2.1 表面粗糙度评定参数及其数值
1.术语及定义 (1) 取样长度l(新标准中用lr)： 指在轮廓总的走向上量取的用于测量或评定表面粗糙度所 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。表面越粗糙，取样长度就越大。 (2) 评定长度ln(新标准中用ln)： 在评定或测量表面轮廓时所必须的一段长度。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。通常评定长度一般按5个取样长度来确定。 如下图
第3章 表面粗糙度及检测
图5-7
轮廓单元的宽度
第3章 表面粗糙度及检测
评定参数的选择一般仅选用高度参数，推荐优先 选用Ra值，因为Ra能充分反映零件表面轮廓的特 征。 当表面过于粗糙（Ra＞6.3μm）或过于光滑（ Ra ＜ 0.025 μm ）时，可选用Rz，因为此范围便于选 择用于测量Rz的仪器测量。 当零件材料较软时，因为Ra一般采用触针测量。
同一精度，小尺寸比大尺寸、轴比孔的表面粗糙度 值要小。 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。如机床 的手轮或手柄。 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 T≈0.4 IT，则 Ra≤0.025 IT； Rz≤ 0.1 IT T≈0.25 IT，则 Ra≤0.012 IT； Rz≤ 0.05 IT T＜0.25 IT，则 Ra≤0.015 T； Rz≤ 0.6 T
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32 40
实验三表面粗糙度测量
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. 加深对粗糙度评定参数轮廓最大高度Rz 的理解。
二、实验内容用双管显微镜测量表面粗糙度的Rz 值。
三、测量原理及计量器具说明参看图 1，轮廓最大高度 Rz 是指在取样长度 lr 内，在一个取样长度范围内，最大轮廓峰高 Rp 与最大轮廓谷深 Rv 之和称之为轮廓最大高度 。
即Rz = Rp + Rvp 12p 34p5p 6ZZpZpZZZzv 45R3Zvv 6v 1 v 2ZvZZ ZZ中线lr图 1图 2双管显微镜能测量 80~1μ m 的粗糙度，用参数 Rz 来评定。
双管显微镜的外形如图 2 所示。
它由底座 1、工作台 2、观察光管 3、投射光管 11、支臂 7 和立柱 8 等几部分组成。
双管显微镜是利用光切原理来测量表面粗糙度的，如图3 所示。
被测表面为 P 1、 P 2 阶 梯表面，当一平行光束从 450方向投射到阶梯表面上时，就被折成 S 1 2和 S 两段。
从垂直于 光束的方向上就可在显微镜内看到S 1 2 和 S 2 1 2和 S 两段光带的放大象 S 1 。
同样， S 和S 之间 距离 h 也被放大为 S 1 和 S 2 之间的距离 h 1 。
通过测量和计算， 可求得被测表面的不平度高度 h 。
图 4 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450 方向投射到被测工件表面上。
调整仪器使反射光束进入与投射光管垂直的观察光管内，经物镜 5 成象在目镜分划板上， 通过目镜可观察到凹凸不平的光带 （图 5 b ）。
光带边缘即工件表面上被照亮了的 h 1 的放大轮廓象为 h 1′，测量亮带边缘的宽度 h 1′，可求出被测表面的不平度高度 h 1：h 1 ＝ h 1 cos450＝h 1cos450N式中N —物镜放大倍数。
表面粗糙度及检测
任务二 表面粗糙度的评定
（２）轮廓的单峰平均间距S：在取样长度内，轮廓的单峰间距Si的算 术平均值。所谓轮廓单峰间距Si ，是指两相邻轮廓单峰最高点在 中线上的投影长度，如图４-６所示。用下式表示为
（３）轮廓的支承长度率Rmr(c) ：在取样长度内，一平行于基准线的线 与轮廓相截所得到的各段截线长度bi （图４-６）之和与取样长度l 之比。用下式表示为
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任务四 选用和检测表面粗糙度
４．印模法 印模法是指用塑性材料将被测表面印模下来，然后对印模表
面进行测量。常用的印模材料有川蜡、石蜡和低熔点合金等。这 些材料的强度和硬度都不高，故一般不用针触法测量它。由于印 模材料不可能填满谷底，且取下印模时往往使印模波峰削平，所 以测得印模的Rz值比实际略有缩小。一般需根据实验修正。印模 法适用于大尺寸零件的内表面，测量范围为Rz＝０．８～３３０μ ｍ。
１．取样长度lｒ 取样长度是指测量和评定表面粗糙度时所规定的一段基准线长
度，如图４-２所示。取样长度的方向与轮廓总的走向一致。规定 取样长度的目的在于限制和利减弱其他几何形状误差，特别是表 面波度对测量的影响，表面越粗糙，取样长度就越大。在所选取 的取样长度内，一般至少包含五个波峰和波谷。 ２．评定长度lｎ
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任务四 选用和检测表面粗糙度
（４）配合性质要求越稳定，表面粗糙度值应越小。配合性质相同时， 尺寸愈小的结合面，表面粗糙度值也应越小。同一精度等级，小 尺寸比大尺寸、轴比孔的表面粗糙度值要小。
（５）尺寸公差、形状公差和表面粗糙度是在设计图样上同时给出的 基本要求，三者互相存在密切联系，故取值时应相互协调，一般 应符合：尺寸公差＞形状公差＞表面粗糙度。
表面粗糙度及检测
第5章表面粗糙度及检测5.1 表面粗糙度的基本概念5.1.1 表面粗糙度的定义微小峰谷高低程度和间距状况所组成的微观几何形状特性称为表面粗糙度（surface roughness）。
它是一种微观几何形状误差，也称为微观不平度。
实际上，加工得到的零件表面并不是完全理想的表面，完工零件的截面轮廓形状由表面粗糙度、表面波纹度和表面形状误差叠加而成，如图5–1所示。
上述三者通常按相邻两波峰或两波谷之间的距离，即按波距的大小来划分：波距小于l mm并大体呈周期变化的属于表面粗糙度（微观几何形状误差），波距在l mm～10 mm并呈周期变化的的属于表面波纹度（中间几何形状误差），波距大于10 mm而无明显并周期变化的属于表面形状误差（宏观几何形状误差）。
5.1.2 表面粗糙度对机械零件使用性能的影响1. 影响耐磨性2. 影响配合性质的稳定性3. 影响疲劳强度4. 影响耐腐蚀性此外，表面粗糙度还会影响结合的密封性、接触刚度、对流体流动的阻力、测量精度以及机器、仪器的外观质量等。
5.2 表面粗糙度的评定5.2.1 术语和定义1. 实际表面（real surface）实际表面是零件上实际存在的表面，是物体与周围介质分离的表面（见图5–2）。
2. 表面轮廓（surface profile）表面轮廓是理想平面与实际表面相交所得的轮廓（见图5–2）。
按照相截方向的不同，表面轮廓又分为横向表面轮廓和纵向表面轮廓。
在评定和测量表面粗糙度时，除非特别指明，通常均指横向表面轮廓，即与实际表面加工纹理方向垂直的截面上的轮廓。
3. 坐标系坐标系是确定表面结构参数的坐标体系（见图5–2）。
通常采用一个直角坐标系，其轴线形成一右旋笛卡尔坐标系，X轴与中线方向一致，Y轴也处于实际表面上，而Z轴则在从材料到周围介质的外延方向上。
4. 取样长度lr（sampling length）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，是测量和评定表面粗糙度时所规定的一段基准线长度，它至少包含5个以上轮廓峰和谷，如图5–3所示，取样长度lr的方向与轮廓走向一致。
表面粗糙度测试方法
表面粗糙度测试方法表面粗糙度测试方法一、背景介绍表面粗糙度是指物体表面的不平整程度，其大小决定了物体的摩擦、光泽、涂层附着力等性能。
因此，表面粗糙度的测试对于工业生产和科学研究都具有重要意义。
二、测试原理常用的表面粗糙度测试方法包括触针式、光学式和电子式三种。
触针式是通过机械触针在被测物体表面上移动，记录其运动过程中产生的力量变化来判断其表面粗糙度；光学式则是利用光线反射或透射的方式对物体表面进行扫描和测量；电子式则是通过电子束对物体进行扫描和测量。
三、触针式测试方法1. 准备工作：选取合适的仪器（如常见的形貌仪），根据被测物体的材质选择相应材料制成的触针，并进行校准。
2. 测试流程：（1）将被测物体放置在测试台上，调整好仪器参数。
（2）将触针轻轻地放在被测物体表面上，开始测试。
（3）观察仪器显示的数据，记录下表面粗糙度的数值。
（4）根据需要，可对同一物体进行多次测试，并取平均值作为最终结果。
四、光学式测试方法1. 准备工作：选取合适的仪器（如常见的三维扫描仪），根据被测物体的材质选择相应光源和相机，并进行校准。
2. 测试流程：（1）将被测物体放置在测试台上，调整好仪器参数。
（2）启动扫描仪进行扫描，获得被测物体表面的三维数据。
（3）通过软件分析处理得出表面粗糙度的数值，并进行记录和保存。
五、电子式测试方法1. 准备工作：选取合适的仪器（如常见的扫描电镜），根据被测物体的材质选择相应电子束和检测器，并进行校准。
2. 测试流程：（1）将被测物体放置在测试台上，调整好仪器参数。
（2）启动扫描电镜进行扫描，获得被测物体表面的图像数据。
（3）通过软件分析处理得出表面粗糙度的数值，并进行记录和保存。
六、注意事项1. 不同的测试方法适用于不同类型的被测物体，需要根据实际情况选择合适的测试方法。
2. 在进行测试前需要对仪器进行校准，以保证测试结果的准确性。
3. 测试过程中应注意避免对被测物体造成损伤或污染。
4. 测试结果应及时记录和保存，以便后续分析和比较。
表面粗糙度及检测ppt课件
完整图形符号, 当要求标注表面结构特征的补充信息时，在去除 材料图形符号的长边上加一横线。在文本中用文字MRR表示
完整图形符号, 当要求标注表面结构特征的补充信息时，在不去 除材料图形符号的长边上加一横线。在文本中用文字NMR表示
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7.取样长度lr——取样长度是用于判别和测量表面粗糙度时所规定
的一段基准线长度，它在轮廓总的走向上量取。 目的：规定和选取这段长度是为了限制和消弱表面波度对表面粗糙 度测量结果的影响。
表面越粗糙，取样长度越大，因为表面越粗糙，波距也越大，较 大的取样长度才能反映一定数量的微量高低不平的痕迹。
第四章 表面粗糙度
表面粗糙度—是指加工表面具有较小间隙和微小峰谷的一种微观几何
形状误差。旧称表面光洁度。
危害 ①影响配合件接触刚性，降低机器寿命和精度。 ②影响配合性质，工作精度，抗腐蚀性 ③影响手感、观感……。
★本章基本内容：掌握表面粗糙度的基本概念，表面粗糙 度的评定、选用、标注及测量。 ★重点内容：表面粗糙度的评定、选用及标注。 ★难点内容：表面粗糙度的评定、选用。 ★操作技能：表面粗糙度的测量。
在取样长度lr内，轮廓单元宽度Xs的平均值。
R sm
1 m
m i 1
X si
4、轮廓的支承长度率Sm 在给定水平位置c上，轮廓的实体材料长度与评定长度的比率。
Rmr ( c )
Ml(c) ln
100%
三.评定参数的数值
四.表面粗糙度的符号、代号及标注
根据GB/T131-2006规定 （1）表面结构的参数 国家标准规定，评定表面结构质量的主要轮廓参数
表面粗糙度及检测
第六章表面粗糙度及检测第一节概述用任何方法获得的零件表面，都不会绝对的光滑平整，总会存在着由较小间距的峰和谷组成的微观高低不平。
这种加工表面上具有的微观几何形状误差称为表面粗糙度。
它主要是在加工过程中，由于刀具切削后留下的刀痕、切屑分离时的塑性变形、工艺系统中存在高频振动及刀具和零件表面之间的磨擦等原因所形成的。
表面粗糙度对零件的功能要求、使用寿命、可靠性及美观程度均有直接的影响。
为了正确地测量和评定零件表面粗糙度，自从1956年颁布了第一个表面光洁度标准JB 50-56以来，我国对表面粗糙度国家标准已进行了多次修订，现在实施的相关标准主要有GB/T3505-2000《产品几何技术规范（GPS）表面结构轮廓法表面结构的术语、定义及参数》（代替GB/T3505-2000）、GB/T1031-2009《产品几何技术规范（GPS）表面结构轮廓法表面粗糙度参数及其数值》（代替GB/T 1031-1995）、GB/T 10610-2009《产品几何技术规范（GPS）表面结构轮廓法评定表面结构的规则和方法》（代替GB/T 10610-1998）、GB/T131-2006《产品几何技术规范（GPS）技术产品文件中表面结构的表示法》（代替GB/T 131-1993《机械制图表面粗糙度符号、代号及其注法》）、GB/T 6062-2009《产品几何技术规范（GPS）表面结构轮廓法接触（触针）式仪器的标称特性》（代替GB/T 6062-2002）。
本章将对上述标准的主要内容进行介绍。
一、表面粗糙度轮廓的界定物体与周围介质分离的表面称为实际表面。
为了研究零件的表面结构，通常用垂直于零件实际表面的平面与该零件实际表面相交所得到的轮廓作为评估对象。
该轮廓称为表面轮廓，它是一条轮廓曲线，如图6.1所示。
图6.1零件的实际表面与表面轮廓加工以后形成的零件的实际表面一般处于非理想状态，其截面轮廓形状是复杂的，同时存在各种几何形状误差。
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表面粗糙度的评定参数及标注
一 .主要术语及定义： 1.取样长度lr 用于判别和测量表面粗糙度时所规定的一段基准线的长度。它在轮廓
总的走向上选取。一般一个取样长度包括五个峰和五个谷。规定取样长度 是为了限制和削弱表面波度对表面粗糙度测量结果的影响。 。
2. 评定长度Ln
表面粗糙度的评定参数及标注
评定轮廓必须的一段长度，包括一个或n个取样长度，一
状。目前使用的有最小二乘中线和轮廓算术平均中线。
表面粗糙度的评定参数及标注
（1） 最小二乘中线 轮廓偏距yi——在测量方向上轮廓上的点至基准线的距离。
最小二乘中线——在取样长度L内，使轮廓偏距yi的平方和最小，这
条基准线就叫轮廓的最小二乘中线。但在实际应用中，它很难确定，
故很少用。
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表面粗糙度的评定参数及标注
（2）轮廓算术平均中线： 在取样长度L内，由中线至轮廓上、下两边的面积等。这条
中线就叫轮廓算术平均中线，应用很广。
F 1 F 2 F 2 n 1 F 2 F 4 F 2 n
表面粗糙度的评定参数及标注
二 . 评定参数及数值 国家标准GB/T 3505-2009规定的评定表面粗糙度的参数有幅度参数、间距
概述
表面粗糙度是评定零件表面质量的一项重要技术指标。对机械零件 的工作性能具有如下影响。 （1）对耐磨性的影响 （2）对配合性质的影响 （3）对抗疲劳强度的影响 （4）对接触刚度的影响 （5）对抗腐蚀性能的影响
GB/T131—2006《机械制图 表面粗糙度符号 代号及其标注方法》 GB/T1031—2009《表面粗糙度参数及其数值》 GB/T10610—2009《轮廓法测定表面结构的规则和方法》 GB/T3505—2009《产品几何技术规范 表面结构的术语、定义及参数》 GB/T7220—2004《产品几何量技术规范（GPS）表面结构轮廓法 表面粗糙 度术语参数测量》
参数、混合参数以及曲线和相关参数等四类。 。 1. 幅度参数
（1）轮廓的算术平均偏差Ra 在一个取样长度内纵坐标值Z（x）绝对值的算
术平均值，如图5-4所示。用公式表示为
测得的Ra值越大，表面越粗糙。Ra能客观地反映表面微观几何形状误差， 但因受到计量器具功能限制，不宜用作过于粗糙或太光滑表面的评定参数。
支撑长度率是随着水平位置不同而变化的，其关系曲线称为支撑长度率曲 线，如图5-7b所示。支撑长度率曲线对于反映表面耐磨性具有显著的功效，即 从中可以直观地看出支撑长度率的变化趋势。
4.曲线和相关参数
表面粗糙度的评定参数及标注
Rmr（c）的大小反映了轮廓表面峰谷的形状，同样水平位置下 Rmr（c）值越大，表面实体材料越长，接触刚度和耐磨性越好。如图 5-8所示，图5-8a比图5-8b的接触刚度和耐磨性好。
表面粗糙度的评定参数及标注
(2)轮廓的最大高度Rz 在一个取样长度内，最大轮廓峰高Zp和最大轮廓谷深Zv之和的 高度，如图5-5所示。即
式中，Zp，Zv都取正值。
Rz=Zp+Zv
（5-3）
2.间距参数
表面粗糙度的评定参数及标注
轮廓单元的平均宽度RSm：在一个取样长度内轮廓单元宽度Xs的平均值，如图5-6所 示。即
国家标准GB/T1031—2009《表面粗糙度参数及其数值》规定 了表面粗糙度评定参数的数值系列，在设计时，可根据具体要求进 行选择，并将其数值按规定标注在图样上。
表面粗糙度的评定参数及标注
表面粗糙度的评定参数及标注
表面粗糙度的标注
一. 基本代号有三种： 1) ——用去除材料的方法获得的表面。如车、洗、刨、磨等。 2） ——用不去除材料的方法获得的表面。如铸、锻等。 3） ——用任意方法获得的表面。 二. 标注方法：
第5章 表面粗糙度及检测
♦ 主要内容： 1. 表面粗糙度评定参数及其数值。 2. 表面粗糙度符号及其注法。 3. 零件表面粗糙度参数值的选择。
♦ 重点内容： 1. 表面粗糙度符号及其注法。
概述
一 . 定义： 已加工完零件的截面轮廓形状是复杂的，一般包括表面粗糙度、表
面波纹度和形状误差。三者通常按波距来划分，波距小于1mm的属于表面 粗糙度（微观几何形状误差）；波距在1~10mm的属于表面波纹度；波距 大于10mm的属于形状误差（宏观几何形状误差），如图5-1所示。
（a）
（b）
图5-8 幅度参数相同，轮廓支撑长度率不同，接触刚度不同
表面粗糙度的评定参数及标注
以上评定参数中，幅度参数轮廓的算术平均偏差Ra和轮廓的最大高 度Rz是标准中规定必须标注的参数（二者至少取其一），故又称为基本 参数，应优先选用Ra。当表面粗糙度除了有高度要求外，还有密封和耐 磨要求时，就要考虑附加参数Rsm或Rmr（c）。
Rsm反映了轮廓表面峰谷的疏密程度，Rsm越大，峰谷越稀，密封性越差。 如图5-6所示，图5-6b比图5-6a的密封性好。
（a）
（b）
图5-6 高度参数相近，疏密度不同，密封性不同
3.混合参数
表面粗糙度的评定参数及标注
轮廓的均方根斜率 Rq是指在取样长度内纵坐标斜率为 dz/dx
的均方根值。 Rq
1 lr(dz)2dx
lr 0 dx
4.曲线和相关参数
轮廓的支承长度率Rmr（c）：在给定水平位置C上的轮廓实体材料长度Ml （c）与评定长度的比率，如图5-7所示。用公式表示为
Rmr（c）值是对应不同的C值而给出的轮廓的水平截距，C值可用微米或C值 与Rz值的百分比表示。来自表面粗糙度的评定参数及标注
般取5个取 样长度 Ln 5l
规定评定长度Ln是由于被加工表面不同程度的存在不均匀
性。如果只取一个L值测量，则不能完全反映零件表面的特性。
测量时，测出n个L长度的表面粗糙度值，然后取平均值作
为该被测量表面的粗糙度值。
3. 轮廓中线m （基准线）
轮廓中线是评定表面粗糙度数值的基准线，它将被测轮廓
分成上下两部分并具有与被测轮廓几何形状一致的几何轮廓形
（1）位置a标注表面结构的单一要求； （2）位置a和b标注两个或多个表面结构要求； （3）位置c标注加工方法，如车、铣、磨、镀等加工方法； （4）位置d标注表面纹理和方向，如“=”“X”，见表5-9； （5）位置e标注加工余量，标注时以“mm”为单位给出数值。