表面粗糙度检测
表面粗糙度及检测新
05
表面粗糙度检测新技术的 挑战与展望
技术挑战
检Hale Waihona Puke 精度表面粗糙度检测需要高精度的测量 技术，以获得 准确的表面形貌信息。
动态范围
表面粗糙度检测需要覆盖较大的动态范围，以满 足不同表面粗糙度测量的需求。
实时性
对于在线检测和质量控制，需要实现快速、实时 的表面粗糙度检测。
发展趋势与展望
智能化
利用人工智能和机器学 习技术，实现表面粗糙 度检测的自动化和智能
表面电阻测量法
表面电阻测量法是一种利用表面电阻原理测量表面粗糙度的方法。
通过测量样品表面的电阻值，可以推算出表面粗糙度的大小。该方法适用于导体材 料的表面粗糙度测量。
表面电阻测量法的优点是操作简便、成本低廉，但其准确度受环境温度、湿度等因 素的影响较大，且只适用于导体材料的表面粗糙度测量。
04
表面粗糙度检测新技术的 应用
在生物医学领域的应用
表面粗糙度检测新技术在生物医学领域的应用主要涉及医疗器械、人工关节、牙 科植入物等与人体直接接触的医疗产品的表面质量检测。
表面粗糙度对于医疗产品的生物相容性和使用寿命具有重要影响。通过表面粗糙 度检测新技术，可以评估医疗产品表面的细胞生长、蛋白质吸附和血液相容性， 为医疗产品的研发和改进提供有力支持。
表面粗糙度的影响因素
加工方法和工艺参数
不同的加工方法和工艺参数会对表面粗糙度产生影响， 如切削速度、进给量、刀具角度等。
材料性质
材料的硬度、韧性、热处理状态等对表面粗糙度有较 大影响。
环境因素
环境温度、湿度、清洁度等也会对表面粗糙度产生影 响。
表面粗糙度的应用
提高表面耐磨性
表面粗糙度可以影响表面的接触刚度和应力分布，从而提高表面 的耐磨性。
粗糙度的检测方法
粗糙度的检测方法
粗糙度的检测方法：
① 根据被测表面材质形状选择合适之检测仪器如表面粗糙度仪比较样块等；
② 清洗待测工件表面去除油污灰尘防止杂质影响测量精度；
③ 将工件固定在专用夹具上调整位置使其与测量探头平行并保持一定压力接触；
④ 设定仪器参数如测量长度取样长度滤波条件等并预热至稳定状态；
⑤ 启动测量程序使探头沿设定路径扫描记录表面高低变化信息；
⑥ 测量完毕后仪器自动计算Ra Rz Rp等粗糙度参数并显示结果；
⑦ 对于复杂曲面或难以接触之部位可采用光学非接触式测量方法如激光共聚焦显微镜；
⑧使用比较样块时需先用标准块校准并选择与待测表面相似粗糙度等级；
⑨ 在样块上选取代表区域与待测表面进行比对观察两者纹理差异估计粗糙度值；
⑩ 对于要求极高精度之场合还需采用原子力显微镜扫描隧道显微镜等高端设备；
⑪ 完成测量后及时记录数据并根据标准评价表面质量是否符
合要求；
⑫ 根据测量结果分析加工工艺合理性并为后续改进提供参考依据。
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。
表面粗糙度的检测
课题三表面粗糙度的检测表面粗糙度的检测方法主要有比较法、针触法、光切法、光波干涉法。
1．比较法用比较法检验表面粗糙度是生产车间常用的方法。
它是将被测表面与粗糙度样块进行比较来评定表面粗糙度。
如图3-1所示。
比较法可用目测直接判断或借助于放大镜、显微镜比较或凭触觉、来判断表面粗糙度。
缺点是精度较差，只能作定性分析比较。
图3-1表面粗糙度比较样板2．针触法针触法是通过针尖感触被测表面微观不平度的截面轮廓的方法，它实际是一种接触式电量方法。
所用测量仪器为轮廓仪，它可以测定Ra为0.025～5um。
该方法测量范围广，速度可靠、操作简便并易于实现自动测量和微机数据处理。
但被测表面易被触针划伤。
如图3-2所示。
图3-2针触法测量原理图3．光切法光切法就是利用“光切原理”来测量被测零件表面的粗糙度，采用仪器是光切显微镜又称双管显微镜。
该仪器适宜测量车、铣、刨或其它类似的方法加工的金属零件的平面或外圆表面。
光切法通常用于测量Ra=0.5～80µm的表面。
4．光波干涉法干涉显微镜是利用光波干涉原理测量表面粗糙度。
干涉显微镜测量的范围一般为0.03～1µm。
也可作Rz、Ry参数评定。
本课题结合课堂讲授的典型零件的标注，分析并检测表面粗糙度，根据国家标准评定表面粗糙度。
选用方法为光切法和光波干涉法。
实验3-1 用光切显微镜检测表面粗糙度一、实验目的1．了解用光切显微镜测量表面粗糙度的原理和方法2．正确理解表面粗糙度的评定参数，加深对微观不平度十点高度Rz的理解二、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，R=0.8-80um的表面粗糙度。
其测量范围取决于选用的物镜的放大倍数，一般用于测量Z图3-3光切显微镜1—底座；2—立柱；3—升降螺母；4—微调手轮；5—支臂；6—支臂锁紧螺钉；7—工作台；8—物镜组；9—物镜锁紧机构；10—遮光板手轮；11—壳体；12—目镜测微器；13—目镜仪器外型如图3-3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。
表面粗糙度的检测方法
表面粗糙度的检测方法
表面粗糙度的检测是通过测量表面的微观形状和轮廓来评估表面质量的过程。
有多种方法可以用于表面粗糙度的检测，其中一些常见的方法包括：
表面轮廓仪（Surface Profilometer）：表面轮廓仪是一种用于测量物体表面轮廓的设备。
它通过沿表面滑动或扫描，利用探测器检测高度变化，并生成相应的高度剖面图。
通过分析这些剖面图，可以得出表面的粗糙度参数。
激光干涉仪（Laser Interferometer）：激光干涉仪利用激光光束的干涉效应来测量表面的高度变化。
这种方法对于高精度的表面粗糙度测量很有效，可以提供亚微米级别的分辨率。
原子力显微镜（Atomic Force Microscope，AFM）：AFM是一种在原子尺度上测量表面形状和粗糙度的工具。
它使用微小的探针扫描样品表面，通过探测器的运动来生成高分辨率的表面图像。
表面粗糙度仪（Surface Roughness Tester）：这是一种专门用于测量表面粗糙度的便携式仪器。
通常采用钻头或球形探头，测量表面在垂直方向的高低变化，并输出相应的粗糙度参数，如Ra、Rz等。
光学显微镜：在一些情况下，使用光学显微镜可以对表面进行观察和评估。
虽然其分辨率较低，但对于一些较大尺度的粗糙度评估仍然有效。
在选择适当的检测方法时，需要考虑表面的特性、粗糙度范围和检测精度的要求。
根据具体的应用场景，可以选择最合适的工具和技术。
表面粗糙度量测方法
表面粗糙度是对工件质量进行评估的重要指标之一，对于其在使用过程中的配合质量、运动精度以及耐磨损性等都有着不容忽视的影响，因此，想要保证工件的加工质量，就必须采取有效措施，降低表面粗糙度。
表面粗糙度一般是由所采用的加工方法和其他因素所形成的，例如加工过程中刀具与零件表面间的摩擦、切屑分离时表面层金属的塑性变形以及工艺系统中的高频振动等。
由于加工方法和工件材料的不同，被加工表面留下痕迹的深浅、疏密、形状和纹理都有差别。
表面粗糙度与机械零件的配合性质、耐磨性、疲劳强度、接触刚度、振动和噪声等有密切关系，对机械产品的使用寿命和可靠性有重要影响。
一般标注采用Ra。
表面粗糙度测量方法一、接触式测量方法接触式测量方法指的是，在测量设备中的探测位置会直接与表面接触，可以帮助人们获取被测表面的信息。
但是这种测量方式不适用于刚性强度偏高、容易发生磨损的表面。
1、比较测量方法在车间普遍应用的测量方法是比较法。
比较法指的是将对比粗糙度样板与被测表面进行比较，测量人员直接用手的触摸来确定表面的粗糙度，或者通过肉眼观察，也可以使用放大镜、比较显微镜来对比。
通常情况下，当粗糙度评定参数值偏高时，可以运用比较法，但是很可能造成很大的误差。
2、印模法印模法指的是采用一些塑性材料当做块状印模，然后将其与被测表面互相贴合，再取下时，印模上会出现表面的具体轮廓，测量人员可以开始测量印模的表面，这种方式可以获取部件的表面粗糙度。
一些规模大的零件内表面测量工作无法通过设备来完成，可以使用印模法来实现。
然而印模法也存在一定缺陷，它的准确性不强，而且操作过程很复杂。
3、触针法触针法的另一种名称是针描法。
这种方法是在被测表面上放置一根很尖的触针，测量过程中需要垂直放置，使触针做横向移动。
根据被测表面的轮廓，触针会自行做垂直起伏运动。
把触针所做的位移活动利用电路转变为电信号后，可以将其方法，分析与计算后就可以获取表面粗糙度的指数。
触针法主要包括感应式、压电式以及电感式等几种方法。
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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Ra 0
图6－5 轮廓的算术平均偏差Ra
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图6－6 轮廓最大幅度参数Rz
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图6－7 轮廓单元宽度RSm
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图6－8 轮廓支承长度率Rmr(c)
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15 16 1-光源 2-聚光镜 3、11、15反射镜 4、5-光阑 6-聚光镜 7-分光镜 8-补偿镜 9、10、 16-物镜 12-折射镜 13-聚光镜 14-目镜 17-滤光片
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图6－17 6JA型干涉显微镜光学系统图
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a)
λ1 h1
b)
λ2 h2
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λ3 h3
d)
图6－1 加工误差示意图
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图6－2 实际轮廓
1-横向实际轮廓 2-实际表面 3-加工纹理方向 4-平面
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图6－3 评定长度与取样长度
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图6－4 轮廓中线
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图6－15 光切显镜测量原理
1-光源 2-聚光镜 3-光阑 4-物镜 5-分划板 6-目镜
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12 11 10 1 13 2 8 9
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图6－16 6JA型干涉显微镜外形图
1-目镜 2-测微鼓轮 3-照相机 4、5、8、13(显微镜背面)-手轮 6-手柄 7-光源 9、10、11-滚花轮 12-工作台
b
c(f) a
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图6－9 表面粗糙度的代号
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图6－10 表面粗糙度在图样上不同位置上的标注示例
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图6－11 中心孔、键槽、圆角、倒角的表面粗糙度代号的简化标注
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抛光
1.6 6.3 12.5
1.6
1.6
a)
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图6－12 连续表面及重复表面的表面粗糙度标注法
课题十四：表面粗糙度
教学目的：掌握表面粗糙度评定参数Ra与Rz及RSm的含义及数值的选择； 熟悉表面粗糙度符号和代号在图样上的标注；了解比较法、干涉法、轮廓法、 各种量仪测量表面粗糙度 教学重点：评定参数；符号和代号的标注；光切法与轮廓法的测量 教学难点：Ra与RZ的区别与应用 教学时数：4 使用图号：图6-1～图6-22 教学提示：1.本次课宜采用连排讲课形式 2.本次课可在讲练室内采用多媒体进行教学 3.最后一节课时，将学生分组演示双管显微镜、干涉显微 镜 、表面轮廓仪测量零件的表面粗糙度，以增强实感
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图6－18 干涉条纹
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4
1—2电动轮廓仪
1-被测工件 2-触针 3-传感器 4-驱动箱 5-指示表 6-工作台 7-定位块
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图6－20 TR100型便携式表面粗糙度仪
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图6－21 TR200型表面粗糙度仪
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图6－22 TR300型表面粗糙度仪
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习题图6－23
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习题图6－24
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第六章
图6-1 图6-2 图6-3 图6-4 图6-5 图6-6 图6-7 图6-8 图6-9 图6-10
表面粗糙度及检测
图6-12 图6-13 图6-14 图6-15 图6-16 图6-17 图6-18 图6-19 图6-20 图6-21 图6-22 图6-23 图6-24 连续表面及重复表面的表面粗糙度注法 花键、齿面粗糙度标注法 双管显微镜 光切显微镜测量原理 6JA型干涉显微镜外形图 6JA型干涉显微镜光学系统图 干涉条纹 BCJ—2电动轮廓仪 TR100型便携式表面粗糙度仪 TR200型表面粗糙度仪 TR300型表面粗糙度仪 习题图 习题图
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图6－13 花键、齿面表面粗糙度标注法
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Ф
11 10 1 2 3 4
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1-光源 2-立柱 3-锁紧螺钉 4-微调手轮 5-粗调螺母 6-底座 7-工作台 8-物镜组 9-测微鼓轮 10-目镜 11-照相机插座
图6－14 双管显微镜
加工误差示意图 实际轮廓 评定长度与取样长度 轮廓中线 轮廓的算术平均偏差Ra 轮廓最大幅度参数RZ 轮廓单元宽度RSm 轮廓支承长度率Rmr(c) 表面粗糙度的代号 表面粗糙度在图样上不同位置上的 标注示例 图6-11 中心孔、键槽、圆角、倒角的表面 粗糙度代号简化标注
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