5表面粗糙度分析
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第五章-表面粗糙度--ppt课件精选全文完整版
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极限判断规则及标注
(2) 最大规则
表面粗糙度参数的所有实测值均不得超过规定值。 在Ra（或Rz）后面标注“max”或“min”的标记
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32
4、传输带和lr、ln的标注
① 传输带的标注
短滤波器—长滤波器 / Ra
(a) 标长—短滤波器
(b)标短滤波器“—” (c)标“—”长滤波器
0
Ra 1 n n i1
Zi
测得的 Ra 值越大，则表面越粗糙。Ra 参数能充分反映表面微观几何
形状高度方面的特征，一般用电动轮廓仪进行测量，因此是普遍采用
的评定参数。
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2) 轮廓最大高度——Rz
轮廓最大高度是指在一个取样长度lr内，最大轮廓峰
高和最大轮廓谷深之和。
Rz=Rp+Rv
2
基本要求
1、正确理解表面粗糙度的含义。 2、了解表面粗糙度对零件功能的影响。 3、理解并掌握有关术语的定义。 4、理解并掌握表面粗糙度评定参数。 5、掌握幅度参数在图样上的标注方法。 6、掌握表面粗糙度的选用。
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3
本章结构
第一节 第二节 第三节 第四节 第五节
概述 表面粗糙度的评定 表面粗糙度的标注 表面粗糙度的选择 表面粗糙度的测量
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② 传输带和取样长
度的标注：传输
带是指两个滤波
器的截止波长值
之 间的波长范围
。长波滤波器的
截止波长值就是
取样长度lr。
表面粗糙度的单一要求标注示例
传输带的标注时，短波在前，长波在后，并用连字号“—”隔开。
在某些情况下，传输带的标注中，只标一个滤波器，也应保留连
第五章表面粗糙度
图4 -9 不同形状轮廓的支承长度 轮廓的支承长度率 Rmr (c) 是反映零件表面耐磨性能的指标 , 零件(b)的 Rmr (c) 数值比零件(a)大，其表面耐磨性能好。
(二)GB/T 3505—2000 与GB 3505—1983 两标准中基本术语与参数符号的比较
表面粗糙度新旧标准基本术语与参数符#39; i i 1
算术平均中线 F1
F2
Fi
F1′
F2′
Fi′
lr
图4-5表面粗造度轮的算术平均中线
三、 表面粗糙度评定参数
（一）表面粗糙度评定参数 1.轮廓的算术平均偏差
在一个取样长度lr内，被测轮廓线上各点到中线纵坐标绝 l 1 对值的算术平均值，记为 Ra Ra y dx
第五章 表面粗糙度
主要内容： 1、表面粗糙度的概念；
2、表面粗糙度的评定参数；
3、表面粗糙度的代号； 4、表面粗糙度的选择及标注；
表面粗糙度的相关标准
GB/T 3505—2000《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 18618—2002《产品几何技术规范（GPS）表面结 构轮廓法图形参数》； GB／T1031—1995《表面粗极度参数及其数值》； GB／T 131—1993《机械制图表面粗糙度符号、代号及 其注法》。 GB/T 10610—1998《产品几何技术规范表面结构轮廓法 评定表面结构的规则和方法》。
1.一般选择原则 1）同一零件上，工作表面的粗糙度参数值小于非工作表面的粗糙度 参数值。 2）摩擦表面比非摩擦表面的粗糙度参数值要小；滚动摩擦表面比滑 动摩擦表面的粗糙度数值要小；运动速度高、单位压力大的摩擦表面， 应比运动速度低、单位压力小的摩擦表面的粗糙度参数值要小。 3）有循环载荷的表面及易引起应力集中的部分（如圆角、沟槽）， 表面粗糙度参数值要小。 4）配合性质要求高的结合表面，配合间隙小的配合表面以及要求连 接可靠、受重载的过盈配合表面等，都应取较小的粗糙度参数值。 5）配合性质相同，零件尺寸越小则表面粗糙度参数值应越小；同一 精度等级，小尺寸比大尺寸、轴比孔的表面粗糙度参数值要小。
第五章表面粗糙度
5.2 表面结构的评定标准
1.取样长度( lr ) 取样长度是在X轴方向判别被评定轮廓的不规则特征的X轴方向上的长度。（如图5-3 ）国家
标准规定的取样长度lr见表5-1。
2、评定长度（ln） 用于判别被评定轮廓的X轴方向上的长度。它可以包括一个或几个取样长度（如图5-3）
5.2 表面粗糙度的评定 在测量和评定表面粗糙度时，首先要确定评定对象：实际轮廓 实际轮廓是指平面与实际表面相交得的轮廓线，分为横向与纵向实际轮廓。
1）轮廓微观不平度的平均间距(Sm) 在取样长度内，轮廓微观不平度的间距Smi的平均值。如图
5.2.2 评定参数与数值规定
2)轮廓单峰平均间距S 在取样长度内，轮廓的单峰间距Si的平均值，如图
5.2 表面粗糙度的评定 形状特性参数 3）轮廓支撑长度率tp 一条平行于中线与轮廓相截所得到的各段截线长bi之和与取样长度的比值，称之为轮廓支撑长度tp 用公式表示为
磨、镀等加工方法； （4）位置d标注表面纹理方向，如 “=”、“X”、“M”，见表5-6； （5）位置e标注加工余量，标注时，
以“mm”为单位给出数值。
图5-13～图5-16为表面结构完整图形符号的标注示例。
5.
3.
2
表
面
粗
糙
度
的
标
注
图5-13 加工工艺和表面结构要求的标注
图5-15垂直于视图所在投影 面的表面纹理方向的注法
若需标注 加工余量 ，可在规 定之处加 注余量值。
2.表面粗糙度代号及其标注
当需要表示的加工表面对表面特征的其他规定有要求时，应在表面粗糙度符号的相应位置，注上若干必要项目 的表面特征。
3.表面粗糙度在图样上的标注 5.3.2 表面粗糙度的标注
第五章 表面粗糙度
2、附加参数的选择
参数RSm和tp （c）一般不作为独立参数选用，只能作 为幅度参数的附加参数选用。 对于有特殊要求的表面，如外观质量和密封性， RSm作 为附加参数选用。 对于有较高支承刚度和耐磨性的表面， tp （c） 作为附加参数选用。
c
c
Ra、 Rz值相同而RSm值不同
Ra、 Rz值相同而 tp（c）值不同
1．轮廓最小二乘中线m
最小二乘法：在取样长度内，使轮廓上各点至一条假想线 0 的距离y的平方和为最小。
Σ Yi=min i=1
2
n
最小二乘中线m
（假想线）
yi
l
2．轮廓算术平均中线m
在取样长度内，由一条假想线将实际轮廓分成上下两部分， 且使上部分面积之和等于下部分面积之和
F F
i i 1 n n ' i i 1
一、 表面粗糙度选择的内容（如图示）
规定表面粗糙 度轮廓的技术要求时， 必须给出表面粗糙度 轮廓幅度参数及参数 值和测量时的取样长 度值这两项基本要求， 必要时可规定轮廓附 加评定参数、表面加 工纹理方向、加工方 法或(和)加工余量等 附加要求。如果采用 标准取样长度，则在 图样上可以省略标注 取样长度值。 加 工 方法
1.选用表面粗糙度参数值的一般原则：
1）同一零件上，工作表面的粗糙度参数值小于非工作表 面的粗糙度参数值。 2）磨擦表面比非磨擦表面的参数值要小；滚动磨擦比滑 动磨擦的参数值要小；转速高、压力越大，其参数值应越小。 3）受交变应力作用的表面，其参数值要小。 4）配合要求高的结合表面，如：小间隙配合表面，要求 连接可靠和受重载的过盈配合表面等。 5） P124表5-7要求会用。 表中，配合性质相同，尺寸愈小则参数值愈小；精度等级 相同，尺寸愈小则参数值愈小，轴比孔的参数值要小。
第5章 表面粗糙度
5
2. 微观不平度十点平均高度Rz（新标准没有）
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，即 5 1 5 Rz y pi yvi 5 i 1 i 1
Rz只能反映轮廓的峰高，不能反映峰顶的尖锐或平 钝的几何特性，同时若取点不同，则所得Rz值不同，因 此受测量者的主观影响较大。
光波干涉原理
被测表面直接参与光路，并同另一标准反射镜比较，以 光波波长来度量干涉条纹的弯曲程度，从而测得该表面的粗 糙度。干涉法通常用于测定0.8～0.025m的Rz值。
干涉显微镜
1为白炽灯光源，它发出的光通过聚光 镜2，4，8(3是滤色片)，经分光镜9分 成两束，一束经补偿板lO，物镜11至被 测表面18，再经原路返回至分光镜9， 反射至目镜19；另一光束由分光镜9反 射后通过物镜12射至参考镜13(20是遮 光板)，再由原路返回到分光镜9再到达 目镜19。两路光束相遇叠加产生于涉， 通过目镜19可以看到在被测表面上的干 涉条纹。通过测出的干涉条纹的宽度和 弯曲量经数据处理得到粗糙度的值。
双管显微镜
从目镜1l可观察到如图所示的视场图。转动测微 目镜鼓轮13，可使视场中的黑十字线依次对准被测工 件表面峰、谷影像，自鼓轮13上相应地进行两次读数， 其两次读数之差再乘鼓轮每格的分度值c则得一组峰、 谷高度差。按前述标准规定进行测量和数据处理即可 确定粗糙度的数值Rz。
三、干涉法
利用“光波干涉原理”来测量表面粗糙度
p
10
评定参数的选用
表面粗糙度国标(GB/T 1031-1995)规定：表面粗糙度的要 求可从上面6个参数中选取。其中高度参数是基本参数，对 表面粗糙度有要求的表面均需选取。当高度参数还不能满足表 面的功能要求时，根据需要可再选取间距参数或综合参数。 在高度参数的选取中优先选用参数Ra，当粗糙度要求 特别高或特别低时，生产中常选用参数RZ。当表面比较小， 不足一个取样长度时，常选取参数Ry，对于应力集中而导致疲 劳破坏比较敏感的表面，在选取参数Ra或RZ时可同时选取Ry 以控制波谷深度。但Ra和RZ在一个表面上不能同时选取。 表面粗糙度评定参数Sm，S和tp不能单独使用，只有当规 定高度参数还不能控制表面功能要求时，才能选取用以作为补 充控制，当选取参数tp时，还应同时给出水平截距c的数值。c 的数值可用微米给出，也可按Ry的百分数给出。
2. 微观不平度十点平均高度Rz（新标准没有）
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，即 5 1 5 Rz y pi yvi 5 i 1 i 1
Rz只能反映轮廓的峰高，不能反映峰顶的尖锐或平 钝的几何特性，同时若取点不同，则所得Rz值不同，因 此受测量者的主观影响较大。
光波干涉原理
被测表面直接参与光路，并同另一标准反射镜比较，以 光波波长来度量干涉条纹的弯曲程度，从而测得该表面的粗 糙度。干涉法通常用于测定0.8～0.025m的Rz值。
干涉显微镜
1为白炽灯光源，它发出的光通过聚光 镜2，4，8(3是滤色片)，经分光镜9分 成两束，一束经补偿板lO，物镜11至被 测表面18，再经原路返回至分光镜9， 反射至目镜19；另一光束由分光镜9反 射后通过物镜12射至参考镜13(20是遮 光板)，再由原路返回到分光镜9再到达 目镜19。两路光束相遇叠加产生于涉， 通过目镜19可以看到在被测表面上的干 涉条纹。通过测出的干涉条纹的宽度和 弯曲量经数据处理得到粗糙度的值。
双管显微镜
从目镜1l可观察到如图所示的视场图。转动测微 目镜鼓轮13，可使视场中的黑十字线依次对准被测工 件表面峰、谷影像，自鼓轮13上相应地进行两次读数， 其两次读数之差再乘鼓轮每格的分度值c则得一组峰、 谷高度差。按前述标准规定进行测量和数据处理即可 确定粗糙度的数值Rz。
三、干涉法
利用“光波干涉原理”来测量表面粗糙度
p
10
评定参数的选用
表面粗糙度国标(GB/T 1031-1995)规定：表面粗糙度的要 求可从上面6个参数中选取。其中高度参数是基本参数，对 表面粗糙度有要求的表面均需选取。当高度参数还不能满足表 面的功能要求时，根据需要可再选取间距参数或综合参数。 在高度参数的选取中优先选用参数Ra，当粗糙度要求 特别高或特别低时，生产中常选用参数RZ。当表面比较小， 不足一个取样长度时，常选取参数Ry，对于应力集中而导致疲 劳破坏比较敏感的表面，在选取参数Ra或RZ时可同时选取Ry 以控制波谷深度。但Ra和RZ在一个表面上不能同时选取。 表面粗糙度评定参数Sm，S和tp不能单独使用，只有当规 定高度参数还不能控制表面功能要求时，才能选取用以作为补 充控制，当选取参数tp时，还应同时给出水平截距c的数值。c 的数值可用微米给出，也可按Ry的百分数给出。
CH5表面粗糙度-文档资料
齿轮、花键表面粗糙度标注示例
螺纹工作表面没有画出牙形时，可按如图的方 式标注。
中心孔、键槽工作表面、圆角、倒角的表面 粗糙度标注示例
例、图示为一减速箱中的输出轴，轴颈φ 55j6（两处）与滚 动轴承配合，φ 56r6和φ 45m6与齿轮和带轮配合，表面粗糙度 要求高。
输出轴上形位 公差、表面粗 糙度标注示例
表面粗糙度代 号注法
当零件的大部分表面具有相同的表面粗糙度要求 时，对其中使用最多的一种符号、代号可以统一注在 图样的右上角，并加注“其余”两字。
表面粗糙度标注示例
当零件的所有表面具有相同的表面粗糙度要求时， 其标注如图所示。
当齿轮、蜗轮、渐开线花键等工作表面没有画 出齿形时，其表面粗糙度代号可注在节圆上。如图 所示。
一般在常用的参数值范围 （ Ra 为0.025~6.3μ m，Rz为0.1~25μ m）内，国家
标准推荐优先选用Ra 。
2）R z 参数虽不如R a 参数反映的几何特 性准确、全面，但R z 的概念简单，测量也很 简便。
当表面过于粗糙（ Ra＞6.3μm）或太光 滑（ Ra ＜0.025μm）时，选用Rz。
二、表面粗糙度的基本术语
1．实际轮廓 平面与实际表面相交所得的轮廓线为实际
轮廓。 （分为横向轮廓和纵向轮廓）
横向实际轮廓 : 垂直于表面加工纹理的平面与表面相交 所得的轮廓线.
纵向实际轮廓 ：平行于表面加工纹理的平面与 表面相交所得的轮廓线。
2、取样长度 l (lr)
取样长度是指用于判别被评定轮廓的不规则特 征的一段基准线长度。为了限制和削弱表面波度对 表面粗糙度测量结果的影响，至少包含5个以上轮 廓峰和谷。
设表面形状公差为T，尺寸公差值为IT，对应关系
螺纹工作表面没有画出牙形时，可按如图的方 式标注。
中心孔、键槽工作表面、圆角、倒角的表面 粗糙度标注示例
例、图示为一减速箱中的输出轴，轴颈φ 55j6（两处）与滚 动轴承配合，φ 56r6和φ 45m6与齿轮和带轮配合，表面粗糙度 要求高。
输出轴上形位 公差、表面粗 糙度标注示例
表面粗糙度代 号注法
当零件的大部分表面具有相同的表面粗糙度要求 时，对其中使用最多的一种符号、代号可以统一注在 图样的右上角，并加注“其余”两字。
表面粗糙度标注示例
当零件的所有表面具有相同的表面粗糙度要求时， 其标注如图所示。
当齿轮、蜗轮、渐开线花键等工作表面没有画 出齿形时，其表面粗糙度代号可注在节圆上。如图 所示。
一般在常用的参数值范围 （ Ra 为0.025~6.3μ m，Rz为0.1~25μ m）内，国家
标准推荐优先选用Ra 。
2）R z 参数虽不如R a 参数反映的几何特 性准确、全面，但R z 的概念简单，测量也很 简便。
当表面过于粗糙（ Ra＞6.3μm）或太光 滑（ Ra ＜0.025μm）时，选用Rz。
二、表面粗糙度的基本术语
1．实际轮廓 平面与实际表面相交所得的轮廓线为实际
轮廓。 （分为横向轮廓和纵向轮廓）
横向实际轮廓 : 垂直于表面加工纹理的平面与表面相交 所得的轮廓线.
纵向实际轮廓 ：平行于表面加工纹理的平面与 表面相交所得的轮廓线。
2、取样长度 l (lr)
取样长度是指用于判别被评定轮廓的不规则特 征的一段基准线长度。为了限制和削弱表面波度对 表面粗糙度测量结果的影响，至少包含5个以上轮 廓峰和谷。
设表面形状公差为T，尺寸公差值为IT，对应关系
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三 在图样和其他技术产品文件中的注法
按照国家标准的规定，表面结构的注写和读取方向与尺 寸的注写和读取方向一致，可以标注在轮廓线上，其符号 应从材料外指向并接触表面。必要时，表面粗糙度符号也 可以用带箭头或黑点的指引线因出标注，如教材图5－17、 5－18所示。
在不致引起误解时，表面结构要求可以标注在给定 的尺寸线上，见图5－19；也可以标注在形位公差框格 的上方，见图5－20。
0.020
0.20
2.0
0.002
0.025
0.25
2.5
0.003
0.032
0.32
3.2
0.004
0.040
0.40
4.0
0.005
0.050
0.50
5.0
0.006
0.063
0.63
6.3
0.008
0.080
0.80
8.0
0.010
0.100
1.00
10.0
注：与表5-1注相同。
第三节 表面粗糙度标注
均偏差Ra]
(2) 在取样长度内，轮廓的纵坐标值y（x）绝对值
的
(3) 算术R平a 均1l 值0l y。(x)dx
Ra
1 n
n i1
yi
（2）微观不平度十点高度Rz[新国标：无]
在取样长度内五个最大的轮廓峰高的平均值与五
个最大轮廓谷深的平均值之和 。
式中
Rz 15(i51ypii51yvi)
800
0.100
1.00
10.0
100
1000
注：与表5-1注相同
表5－3 轮廓微观不平度的平均间距Sm和轮廓的单峰平均间距S的数值 mm
5-表面粗糙度解析
术
语
4)`间距特征参数-轮廓单元的平均宽度
一个轮廓峰与相邻的轮廓谷的组合叫做轮廓单元。
轮廓单元的平均宽度：是指在一个取样长度lr范围内所有 轮廓单元的宽度Xsi的平均值，用符号RSm表示，即
RSm
1 m
m i 1
Xsi
Xs1
Xs2 Xs3
Xs4
Xs5
Xs6
中线
lr
图 轮廓单元的宽度与轮廓单元的平均宽度
y( x) dx
或
Ra
1 n
n i 1
yi
语
（2）轮廓最大高度Ｒz
一
在取样长度L内，轮廓的峰顶线和谷底线之间的距离。
即： Rz =︱ypmax︱+︱yvmax︱
基
本
术
语
（3）轮廓单元的平均线高度Ｒc
一
在一个取样长度L内，轮廓单元高度的平均值。
5
5
基 本
即：
y pi
yvi
Rc i1
i 1
5
二 表面粗糙度的代号及标注
1、表面粗糙度的代号
新国标GB/T131-2006
位置a：幅度参数符号及极限值和相关技术要求。
上、下限值符号 传输带数值/幅度参数符号 评定长度值 极限值判 断规则 幅度参数极限值(μm)
位置b：附加评定参数（如RSm，mm）
位置c：加
1、比较法：将被测表面和表面粗糙度样板直接进行比较，多用 于车间，评定表面粗糙度值较大的工件。
2、光切法：利用光切原理，用双管显微镜测量。常用于测量Rc 为0.5～60μm。
3、干涉法：利用光波干涉原理，用干涉显微镜测量。可测量Rc 和Rz值。
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。
5 表面粗糙度
零件表面越粗糙，凹痕就越深，当零件承受交变载荷时，对应力集中就越 敏感，使疲劳强度降低，导致零件表面产生裂纹而损坏。
（5）对接触刚度的影响
接触刚度影响零件的工作精度 和抗振性。这是由于表面粗糙度使 表面间只有一部分面积接触。一般 情况下，实际接触面积只有公称接 触面积的百分之几。因此，表面越 粗糙受力后局部变形越大，接触刚 度也越低。
3.2
C×45
12
.5
3.2
12
.5
30°
3.2
3.
2
0.4
1.6
12.5
3.2
1.
3.2
12.5
30° 12
.5
3.2
12
.5
3.2
表面粗糙度符号、代号一般注在可见轮廓线、尺寸界线、引出线或它 们的延长线上。符号的尖端必须从材料外指向表面
12.5
6
3.
2
12.5
其余
2 锪平
6.3
3.
2
3.2
取样长度2.5mm
加工方法（铣削）
总加工余量（5mm）
附加标注示例
表面加工纹理方向
部分加工纹理方向符号
说明
（1）当允许在表面粗糙度参数的所有实测值中超过规定值的个数少于总 数的16%时，应在图样上标注表面粗糙度参数的上限值或下限值；
（2）当要求在表面粗糙度参数的所有实测值中不得超过规定值时，应在图样 上标注表面粗糙度参数的最大值或最小值；
二、表面粗糙度与零件使用性能的关系
表面粗糙度与零件使用性能有密切的关系主要表现在以下几 方面：
1．影响摩擦、磨损 2．影响配合性质 3．影响抗腐蚀性 4．影响抗疲劳强度
5．影响接触刚度 6．影响结合密封性
（5）对接触刚度的影响
接触刚度影响零件的工作精度 和抗振性。这是由于表面粗糙度使 表面间只有一部分面积接触。一般 情况下，实际接触面积只有公称接 触面积的百分之几。因此，表面越 粗糙受力后局部变形越大，接触刚 度也越低。
3.2
C×45
12
.5
3.2
12
.5
30°
3.2
3.
2
0.4
1.6
12.5
3.2
1.
3.2
12.5
30° 12
.5
3.2
12
.5
3.2
表面粗糙度符号、代号一般注在可见轮廓线、尺寸界线、引出线或它 们的延长线上。符号的尖端必须从材料外指向表面
12.5
6
3.
2
12.5
其余
2 锪平
6.3
3.
2
3.2
取样长度2.5mm
加工方法（铣削）
总加工余量（5mm）
附加标注示例
表面加工纹理方向
部分加工纹理方向符号
说明
（1）当允许在表面粗糙度参数的所有实测值中超过规定值的个数少于总 数的16%时，应在图样上标注表面粗糙度参数的上限值或下限值；
（2）当要求在表面粗糙度参数的所有实测值中不得超过规定值时，应在图样 上标注表面粗糙度参数的最大值或最小值；
二、表面粗糙度与零件使用性能的关系
表面粗糙度与零件使用性能有密切的关系主要表现在以下几 方面：
1．影响摩擦、磨损 2．影响配合性质 3．影响抗腐蚀性 4．影响抗疲劳强度
5．影响接触刚度 6．影响结合密封性
表面粗糙度
表 面 波度：波距λp在1~10mm，呈周期性变化， 属于中间几何形状误差； 形状 误 差：波距大于10mm，无明显周期性变化，属于宏观几何状误差 。
3. 评定长度 ln： 包含一个或数个取样长度的总长度称为 评定长度 GB规定：ln=5*l
輪廓中線
α
l
l
l
l
ln
x
4.取樣長度 l 和
評定長度
ln
图４-２-９ TR200型手持式粗糙度仪
图４－２－10 ２２１０型电动轮廓仪
五.印模法
1.原理: 利用某些塑性材料将被测表面印模下来,然后对印摸表面 进行测量.常用的印模材料有川蜡、石蜡和低熔点合金等， 2.特点: 印模材料的强度和硬度都不高,固一般不用针描法测量它. 由于印模材料不可能填满谷底,且取下印模材料时往往使 印模波峰削平,所以测得印模的Rz值比实际略有缩小，一 般可以根据实验进行修整．印模法适用于大尺寸的内表 面．测量范围为Rz＝０．８～３３０ µ m
图４－２－８触针法测量原理图
２．触针法测量的特点： 所用仪器为电动轮廓仪或粗糙度仪，与前两种仪器相比 该测量方法显示更直观、操作更方便、效率更高、测量范 围更大（０．０２～５０ µ m）更广,即适用适用于规则表 面又适用于不规则表面；不要求被测表面具有反射能力； 更重要的是可以测量参数Ra值．所以现今使用最多的就 是这种方法．但它属于接触测量，不适用于强度硬度较低 的表面．
图 ４－２－２测量 原理图
光带影像 观察方向
光束投射方向
图４－２－３ 光束与 表面截图
2.光切发的特点:
所用仪器 为光切显微镜(双管 显微镜),适用与规则表面(如:车、 铣、刨等去除材料的加工表 面）,且表面有一定的反射能力。 可以测量Rz、Ry、S参数，测 量范围:(０.８~80µ m)．测量方 法属于非接触测量
3. 评定长度 ln： 包含一个或数个取样长度的总长度称为 评定长度 GB规定：ln=5*l
輪廓中線
α
l
l
l
l
ln
x
4.取樣長度 l 和
評定長度
ln
图４-２-９ TR200型手持式粗糙度仪
图４－２－10 ２２１０型电动轮廓仪
五.印模法
1.原理: 利用某些塑性材料将被测表面印模下来,然后对印摸表面 进行测量.常用的印模材料有川蜡、石蜡和低熔点合金等， 2.特点: 印模材料的强度和硬度都不高,固一般不用针描法测量它. 由于印模材料不可能填满谷底,且取下印模材料时往往使 印模波峰削平,所以测得印模的Rz值比实际略有缩小，一 般可以根据实验进行修整．印模法适用于大尺寸的内表 面．测量范围为Rz＝０．８～３３０ µ m
图４－２－８触针法测量原理图
２．触针法测量的特点： 所用仪器为电动轮廓仪或粗糙度仪，与前两种仪器相比 该测量方法显示更直观、操作更方便、效率更高、测量范 围更大（０．０２～５０ µ m）更广,即适用适用于规则表 面又适用于不规则表面；不要求被测表面具有反射能力； 更重要的是可以测量参数Ra值．所以现今使用最多的就 是这种方法．但它属于接触测量，不适用于强度硬度较低 的表面．
图 ４－２－２测量 原理图
光带影像 观察方向
光束投射方向
图４－２－３ 光束与 表面截图
2.光切发的特点:
所用仪器 为光切显微镜(双管 显微镜),适用与规则表面(如:车、 铣、刨等去除材料的加工表 面）,且表面有一定的反射能力。 可以测量Rz、Ry、S参数，测 量范围:(０.８~80µ m)．测量方 法属于非接触测量
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和胶合强度等也有着不同程度的影响。
5.2 表面粗糙度的评定
表面粗糙度的基本术语（一）
取样长度l：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。
选用
表面粗糙度（评定参数）的选择
评定参数的选择：如无特殊要求，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。以下情况下例外：
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。
它影响机械的使用性能、寿命等。
表面轮廓：物体与周围介质的物理边界，称为表面轮廓。
完工零件实际 表面轮廓
表面粗糙度的实质
表面粗糙度：零件表面所具有的微小峰谷的不平程度，其 波长和波高之比一般小于 40。属于微观几何形状误差。
表面波纹度：零件表面中峰谷的波长和波高之比等于40～ 1000的不平程度称为波纹度。会引起零件运转时的振动、 噪声，特别是对旋转零件（如轴承）的影响是相当大的. 形 状误差 ：零件表面中峰谷的波长和波高之比大于1000的不 平程度属于形状误差。
G1+G2+…+Gn
F1
F2
y=f(x)
0
G1
G2
L
Fn
x Gm
表面粗糙度的评定参数（一）
国家标准GB/T3505-2009中规定了高度特性参数、间距 特性参数、形状特性参数，其中高度参数是主要的。
（1）轮廓算术平均偏差Ｒa 在取样长度内，被测实际轮廓上各点至轮廓中线距离绝对值
的平均值，即
Ra
轮廓支承长度np 与取样长度 l 之比,称之为轮廓支承
长度率 tp。
t p
np l100 % Nhomakorabea1 l
n i 1
bi
100 %
轮廓的支承长度率tp(c)是指在给定水平位置c上轮廓的实
体材料长度Ml(c)与评定长度的比率（体现耐磨性）。
tp (c)
Ml(c) ln
5.3、表面粗糙度的选用
表面粗糙度参数值的选择
幅度参数的选用 • 一般情况下可从Ra和Rz中任选一个 • 在常用值范围内（Ra为0.025~6.3μm），优先选用Ra • 粗糙度要求特别高或低时，选用Rz，用于测量部位小或有
疲劳强度要求的零件表面的评定。
参数值：μm Ra：0.012 0.025 0.05 0.1 0.2 0.4 0.8 1.6 3.2
当零件材料较软时，因为Ra一般采用触针测量。 当测量面积很小时，如顶尖、刀具的刃部、仪表的小元件的表面，可
选用Rz值。
表面粗糙度（参数值）的选择
表面粗糙度参数值的选择原则是：在满足零件表面功能要求的前 提下，尽量选取较大的参数值。
一般原则：同一零件上，工作表面比非工作表面粗糙度值小；摩 擦表面比非摩擦表面要小；受循环载荷的表面要小；配合要求高、 联接要求可靠、受重载的表面粗糙度值都应小；同一精度，小尺 寸比大尺寸、轴比孔的表面粗糙度值要小。
评定长度一般按5个取样长度来确定。
基准线
L
L
L
L
L
n
表面粗糙度的基本术语（二）
评定表面粗糙度的基准线：具有几何轮廓形状并划分轮廓的基 准线。有以下两种：
轮廓的最小二乘中线m：在取样长度内，使轮廓上各点至一条 该线的距离平方和为最小。即：
n
yi2 min
i 1
轮廓算术平均中线m ：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 。即：F1+F2+…+Fn=
λ<1mm
1mm< λ<10mm
λ
λ>10mm
实际表面轮廓线 表面粗糙度轮廓
波纹度轮廓
宏观形状轮廓
表面粗糙度对零件使用性能的影响
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
轮廓单元的宽度Xsi的平均值，用符号RSm表示，即
RSm
1 m
m i 1
Xsi
Xs1 Xs2 Xs Xs4
Xs5
Xs6
3
中线
lr
图 轮廓单元的宽度与轮廓单元的平均宽度
表面粗糙度评定参数（四）
形状特征参数tp：
一根平行于中线且与轮廓峰顶线相距为C的线与轮廓峰
相截所得到的各段截线图bi之和，称之为轮廓支承长 度np 。
6.3 12.5 25 50 Rz： 0.025 0.05 0.1 0.2 0.4 0.8 1.6 3.2 6.3
12.5 25 50 100 200
间距参数的选用 • RSm主要在对涂漆性能，冲压成形时抗裂纹、抗振、
抗腐蚀、减小流体流动摩擦阻力等有要求时选用 形状参数的选用 • tp(c)主要在耐磨性、接触刚度要求较高等场合附加
Ry
Zp1 ZZvv21
Zp2 Zv 3 Zv
4
Zp3
Zp4 Zp5 Zv5
Zp6 Zv6
中线
lr
表面粗糙度评定参数（三）
一个轮廓峰与相邻的轮廓谷的组合叫做轮廓单元。在一个取样长
度lr范围内，中线与各个轮廓单元相交线段的长度叫做轮廓单元 的宽度，用符号Xsi表示。
轮廓单元的平均宽度 ：是指在一个取样长度lr范围内所有
1 l
l 0
y( x) dx
Ra
1 n
n i 1
yi
Ra
1 l
l 0
y( x) dx
Ra
1 n
n i 1
yi
表面粗糙度评定参数（二）
（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
Ry= = Rp + Rv =︱zpmax︱+︱zvmax︱
5 表面粗糙度
基本要求
（1）表面粗糙度的基本概念； （2）表面粗糙度轮廓的评定； （3）表面粗糙度轮廓的技术要求； （4）表面粗糙度轮廓的检测。
教学重点与难点
表面粗糙度轮廓代号的标注方法。
5.1 概述
表面粗糙度（surface roughness）: 在机械零件切削的过 程中，刀具或砂轮遗留的刀痕、切屑分离时的塑性变形和机 床振动等因素，会使零件的表面形成微小的峰谷。这些微小 峰谷的高低程度和间距状况就叫做表面粗糙度，也称为微观 不平度，它是一种微观几何形状误差。
5.2 表面粗糙度的评定
表面粗糙度的基本术语（一）
取样长度l：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。
选用
表面粗糙度（评定参数）的选择
评定参数的选择：如无特殊要求，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。以下情况下例外：
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。
它影响机械的使用性能、寿命等。
表面轮廓：物体与周围介质的物理边界，称为表面轮廓。
完工零件实际 表面轮廓
表面粗糙度的实质
表面粗糙度：零件表面所具有的微小峰谷的不平程度，其 波长和波高之比一般小于 40。属于微观几何形状误差。
表面波纹度：零件表面中峰谷的波长和波高之比等于40～ 1000的不平程度称为波纹度。会引起零件运转时的振动、 噪声，特别是对旋转零件（如轴承）的影响是相当大的. 形 状误差 ：零件表面中峰谷的波长和波高之比大于1000的不 平程度属于形状误差。
G1+G2+…+Gn
F1
F2
y=f(x)
0
G1
G2
L
Fn
x Gm
表面粗糙度的评定参数（一）
国家标准GB/T3505-2009中规定了高度特性参数、间距 特性参数、形状特性参数，其中高度参数是主要的。
（1）轮廓算术平均偏差Ｒa 在取样长度内，被测实际轮廓上各点至轮廓中线距离绝对值
的平均值，即
Ra
轮廓支承长度np 与取样长度 l 之比,称之为轮廓支承
长度率 tp。
t p
np l100 % Nhomakorabea1 l
n i 1
bi
100 %
轮廓的支承长度率tp(c)是指在给定水平位置c上轮廓的实
体材料长度Ml(c)与评定长度的比率（体现耐磨性）。
tp (c)
Ml(c) ln
5.3、表面粗糙度的选用
表面粗糙度参数值的选择
幅度参数的选用 • 一般情况下可从Ra和Rz中任选一个 • 在常用值范围内（Ra为0.025~6.3μm），优先选用Ra • 粗糙度要求特别高或低时，选用Rz，用于测量部位小或有
疲劳强度要求的零件表面的评定。
参数值：μm Ra：0.012 0.025 0.05 0.1 0.2 0.4 0.8 1.6 3.2
当零件材料较软时，因为Ra一般采用触针测量。 当测量面积很小时，如顶尖、刀具的刃部、仪表的小元件的表面，可
选用Rz值。
表面粗糙度（参数值）的选择
表面粗糙度参数值的选择原则是：在满足零件表面功能要求的前 提下，尽量选取较大的参数值。
一般原则：同一零件上，工作表面比非工作表面粗糙度值小；摩 擦表面比非摩擦表面要小；受循环载荷的表面要小；配合要求高、 联接要求可靠、受重载的表面粗糙度值都应小；同一精度，小尺 寸比大尺寸、轴比孔的表面粗糙度值要小。
评定长度一般按5个取样长度来确定。
基准线
L
L
L
L
L
n
表面粗糙度的基本术语（二）
评定表面粗糙度的基准线：具有几何轮廓形状并划分轮廓的基 准线。有以下两种：
轮廓的最小二乘中线m：在取样长度内，使轮廓上各点至一条 该线的距离平方和为最小。即：
n
yi2 min
i 1
轮廓算术平均中线m ：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 。即：F1+F2+…+Fn=
λ<1mm
1mm< λ<10mm
λ
λ>10mm
实际表面轮廓线 表面粗糙度轮廓
波纹度轮廓
宏观形状轮廓
表面粗糙度对零件使用性能的影响
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
轮廓单元的宽度Xsi的平均值，用符号RSm表示，即
RSm
1 m
m i 1
Xsi
Xs1 Xs2 Xs Xs4
Xs5
Xs6
3
中线
lr
图 轮廓单元的宽度与轮廓单元的平均宽度
表面粗糙度评定参数（四）
形状特征参数tp：
一根平行于中线且与轮廓峰顶线相距为C的线与轮廓峰
相截所得到的各段截线图bi之和，称之为轮廓支承长 度np 。
6.3 12.5 25 50 Rz： 0.025 0.05 0.1 0.2 0.4 0.8 1.6 3.2 6.3
12.5 25 50 100 200
间距参数的选用 • RSm主要在对涂漆性能，冲压成形时抗裂纹、抗振、
抗腐蚀、减小流体流动摩擦阻力等有要求时选用 形状参数的选用 • tp(c)主要在耐磨性、接触刚度要求较高等场合附加
Ry
Zp1 ZZvv21
Zp2 Zv 3 Zv
4
Zp3
Zp4 Zp5 Zv5
Zp6 Zv6
中线
lr
表面粗糙度评定参数（三）
一个轮廓峰与相邻的轮廓谷的组合叫做轮廓单元。在一个取样长
度lr范围内，中线与各个轮廓单元相交线段的长度叫做轮廓单元 的宽度，用符号Xsi表示。
轮廓单元的平均宽度 ：是指在一个取样长度lr范围内所有
1 l
l 0
y( x) dx
Ra
1 n
n i 1
yi
Ra
1 l
l 0
y( x) dx
Ra
1 n
n i 1
yi
表面粗糙度评定参数（二）
（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
Ry= = Rp + Rv =︱zpmax︱+︱zvmax︱
5 表面粗糙度
基本要求
（1）表面粗糙度的基本概念； （2）表面粗糙度轮廓的评定； （3）表面粗糙度轮廓的技术要求； （4）表面粗糙度轮廓的检测。
教学重点与难点
表面粗糙度轮廓代号的标注方法。
5.1 概述
表面粗糙度（surface roughness）: 在机械零件切削的过 程中，刀具或砂轮遗留的刀痕、切屑分离时的塑性变形和机 床振动等因素，会使零件的表面形成微小的峰谷。这些微小 峰谷的高低程度和间距状况就叫做表面粗糙度，也称为微观 不平度，它是一种微观几何形状误差。