Question

表面粗糙度测量方法

Answer 1

表面粗糙度测量方法：
1、比较法
比较法测量简便，使用于车间现场测量，常用于中等或较粗糙表面的测量。方法是将被测量表面与标有一定数值的粗糙度样板比较来确定被测表面粗糙度数值的方法。比较时可以采用的方法:Ra>1.6μm时用目测，Ra1.6~Ra0.4μm时用放大镜，Ra<0.4μm时用比较显微镜。
比较时要求样板的加工方法，加工纹理，加工方向，材料与被测零件表面相同。
2、触针法
利用针尖曲率半径为2微米左右的金刚石触针沿被测表面缓慢滑行，金刚石触针的上下位移量由电学式长度传感器转换为电信号，经放大、滤波、计算后由显示仪表指示出表面粗糙度数值，也可用记录器记录被测截面轮廓曲线。一般将仅能显示表面粗糙度数值的测量工具称为表面粗糙度测量仪，同时能记录表面轮廓曲线的称为表面粗糙度轮廓仪。这两种测量工具都有电子计算电路或电子计算机，它能自动计算出轮廓算术平均偏差Ra，微观不平度十点高度Rz，轮廓最大高度Ry和其他多种评定参数，测量效率高，适用于测量Ra为0.025～6.3微米的表面粗糙度。
3、光切法
双管显微镜测量表面粗糙度，可用作Ry与Rz参数评定，测量范围0.5~50。
4、干涉法
利用光波干涉原理(见平晶、激光测长技术)将被测表面的形状误差以干涉条纹图形显示出来，并利用放大倍数高（可达500倍）的显微镜将这些干涉条纹的微观部分放大后进行测量，以得出被测表面粗糙度。应用此法的表面粗糙度测量工具称为干涉显微镜。这种方法适用于测量Rz和Ry为0.025～0.8微米的表面粗糙度。
表面粗糙度(surfaceroughness)是指加工表面具有的较小间距和微小峰谷的不平度。其两波峰或两波谷之间的距离（波距）很小（在1mm以下），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。

Answer 2

表面粗糙度有多种表示方法，在此列举三种最常见的面粗度表示法，以及其定义与公式。

常见的表面粗糙度表示法：

Ra=中心线平均粗糙度

设于表面轮廓曲线上撷取长度L，以该长度内中心现为X轴，撷取长度内所有斜线部分面积之和除以测定长度L所得之值。即为Ra。

公式：Ra=|f(x)|dx / l

Ry=最大粗糙度

设于表面轮廓曲线上撷取长度L，在该长度内曲线最高峰至最低谷之垂直距离，即为最大粗糙值Rmax/Ry。（Rmax和Ry算法概念相同，但取样的峰谷不同。近年Ry近乎取代了Rmax）

公式：Rmax=Ry=Rp+Rv

Rz=十点平均粗糙度

设于表面轮廓曲线上撷取长度L，在该长度内曲线中心以第五高峰顶与第五低谷底测出高低距离，即Rz。

公式：Rz=|Y1+Y2+Y3+Y4+Y5|+|Y1+Y2+Y3+Y4+Y5| / 5

三者关系约为 4Ra≒Ry≒Rz，单位皆为um。

面粗度陷阱

相同面粗度值，峰谷型态却不同

结 语

虽说，面粗度值是将表面状态量化的结果，让加工者有可参考的依据和标准，但相同的数值，实际表面的型态可能还是有差别！

当在追求更精密更细致的表面时，需要认知到，一样是0.01的距离，Ra0.02到0.01却是比0.05到0.04更加具挑战性。（代表峰谷的距离要更加接近，且更加均匀。）在选择工具以及设定研磨条件时的概念，可能就会有所差别，就不只是砂轮「粒度」的差异而已。

若是我们能有此认知基础，才比较不会落入数字的迷思。

Answer 3

表面粗糙度与机械零件的配合性质、耐磨性、疲劳强度等等都有密切关系，对机械产品的使用寿命和可靠性都有重要影响，因此，我们在转化图纸时一定要意识到粗糙度的重要性。粗糙度图纸上一般会有Ra Rz两种标注方式，下面就主要介绍这两种表示粗糙度的表示方式。

粗糙度Ra

粗糙度Ra表示：轮廓的算术平均偏差，在取样长度lr内轮廓偏距绝对值的算术平均值。因此在实际测量的时候测量点收集数目越多，Ra值就会越准确。

数学表达式可以表述为：

举个例子：在取样长度上取了十个点，刚好是5个波峰，5个波谷。5个波峰距离轮廓中线的距离是+5、+7、+3、+2、+3，5个波谷的数值是-3，-4，-1，-6，-1，那么它的粗糙度为：

粗糙度Rz

粗糙度Rz表示：轮廓最大高度Rz轮廓封顶线和谷底线之间的距离。

数学表达式是：

Rz=Zpmax-Zvmax

还是上面那个例子的数据，

它的Rz粗糙度为：Rz=+7-（-6）=13.

由此我们可以看出他们之间的数值差异还是很大的，Ra比较能正确的反应整个表面的粗糙度程度，Rz一般代表的是粗糙度的最大值，我们可以通过他们两个的定义看出，他们之间不存在确定的数学换算关系，他们之间有一个普遍应用的折算表：

但是上表的Rz是基于旧版国标中对于Rz的定义，在新的国标GB/T 1031-2009中已经不采用该表述。

旧版的Rz是指在取样长度内5个最大的轮廓峰高的平均值与5个最低的轮廓谷深的平均值之和数，

数学表达式是：

还是以上面例子的数据为例，得出Rz=7，可以看出新版的Rz比旧版的要求高，在出现较大峰值或谷深时，新版的粗糙度数值较旧版会有较大差异，但在不出现极端较大波峰或谷深时两者的差别不大。在我们国内GB/T 1031-2009中推荐优先使用Ra，因此一般我们国家图纸多采用Ra，Rz一般外国图纸采用的较多。

Answer 4

1、比较法：比较法测量简便，使用于车间现场测量，常用于中等或较粗糙表面的测量。方法是将被测量表面与标有一定数值的粗糙度样板比较来确定被测表面粗糙度数值的方法。比较时要求样板的加工方法，加工纹理，加工方向，材料与被测零件表面相同。

2、光切法：双管显微镜测量表面粗糙度，可用作Ry与Rz参数评定，测量范围0.5至50。

3、干涉法：利用光波干涉原理(见平晶、激光测长技术)将被测表面的形状误差以干涉条纹图形显示出来，并利用放大倍数高的显微镜将这些干涉条纹的微观部分放大后进行测量，以得出被测表面粗糙度。应用此法的表面粗糙度测量工具称为干涉显微镜。这种方法适用于测量Rz和Ry为0.025至0.8微米的表面粗糙度。

Answer 5

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