表面粗糙度的概念

表面粗糙度是指具有小间距和微小峰谷的加工表面的粗糙度。两个波峰或波谷之间的距离(波距)很小(小于1mm)，属于微观几何误差。

是指微小峰谷的Z高度和间距S的具体情况。按照一般的年代分:

S < 1mm为表面粗糙度；

1≤S≤10mm为波纹度；

S > 10mm为f型。

VDI3400、Ra和Rmax对照表

根据国家标准，常用三个指标来评价表面粗糙度(单位:微米):

等高线的平均算术偏差ra

粗糙度的平均高度Rz

最大高度Ry

Ra指数在实际生产中经常使用。等高线的最大微观高度偏差Ry在日本等国家常用Rmax符号表示，欧美常用VDI指标。下面是VDI3400，Ra，Rmax的对比表。

VDI3400、Ra和Rmax对照表

表面粗糙度形成因子

表面粗糙度一般是由所采用的加工方法和其他因素形成的，如加工过程中刀具与零件表面的摩擦、切屑分离时表层金属的塑性变形、工艺系统中的高频振动、电加工中的放电凹坑等。由于加工方法和工件材料的不同，在加工表面留下的痕迹的深浅、密度、形状、质地都不一样。

表面粗糙度对零件的主要影响

影响耐磨性。表面越粗糙，配合面之间的有效接触面积越小，压力越大，摩擦阻力越大，磨损越快。

影响协调的稳定性。对于间隙配合，表面越粗糙越容易磨损，使得工作过程中间隙逐渐增大；对于过盈配合，由于微观凸峰在装配过程中变平，实际有效过盈量减少，连接强度降低。

影响疲劳强度。零件粗糙表面有较大的谷，这些谷和尖角、裂纹一样，对应力集中敏感，从而影响零件的疲劳强度。

影响耐腐蚀性。零件表面粗糙，容易使腐蚀性气体或液体通过表面的微观谷渗透到内部金属层，造成表面腐蚀。

影响松紧。粗糙的表面无法紧密贴合，气体或液体会通过接触面之间的缝隙泄漏。

影响接触刚度。接触刚度是零件结合面在外力作用下抵抗接触变形的能力。机器的刚度在很大程度上取决于零件之间的接触刚度。

影响测量精度。零件被测表面和量具被测表面的表面粗糙度会直接影响测量精度，特别是在精密测量中。

此外，表面粗糙度会对涂层、热导率和接触电阻、反射和辐射性能、液体和气体流动的阻力、导体表面的电流等产生不同的影响。

表面粗糙度的评定依据

1.取样长度

样品长度是指定用于评估表面粗糙度参考线的长度。根据零件实际表面的形成和纹理特征，选择能反映表面粗糙度特征的长度，并根据实际表面轮廓的大致趋势测量取样长度。并且规定采样长度以限制和削弱表面波纹度和形状误差对表面粗糙度测量结果的影响。

2.评估长度

评估长度是评估轮廓的必要长度，可以包括一个或多个采样长度。由于表面各部分的表面粗糙度不一定是均匀的，一个采样长度不能合理地反映某一表面粗糙度特征，因此需要在表面上取若干个采样长度来评价表面粗糙度。评估长度通常包括5个采样长度。

3.基线

基准线是用于评估表面粗糙度参数的轮廓中心线。基准线有两种:等高线的最小二乘中心线:在采样长度内，等高线上各点的等高线偏移量的平方和最小，具有几何等高线形状。等高线算术平均中线:在采样长度内，中线等高线上下两边的面积相等。理论上，最小二乘的中线是一条理想的基准线，但实际中很难得到，所以一般用等高线的算术平均中线代替，可以用一条位置近似的直线进行测量。

表面粗糙度的评价参数

1.高度特征参数

轮廓算术平均偏差:采样长度(lr)内轮廓偏移绝对值的算术平均值。在实际测量中，测量点数越多，Ra越精确。

Rz轮廓的最大高度:轮廓的峰线和底线之间的距离。

Ra在幅度参数的公共范围内是优选的。2006年以前，国家标准中还有一个评价参数，即“十点微粗糙度高度”，用Rz表示，轮廓最大高度用Ry表示。2006年以后，国家标准中取消了微粗糙度的十点高度，用Rz表示轮廓的最大高度。

2.间距特征参数

Rsm大纲单位的平均宽度。在采样长度内，轮廓微不均匀间距的平均值。微粗糙度间距是指轮廓峰与中线相邻轮廓谷的长度。在Ra值相同的情况下，Rsm值不一定相同，所以反射出来的纹理会不一样。重视质感的表面通常会重视Ra和Rsm。

r形状特征参数用轮廓支持长度比表示，即轮廓支持长度与采样长度的比值。轮廓的支持长度是通过用平行于中心线的直线切割轮廓，并在取样长度内距离轮廓顶点C处获得的截面长度之和。

表面粗糙度测量方法

1.比较法

适用于车间现场测量，常用于中等或粗糙表面的测量。方法是将被测表面与标有一定数值的粗糙度样板进行比较，确定被测表面的粗糙度值。

2.触针

表面粗糙度使用曲率半径约为2μm的金刚石触针沿被测表面缓慢滑动。金刚石触针的上下位移被电长度传感器转换成电信号。经放大、滤波、计算后，表面粗糙度值由显示仪指示，被测截面的轮廓曲线也可由记录仪记录。

通常，只能显示表面粗糙度值的测量工具称为表面粗糙度测量仪，而能记录表面轮廓曲线的称为表面粗糙度轮廓仪。两种测量工具都有电子计算电路或计算机，可以自动计算轮廓的算术平均偏差Ra、微观粗糙度的十点高度Rz、轮廓的最大高度Ry等评价参数。测量效率高，适用于测量Ra为0.025 ~ 6.3 μ m的表面粗糙度。

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