测量表面粗糙度的常用方法

Ra/μ m(不大于) 100 25、50 12.5 6.3

表面状况

加工方法

明显可见的刀 粗车、镗、刨、钻 痕 可见刀痕 可见加工痕迹 粗车、镗、铣、钻 车、镗、刨、钻、 铣、锉、磨、粗铰 、铣齿 车、镗、刨、铣、 刮(1~2点/cm2) 拉、锉、磨、滚压 、铣齿 车、镗、刨、铣、 刮(1~2点/cm2) 拉、锉、磨、滚压 、铣齿 车、镗、拉、磨、 立铣、刮(3~10点 /cm2)、滚压

3.2

微见加工痕迹 看不清加工痕 迹 可辨加工痕迹 的方向

1.6

0.8

0.4

铰、磨、镗、拉、 微辨加工痕迹 刮(3~10点/cm2) 的方向 、滚压

应用举例 粗加工的表面，如粗车、粗刨、切断等表面，用粗锉刀和粗砂轮等加 工的表面，一般很少采用。 粗加工后的表面，焊接前的焊缝、粗钻孔壁等 一般非结合表面，如轴的端面、倒角、齿轮及带轮的侧面、键槽的非 工作表面，减重孔眼表面等 不重要零件的非配合表面如支柱、支架、外壳、衬套、轴、盖等的端 面，紧固件的自由表面，紧固件通孔表面，内外花键的非定心表面， 不作为计量基准的齿轮丁圆表面等 和其他零件连接不形成配合的表面，如箱体、外壳、端盖等零件的端 面；要求有定心及配合特性的固定支撑面如定位轴肩，键和键槽的工 作表面；不重

28国外计测2000年第20卷第2期

表面粗糙度的光学测量方法

李成贵　董申

(哈尔滨工业大学精密工程研究所,黑龙江省哈尔滨市,150001)

OpticalMethodforMeasuringSurfaceRoughness

LiChenggui,DongShen

　　摘　要　表面粗糙度的光学测量方法,具有非接触、精度高和响应快等优点,致使其研究十分引人注目,发展极快。本文简单介绍了几种典型的光学测量原理和方法及一些已商品化的仪器。　　关键词　表面粗糙度　测量　光学方法

　　Abstract　Theopticalmethodofmeasuringsurfaceroughnesshasadvantagesofuncontact,highaccuracyandfastresponse,sotheresearchofthatmethodfixespeople'seyesanditsdevelopmentgetsveryfast.Inthispaper,severalprinciplesandmethodsoftypicalopticalmeasurementandsomecommercializedinstrumentsarepresentedbriefly.

4-1填空

1．表面粗糙度是指＿＿。

2．评定长度是指＿＿，它可以包含几个＿取样长度＿。

3．测量表面粗糙度时，规定取样长度的目的在于＿限制和减弱其他几何形状误差＿。

4．国家标准中规定表面粗糙度的主要评定参数有＿＿、＿＿、＿＿三项。 5．表面粗糙度的选用，应在满足表面功能要求情况下，尽量选用________________的表面 粗糙度数值。

6．表面粗糙度代号在图样上应标注在_________________、_________________或其延长线上，符号的尖端必须从材料外_________________表面，代号中数字及符号的注写方向必须与_________________一致。 4-2综合练习题

1．将表面粗糙度符号标注在下图，要求：

（1）用去除材料的方法获得φd1、φd3，要求Ra最大允许值为3.2μm。 （2）用去除材料的方法获得表面a，要求RZ最大允许值为3.2μm。 （3）其余用去除材料的方法获得表面，要求Ra上限值均为25μm 。

2．指出图中标注中的错误，并加以改正。

3．试将下列的表面粗糙度轮廓技术要求标注在下列机械加工的零件的图样上。 1. 两上φd1圆柱面的表面粗糙度轮廓参数Ra的上限值为

表面粗糙度符号、代号

1. 图样上所标注的表面粗糙度符号、代号是该表面完工后的要求。 2. 表面粗糙度的画法。

数字与字母的高度 符号的线宽 高度H1 高度H2 说明 2.5 0.25 3.5 8 3.5 0.35 5 11 5 0.5 7 15 7 0.7 10 21 10 1 14 30 H1≈1.4h，H2=2H1，h——字高 3. 有关表面粗糙度的各项规定应按功能要求给定。若仅需要加工(采用去除材料

的方法或不去除材料的方法)但对表面粗糙度的其他规定没有要求时，允许只注表面粗糙度符号。

4. 表面粗糙度参数和各项规定注写的位置。

a1a2edc —— 取样长度（mm）； d —— 加工纹理方向符号； e —— 加工余量（mm）；

bc(f)

a1、a2 —— 粗糙度高度参数的允许值（μm）；

b —— 加工方法、镀涂或其他表面处理；

f —— 粗糙度间距参数值（mm）或轮廓支撑长度率

5. 图样上表示零件表面粗糙度的符号。

符 号 意义及说明 基本符号，表示表面可用任何方法获得。当不加注粗糙度参数 值或有关说明(例如：表面处理、局部热处理状况等)时，仅适用于简化代号标注 基本符号加一短划，表示表面是用去除材料的方法获得。例如

表面粗糙度的评定标准及方法

当钢材表面经喷射清理后，就会获得一定的表面粗糙度或表面轮廓。表面粗糙度可以用形状和大小来进行定性。经过喷射清理，钢板表面积会明显增加很多，同时获得了很多的对于涂层系统有利的锚固点。当然，并不是粗糙度越大越好，因为涂料必须能够覆盖住这些粗糙度的波峰。太大的粗糙度要求更多的涂料消耗量。一般的涂料系统要求的粗糙度通常为 Rz40~75微米。 1．粗糙度的定义

对表面粗糙度的定义有以下几种：

hy：在取样长度内，波峰到波谷的最大高度， ISO8503-3（显微镜调焦法） Ry：在取样长度内，波峰到波谷的最大高度，ISO8503-4（触针法） Ra：波峰和波谷到虚构的中心线的平均距离， ISO 3274

Ry5：在取样长度内，五个波峰到波谷最大高度的算术平均值，ISO8503-4（触针法）有关 Rz的表述与 Ry5其实是相同的，Rz的表述来自于德国标准 DIN 4768-1。Ra和 Rz 之间的关系是 Rz相当于 Ra的 4~6倍。

2. 表面粗糙度的评定标准

为了测定钢板表面粗糙度，不同的标准规定了相应的仪器可以使用，测量值以微米（μm） 为单位。

国际标准分 ISO 8503 成五个部分在来说明表面粗糙度： ISO

表面粗糙度：指加工表面具有的较小间距和微小峰谷不平度。其两波峰或两波谷之间的距离（波距）很小（在1mm以下），用肉眼是难以区别的，因此它属于微观几何形状误差。表面粗糙度越小，则表面越光滑。表面粗糙度的大小，对机械零件的使用性能有很大的影响，主要表现在以下几个方面：

① 表面粗糙度影响零件的耐磨性。表面越粗糙，配合表面间的有效接触面积越小，压强越大，磨损就越快。

② 表面粗糙度影响配合性质的稳定性。对间隙配合来说，表面越粗糙，就越易磨损，使工作过程中间隙逐渐增大；对过盈配合来说，由于装配时将微观凸峰挤平，减小了实际有效过盈，降低了联结强度。

③ 表面粗糙度影响零件的疲劳强度。粗糙零件的表面存在较大的波谷，它们像尖角缺口和裂纹一样，对应力集中很敏感，从而影响零件的疲劳强度。

④ 表面粗糙度影响零件的抗腐蚀性。粗糙的表面，易使腐蚀性气体或液体通过表面的微观凹谷渗入到金属内层，造成表面腐蚀。

⑤ 表面粗糙度影响零件的密封性。粗糙的表面之间无法严密地贴合，气体或液体通过接触面间的缝隙渗漏。此外，表面粗糙度对零件的外观、测量精度也有影响。 表面粗糙度有Ra,Rz,Ry 之分，据GB 3505摘录：

表面粗糙度参数及其数值（Surface Roughne

表面粗糙度及其标注

概念

[文本]

粗糙度是衡量零件表面粗糙程度的参数，它反映的是零件表面微观的几何形状误

差，必须借助放大镜等进行测量。它是由于零件加工过程中刀具与加工表面之间的摩擦、挤压以及加工时的高频振动等方面的原因造成的。表面粗糙度对零件的工作精度、耐磨性、密封性、耐蚀性以及零件之间的配合都有着直接的影响。

[文本]

[文本]

取样长度：取样长度是指具有粗糙度几何特征的一段长度，在取样长度内应该具有几个波峰和波谷。测量时可选5倍的取样长度作为测量长度进行测量。

评定参数

[文本]

粗糙度的评定常用轮廓算术平均偏差Ra、轮廓最大高度Ry、微观不平度十点高度Rz三个参数表示。数值越小，零件的表面越光滑，数值越大零件的表面越粗糙。

1、轮廓算术平均偏差Ra

Ra是指在取样长度内，轮廓偏距绝对值的算术平均值，可以表示为：

关于表面粗糙度的数值和表面特征、获得方法、应用举例请参见下表。

从上图中也可以看出,粗糙度参数的数值.基本上成倍数的关系。标注时应当选用这些数值，不能选用其他的数值。

[文本]

2、轮廓最大高度Ry

3、轮廓不平度十点高度Rz

标注

[文本]

1、代号及意义

表面粗糙度新国标

公差与测量技术

第4章 表面粗糙度与检测

4.4

表面结构符号、代号及其注法

4.4.1 表面结构的符号和代号1.表面结构的图形符号：

公差与测量技术

第4章 表面粗糙度与检测

2.表面结构完整图形符号 的组成 (1) 位置a,注写表面结构的单一要求。标注表面结构参数代号、 极限值和传输带或取样长度。为了避免误解，在参数代号和 极限值间应插入空格。传输带或取样长度后应有一斜线“/”, 之后是表面结构参数代号，最后是数值。 (2) 位置a和b,注写两个或多个表面结构要求。在位置a注写第 一个表面结构要求，方法同(1)。在位置b注写第二个表面结 构要求。如果要注写第三个或更多个表面结构要求，图形符 号应在垂直方向扩大，以空出足够的空间。扩大图形符号时， a和b的位置随之上移。 (3) 位置c,注写加工方法。注写加工方法、表面处理、涂层或 其他加工工艺要求等。如车、磨、镀等加工方法。 (4) 位置d,注写表面纹理和方向。注写所要求的表面纹理和纹 理的方向，如“=”、“X”、“M”等。 (5) 位置e,注写加工余量。

公差与测量技术

第4章 表面粗糙度与检测

4.4.2

表面结构要求在图样中的注法

1.表面结构符号、代号的标注位置与方向 总的原则是使表面

实验二 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 + Rv

图1 图2

双管显微镜能测量80~1μm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P1、P2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S1和S2两段。从垂直于

Zv4 Zv3 Zp1 Zp3 Zp4 Rz Zp2 Zp5 Zv5 Zp6 Zv6 Zv1 Zv2 中线 lr ?和S2?。同样，S1和S2之间光束的方向上就可在显微镜内看到

表面粗糙度及其影响因素

一、切削加工中影响表面粗糙度的因素

影响表面粗糙度的因素主要有几何因素和物理因素。 １．几何因素：

式中 f ——进给量。 Kr ——主偏角。 Kr’——副偏角 考虑刀尖圆弧角：

式中 f ——进给量。 r ——刀尖圆弧半径。

如图11-8、9所示，用刀尖圆弧半径r＝0的车刀纵车外圆时，每完成一单位进给量f后，留在已加工表面上的残留面积，它的高度Rmax即为理论粗糙度的轮廓最大高度Ry。

图11- 8 图11- 9

图11- 10 加工后表面实际轮廓和理论轮廓

切削加工后表面粗糙度的实际轮廓形状，一般都与纯几何因素所形成的理论轮廓有较大的差别，如图11-10。这是由于切削加工中有塑性变形发生的缘故。

生产中，若使用的机床精度高和材料的切削加工性好，选用合理的刀具几何形状、切削用量和在刀具刃磨质量高、工艺系统刚性足够情况下，加工后表面实际粗糙度接近理论粗糙度，这样减小表面粗糙度数值、提高加工表面质量的措施，主要是减小残留面积的高度Ry。 ２.物理因素

多数情况下是在已加工表面的残留面积上叠加着一些不规则的金属生成物、粘附物或刻痕。形成它们的原因有积屑瘤、鳞刺、振动、