第五章表面粗糙度及其检测本章主要内容一、表面粗糙度的概念及其零件使用性能的影响二、表面粗糙度的评定三、表面粗糙度参数及其数值的选择四
、表面粗糙度的代号标注方法五、表面粗糙度的检测第一节表面粗糙度的概念及其对零件性能的影响一、表面粗糙度的概念1、产生的原因及定义
：由于切削过程中的：刀痕切屑分离时的塑性变形刀具和被加工表面间的摩擦工艺系统中的高频振动等。加工表面上留下的凸凹不平的痕迹，这些痕
迹是由许多微小的凸峰和凹谷组成的，其微小峰谷的高低以及细密程度构成的微观几何形状特性称为表面粗糙度。λ2.表面形状误差、表面粗糙
度、表面波纹度的区分λ>10mmλ=1～10λ<1mm实际表面轮廓λ<1mm表面粗糙度轮廓表面粗糙度：零件表面所具有的微观几
何形状误差。波纹度轮廓λ=1～10λ>10mm宏观形状轮廓实际表面接触情况二、表面粗糙度对零件使用性能的影响1)对摩擦和磨
损的影响零件越粗糙，摩擦阻力越大，零件磨损越快。2)对配合性能的影响对于间隙配合，相对运动的表面因其粗糙不平而迅速磨损，致
使间隙增大；对于过盈配合，表面轮廓峰顶在装配时容易被挤平，使实际有效过盈量减小，致使联接强度降低。对抗腐蚀性的影响3)对疲
劳强度的影响零件表面越粗糙，凹痕就越深，当零件承受交变荷载时，对应力集中很敏感，疲劳强度降低，导致零件表面产生裂纹而损坏。4)
对抗腐蚀性的影响在粗糙的表面易使腐蚀性物质存积在表面的微观凹谷处，并渗入到金属内部，致使腐蚀加剧。5)对接触刚度的影响两表面
间只有一部分面积接触，一般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。6)对结合
面密封性的影响两粗糙表面只在局部点接触，中间有缝隙，影响密封性。7)对零件其他性能的影响表面粗糙度对零件测量精度、流体流动的
阻力，以及零件外形的美观等都有很大的影响。第二节表面粗糙度的评定一、取样长度与评定长度1.取样长度l定义：评定表面粗糙度所规定
的一段基准线长度，它在轮廓总的走向上量取。作用：为了限制和减弱表面波纹度对表面粗糙测量结果的影响取法：一般在一个取样长度内应包
含５个以上的波峰和波谷。取值系列：0.08、0.25、0.8、2.5、8mm2、评定长度ln定义：最小的测量长度。在评定或测量表
面轮廓时所必需的一段长度。作用：反映加工表面的不均匀性。取法：最小的评定长度等于取样长度；由5个连续取样长度构成的评定长度为标准
的评定长度。若被测表面比较均匀，可选ln＜5l；若均匀性差，可选ln＞5l。取值系列：0.4、1.25、4、12.5、40mm表
５-１取样长度ｌ和评定长度ln的数值(摘自ＧＢ／Ｔ１０３１—１９９５)zxll二、基准线在处理粗糙度结果时，必须建立一个新的
坐标，该坐标就是基准线。基准线应穿过轮廓，且与轮廓走向一致，因此也称为中线。y满足，是唯一的一条线。yiix（2）轮廓最小二
乘中线在取样长度l内，使轮廓线上各点的轮廓偏距yi的平方和为最小的基准线，它是唯一的。2) 轮廓的算术平均中线在取样长度内
，由一条假想线将实际轮廓分成上下两个部分，且使上部分面积之和等于下部分面积之和，即三、评定参数GB规定：与轮廓幅度有关的参数(基本
评定参数)：轮廓算术平均偏差Ra轮廓最大高度Rz与轮廓间距有关的参数：轮廓微观不平度平均间距Sm轮廓单峰平均间距S与微观形状有关参
数:轮廓支承长度率tpy1y2近似为Raxynyi１.高度特征参数1)轮廓算术平均偏差Ra：在取样长度内，轮廓纵坐标绝对值的算
术平均值。Ra能充分反映表面微观几何形状高度方面的特性。轮廓算术平均偏差Ra的确定2)轮廓最大高度Rz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。Rz=︱Ypmax︱+︱Yvmax︱Rz值是微观不平
度十点中最高点和最低点至中线的垂直距离之和，因此它不如Ra值反映的几何特性准确。２.间距特征参数1).轮廓单峰平均间距S在取样长度
内，轮廓单峰Si间距的平均值。所谓Si是指两相邻单峰的最高点之间沿中线方向上的距离。2)、轮廓微观不平度平均间距Sm在取样长度内，
轮廓微观不平度的间距的Smi平均值。所谓Smi是指在中线上相同位置的一段长度。反应加工的细密程度３.形状特征参数tP越大，突起的实
体越大，耐磨性越好轮廓支承长度率tP在取样长度内，一平行于中线且与峰顶线相距为C的线与轮廓峰相截所得到的各段截线之和与取样长度之比
。ηp:轮廓支承长度计算式如下：表５-２Ra的值(摘自ＧＢ／Ｔ１０３１—１９９５)(μｍ)基本评定参数表５-３RZ和Ry的
数值(摘自ＧＢ／Ｔ１０３１—１９９５)(μｍ)附加评定参数第三节表面粗糙度参数及其数值的选择一、表面粗糙度参数选择在表面粗糙
度的评定参数中，Ra、Rz两个高度参数为基本参数，不能满足要求时，附加给出形状特性参数和间距特性参数为附加参数。１)对于光滑表面和
半光滑表面，一般采用Ｒａ作为评定参数。２)对于极光滑和极粗糙表面，宜采用Ｒｚ作为评定参数。３)对不允许出现较大加工痕迹和受交变应力
作用的表面，应采用Ｒｙ作为评定参数。４)对密封性要求高的表面，可使用间距特性参数Ｓｍ和Ｓ。５)对耐磨性要求高的表面可规定ｔｐ二、表
面粗糙度参数值的选择１)工作表面的表面粗糙度参数值应比非工作表面小。２)相对运动速度高、单位面积压力大的摩擦表面，其表面粗糙度参数
值应小。３)承受交变应力的零件，易产生应力集中处，如圆角、沟槽等，其表面粗糙度参数值应小。４)配合性质要求稳定、小间隙配合和受重载
的过盈配合，其配合表面的表面粗糙度参数值应小。５)有防腐蚀、密封性要求和外表美观的表面，其表面粗糙度参数值应小。６)注意表面粗糙度
参数值与形状公差值的协调关系，见表５-４所列。７)遇到已有专门标准对表面粗糙度作出要求的(例如齿轮齿面的表面粗糙度)，应按齿轮的专
门标准来确定齿轮齿面的表面粗糙度参数值。８)在实际工作经验不足的情况下，注意参照表５-４和表５-５。表５-４表面粗糙度与尺寸公差
、形状公差的一般关系表５-５表面粗糙度参数值的选用实例表５-６轴和孔的表面粗糙度参数推荐值基本符号：用任意方法获得的表面用去除
材料的方法获得的表面不去除材料的方法获得的表面第四节表面粗糙度的代号标注方法１.表面粗糙度的符号表５-７表面粗糙度的符号及标注
意义bac/f(e)d２.表面粗糙度代号a—粗糙度幅度参数代号及其数值（mm）；b—加工要求、镀覆、涂覆、表面处理或其他说明等；
c—取样长度（mm）或波纹度（mm）；d—加工纹理方向符号；e—加工余量（mm）；f—粗糙度间距参数值（mm）3表面
粗糙度的代号标注示例高度参数：当选用Ra时，只需在代号中标出其参数值，“Ra”本身可以省略；当选用Rz或Ry时，参数和参数值都应标
出；当允许实测值中，超过规定值的个数少于总数的16%时，应在图中标注上限值和下限值，当所有实测值不允许超过规定值时，应在图样上标注
最大值或最小值。取样长度：如按国标选用，则可省略标注；表面加工纹理方向：指表面微观结构的主要方向，由所采用的加工方法或其它因素形成
，必要时才规定。图５-８常见的加工纹理方向符号ａ)纹理平行于标注代号的视图投影面ｂ)纹理垂直于标注代号的视图投影面ｃ)纹理呈相
交的方向ｄ)纹理呈近似同心圆ｅ)纹理呈多方向ｆ)纹理呈近似放射形(端铣刀痕迹)ｇ)纹理无方向或呈凸起的细粒状４.表面粗糙度在
零件图中的标注注意事项１)表面粗糙度代号一般标注在可见轮廓线、尺寸界线、引出线或它们的延长线上。２)表面粗糙度的代号中数字书写的方
向必须按机械制图中尺寸标注的规定，注意尺寸标注的“３０°”禁区内应使用引线引出后标注。３)复要素的表面(齿轮齿面、花键键槽表面)，
表面粗糙度的代号只标注一次。４)表面粗糙度的“其余”代号标注在图样的右上角。表面粗糙度标注方法示例在同一图样上，每一表面一般只标注
一次符号、代号。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当零件的大
部分表面具有相同的表面粗糙度要求时，统一注在图样的右上角，并加“其余”二字标注方向与尺寸相同指引线上标注标注在几何公差框格上方标注
在延长线上其余要求标注在标题栏附近（给出基本符号）全部要求标注在标题栏附近当多个表面有相同要求或图纸空间有限时，可采用简化注法第五
节表面粗糙度的检测常用的表面粗糙度的测量方法有：比较法光切法干涉法触针法比较法将被测表面与粗糙度样块比较，判断其合格性比
较法：将被测表面对照粗糙度样板，用肉眼或借助于放大镜，比较显微镜直接进行比较，也可以用手触摸，划动感觉来判断被测表面的粗糙度。多
用于车间，一般只用于评定表面粗糙度值较大的工件。光切法----用双管显微镜测量双管显微镜是应用光切原理测量表面粗糙度的。双管显微镜
常用于测量Ra或Rz值，由于受到分辨率的限制，一般测量范围为Rz＝1～80μm.双管显微镜不但适用于测量车、铣、刨及其他类似加工
方法的金属表面，还可以用于测量木板、纸张、塑料、电镀层等表面的微观不平度。干涉法----用干涉显微镜测量利用光波干涉原理结合显微系
统来测量表面粗糙度的一种方法。常用来测量Rz的值，测量范围一般为Rz＝0.025～0.8μm。干涉显微镜不仅适用于测量高反射率的
金属加工表面，也能测量低反射率的玻璃表面，但是主要是用于要求表面粗糙度参数值小的表面。触针法----用电动轮廓仪测量针描法也称触针
法，是利用金刚石触针在被测表面上轻轻划过，从而测出表面粗糙度Ra值的一种方法。电动轮廓仪就是利用针描测量原理设计的。电动轮廓仪的测
量范围一般为Ra＝0.025～6.3μm，仪器配有各种附件，以适应平面、内外圆柱面、锥面、球面、沟槽等形状表面测量。5.3表
面粗糙度及其应用1．评定参数的选择优先选Ra：粗糙度参数值在（0.025?6.3）?m；幅度参数Ra、Rz选Rz：粗
糙度参数值在(6.3?100)?m，(0.008?0.020)?m；评定参数选用附加参数---有特殊要求选用Rsm，Rm
r(c)Rsm—用于对涂漆性能、抗裂纹和抗腐蚀等有要求时；Rmr(c)—用于对耐磨性和接触刚度等有要求时，但同时要给出C值。设计中，最常用Ra或Rz，根据需要选择其它。参数值的选用（标准化）2．粗糙度参数允许值的选择满足功能要求的前提下－－值尽量大工作面比非工作面值小（同一个零件）；摩擦面比非摩擦面值小；配合稳定、尺寸（几何）公差值小、密封性好等值小；考虑（类比法）注意与尺寸公差和几何公差的协调特殊应按标准规定确定粗糙度值国标GB/T1031-2009《表面粗糙度参数及其数值》 |
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