第五章第五章 表面粗糙度表面粗糙度1. 表面粗糙度的评定表面粗糙度的评定 2. 表面粗糙度的选择及其标注表面粗糙度的选择及其标注 3. 表面粗糙度的测量表面粗糙度的测量 5.1 5.1 表面粗糙度的评定表面粗糙度的评定一、一、 基本概念基本概念二、表面粗糙度的基本术语二、表面粗糙度的基本术语三、表面粗糙度的评定参数及其数值三、表面粗糙度的评定参数及其数值 表面粗糙度就是表述这些峰谷高低程度和间表面粗糙度就是表述这些峰谷高低程度和间表面粗糙度就是表述这些峰谷高低程度和间表面粗糙度就是表述这些峰谷高低程度和间距状况的微观几何形状特性的指标如图所示距状况的微观几何形状特性的指标如图所示距状况的微观几何形状特性的指标如图所示距状况的微观几何形状特性的指标如图所示 一、一、 基本概念基本概念 切削加工的零件，不仅有尺寸精度和形位公差切削加工的零件，不仅有尺寸精度和形位公差的要求，而且有表面质量的要求。
表面质量影响零的要求，而且有表面质量的要求表面质量影响零件的使用性能表面粗糙度就是用来衡量零件表面件的使用性能表面粗糙度就是用来衡量零件表面质量的 1 1、表面粗糙度的概念、表面粗糙度的概念 零件被加工表面上的微观的几何形状误差称零件被加工表面上的微观的几何形状误差称为表面粗糙度，又称微观不平度为表面粗糙度，又称微观不平度1 1）表面粗糙度产生的原因）表面粗糙度产生的原因 在切削加工过程中，在切削加工过程中，刀具和被加工表面间的相对运动轨迹（即刀痕）、刀刀具和被加工表面间的相对运动轨迹（即刀痕）、刀具和被加工表面间的摩擦、切削过程中切屑分离时表具和被加工表面间的摩擦、切削过程中切屑分离时表层金属材料的塑性变形以及工艺系统的高频振动层金属材料的塑性变形以及工艺系统的高频振动2 2）表面粗糙度与表面波度、形状误差的区别）表面粗糙度与表面波度、形状误差的区别 波距波距λλ小于小于1mm1mm的属于表面粗糙度；波距的属于表面粗糙度；波距λλ在在1~10mm1~10mm的属于表面波度；波距的属于表面波度；波距λλ大于大于10mm10mm的属于形状的属于形状误差。
波距误差波距λλ与波幅与波幅h h的比值小于的比值小于4040时属于表面粗糙时属于表面粗糙度；比值在度；比值在40~100040~1000时属于表面波度；比值大于时属于表面波度；比值大于10001000时属于形状误差如图所示时属于形状误差如图所示 表面实表面实际轮廓际轮廓表面粗表面粗糙度糙度表面表面波度波度形状形状误差误差 2 表面粗糙度对零件使用性能的影响表面粗糙度对零件使用性能的影响 表面的凹凸不平使两表面接触时实际接触面积表面的凹凸不平使两表面接触时实际接触面积表面的凹凸不平使两表面接触时实际接触面积表面的凹凸不平使两表面接触时实际接触面积减小，接触部分压力增加表面越粗糙，接触面积减小，接触部分压力增加表面越粗糙，接触面积减小，接触部分压力增加表面越粗糙，接触面积减小，接触部分压力增加表面越粗糙，接触面积越小，压力越大，接触变形越大，摩擦阻力也增加，越小，压力越大，接触变形越大，摩擦阻力也增加，越小，压力越大，接触变形越大，摩擦阻力也增加，越小，压力越大，接触变形越大，摩擦阻力也增加，磨损也越快磨损也越快磨损也越快磨损也越快 实际接触面实际接触面实际接触面实际接触面1）影响两接触表面间的摩擦、磨损和接触变形）影响两接触表面间的摩擦、磨损和接触变形 2 2）影响配合性质）影响配合性质）影响配合性质）影响配合性质 表面粗糙使表面粗糙使表面粗糙使表面粗糙使间隙配合，间隙增大；过盈配合的间隙配合，间隙增大；过盈配合的间隙配合，间隙增大；过盈配合的间隙配合，间隙增大；过盈配合的过盈减小；过渡配合变松。
过盈减小；过渡配合变松过盈减小；过渡配合变松过盈减小；过渡配合变松 3）影响疲劳强度）影响疲劳强度 表面微观不平度的凹痕越深，其底部曲率半径表面微观不平度的凹痕越深，其底部曲率半径越小，则应力集中越严重，零件疲劳损坏的可能性越小，则应力集中越严重，零件疲劳损坏的可能性越大，疲劳强度就越低越大，疲劳强度就越低 4）影响耐腐蚀性）影响耐腐蚀性 腐蚀介质在表面凹谷聚集，不易清除，产生腐蚀介质在表面凹谷聚集，不易清除，产生金属腐蚀表面越粗糙，凹谷越深，谷底越尖，金属腐蚀表面越粗糙，凹谷越深，谷底越尖，零件抗腐蚀能力越差零件抗腐蚀能力越差 此外，表面粗糙度对零件结合面的密封性此外，表面粗糙度对零件结合面的密封性能、表面反射能力和外观质量等都有影响能、表面反射能力和外观质量等都有影响 二、表面粗糙度的基本术语二、表面粗糙度的基本术语1 1．实际轮廓．实际轮廓 平面与实际表面相交所得的轮廓线为实际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）分为横向轮廓和纵向轮廓） 横向实际轮廓横向实际轮廓横向实际轮廓横向实际轮廓 : : : : 垂直于表面加工纹理的平面与表面相交垂直于表面加工纹理的平面与表面相交垂直于表面加工纹理的平面与表面相交垂直于表面加工纹理的平面与表面相交所得的轮廓线所得的轮廓线所得的轮廓线所得的轮廓线. . . . 纵向实际轮廓纵向实际轮廓纵向实际轮廓纵向实际轮廓 ：平行于表面加工纹理的平面与：平行于表面加工纹理的平面与：平行于表面加工纹理的平面与：平行于表面加工纹理的平面与表面相交所得的轮廓线。
表面相交所得的轮廓线表面相交所得的轮廓线表面相交所得的轮廓线 2 2、取样长度、取样长度、取样长度、取样长度 l l ( (lr lr) ) ) ) 取样长度是指用于判别被评定轮廓的不规则特取样长度是指用于判别被评定轮廓的不规则特征的一段征的一段基准线基准线基准线基准线长度为了限制和削弱表面波度对为了限制和削弱表面波度对为了限制和削弱表面波度对为了限制和削弱表面波度对表面粗糙度测量结果的影响，至少包含表面粗糙度测量结果的影响，至少包含表面粗糙度测量结果的影响，至少包含表面粗糙度测量结果的影响，至少包含5 5个以上轮个以上轮个以上轮个以上轮廓峰和谷廓峰和谷廓峰和谷廓峰和谷 取样长度和评定长度取样长度和评定长度 取样长度应与表面粗糙度的要求相适应取样长度应与表面粗糙度的要求相适应取样长度应与表面粗糙度的要求相适应取样长度应与表面粗糙度的要求相适应( (见见表表表表) )取样长度过短，不能反映表面粗糙度的实际情况；取样长度过短，不能反映表面粗糙度的实际情况；取样长度过短，不能反映表面粗糙度的实际情况；取样长度过短，不能反映表面粗糙度的实际情况；取样长度过长，表面粗糙度的测量值又会把表面波取样长度过长，表面粗糙度的测量值又会把表面波取样长度过长，表面粗糙度的测量值又会把表面波取样长度过长，表面粗糙度的测量值又会把表面波度的成分包括进去。
在取样长度范围内，一般应包度的成分包括进去在取样长度范围内，一般应包度的成分包括进去在取样长度范围内，一般应包度的成分包括进去在取样长度范围内，一般应包含含含含5 5个以上的轮廓峰和轮廓谷个以上的轮廓峰和轮廓谷个以上的轮廓峰和轮廓谷个以上的轮廓峰和轮廓谷 为了充分合理地反映表面的特性，通常取几个为了充分合理地反映表面的特性，通常取几个取样长度来评定表面粗糙度，一般取样长度来评定表面粗糙度，一般 lnln =5l 评定长度是指用于判别被评定轮廓表面粗糙评定长度是指用于判别被评定轮廓表面粗糙评定长度是指用于判别被评定轮廓表面粗糙评定长度是指用于判别被评定轮廓表面粗糙度所必须的一段长度度所必须的一段长度度所必须的一段长度度所必须的一段长度3 3、评定长度、评定长度、评定长度、评定长度 lnln 取样长度与评定长度的选用值取样长度与评定长度的选用值取样长度与评定长度的选用值取样长度与评定长度的选用值 ( (摘自摘自摘自摘自GB/T10610GB/T10610————1998)1998) 4、基准线、基准线 用以测量或评定表面粗糙度数值大小的一条用以测量或评定表面粗糙度数值大小的一条参考线称为基准线，基准线通常有轮廓最小二乘参考线称为基准线，基准线通常有轮廓最小二乘中线和轮廓算术平均中线两种。
中线和轮廓算术平均中线两种 （（1）） 轮廓最小二乘中线（简称中线）轮廓最小二乘中线（简称中线） 在取样长度在取样长度范围内，实际被测轮廓线上的各点至一条假想线的范围内，实际被测轮廓线上的各点至一条假想线的距离的平方和为最小，即距离的平方和为最小，即 =Min，，这条假想线就这条假想线就是最小二乘中线（图是最小二乘中线（图a中的中的 O1O1O1O1 和和 O2O2O2O2 ）） 轮廓中线轮廓中线轮廓中线轮廓中线 （（（（2 2）））） 轮廓算术平均中线轮廓算术平均中线轮廓算术平均中线轮廓算术平均中线 在取样长度内，由一条假想线将实际轮廓分成上、下两部分，而且使上部分面积之和等于下部分面积之和，即 这条假想线就是轮廓算术平均中线（图b中的 O1O1 和和 O2O2 ） 在轮廓图形上确定最小二乘中线的位置比较困难，在实在轮廓图形上确定最小二乘中线的位置比较困难，在实际工作中可用算术平均中线代替最小二乘中线，两者相差际工作中可用算术平均中线代替最小二乘中线，两者相差不大不大. . 三、三、三、三、表面粗糙度的评定参数表面粗糙度的评定参数表面粗糙度的评定参数表面粗糙度的评定参数 1. 1.高度特征参数高度特征参数高度特征参数高度特征参数————主参数主参数主参数主参数（（（（1 1）轮廓算术平均偏差）轮廓算术平均偏差）轮廓算术平均偏差）轮廓算术平均偏差R aR aR aR a 在取样长度内，被测表面轮廓在取样长度内，被测表面轮廓在取样长度内，被测表面轮廓在取样长度内，被测表面轮廓上各点至基准线距离上各点至基准线距离上各点至基准线距离上各点至基准线距离YiYi的绝对值的平均值（如图）。
的绝对值的平均值（如图）的绝对值的平均值（如图）的绝对值的平均值（如图） 式中：式中：y(x)——表面轮廓上点到基准线的距离；表面轮廓上点到基准线的距离； yi——表面轮廓上第表面轮廓上第i个点到基准线的距离；个点到基准线的距离； l——取样长度；取样长度； n——取样数 公式表示为公式表示为或近似为或近似为 轮廓算术平均偏差轮廓算术平均偏差 R aR aR aR a 较全面地反映表面粗较全面地反映表面粗糙度的高度特征，概念清楚，检测方便，为当前糙度的高度特征，概念清楚，检测方便，为当前世界各国普遍采用世界各国普遍采用 轮廓算术平均偏差轮廓算术平均偏差 （（2）微观不平度十点高度）微观不平度十点高度 R zR z 在取样长度内，被测实际轮廓上在取样长度内，被测实际轮廓上在取样长度内，被测实际轮廓上在取样长度内，被测实际轮廓上5 5个最大轮廓峰高的平个最大轮廓峰高的平个最大轮廓峰高的平个最大轮廓峰高的平均值与均值与均值与均值与5 5个最大轮廓谷深的平均值之和（如图）个最大轮廓谷深的平均值之和（如图）。
个最大轮廓谷深的平均值之和（如图）个最大轮廓谷深的平均值之和（如图）式中；式中；Ypi——第第i个最大轮廓峰高；个最大轮廓峰高； Yvi——第第i个最大轮廓谷深，谷深不取成负值个最大轮廓谷深，谷深不取成负值 （（（（3 3）轮廓最大高度）轮廓最大高度）轮廓最大高度）轮廓最大高度RyRy 在取样长度内，轮廓的峰顶线与轮廓谷底线之间的距在取样长度内，轮廓的峰顶线与轮廓谷底线之间的距离（如图）离（如图） 公式表示为公式表示为 由于测量点不多，故在反映微观几何形状高度方面的特性不如由于测量点不多，故在反映微观几何形状高度方面的特性不如由于测量点不多，故在反映微观几何形状高度方面的特性不如由于测量点不多，故在反映微观几何形状高度方面的特性不如RaRaRaRa参数充分参数充分参数充分参数充分 轮廓峰顶线和轮廓谷底线，分别指在取样长度轮廓峰顶线和轮廓谷底线，分别指在取样长度l内，平行内，平行于基准线且通过轮廓最高点和最低点的直线于基准线且通过轮廓最高点和最低点的直线 高度特征参数高度特征参数 公式表示为公式表示为 2. 2.间距特征参数间距特征参数间距特征参数间距特征参数————附加参数附加参数附加参数附加参数 （（1）） 轮廓微观不平度的平均间距轮廓微观不平度的平均间距 S mS mS mS m 在取样长度内轮廓微在取样长度内轮廓微观不平度间距观不平度间距SmiSmi 的平均值（如图）。
所谓轮廓微观不平度的平均值（如图）所谓轮廓微观不平度的间距的间距Smi是指轮廓峰和相邻的轮廓谷在中线上的一段长度是指轮廓峰和相邻的轮廓谷在中线上的一段长度 （（2）轮廓的单峰平均间距）轮廓的单峰平均间距S 在取样长度内轮廓的单峰间距在取样长度内轮廓的单峰间距 Si Si 的算术平均值（如图）所谓轮廓单峰间距的算术平均值（如图）所谓轮廓单峰间距Si是指两相邻单峰的是指两相邻单峰的最高点之间距离投影在中线上的长度最高点之间距离投影在中线上的长度 式中：式中：n—轮廓单峰的个数轮廓单峰的个数 ——第第i个轮廓单峰间距个轮廓单峰间距 轮廓间距参数轮廓间距参数轮廓间距参数轮廓间距参数 3. 3.形状特征参数形状特征参数形状特征参数形状特征参数————附加参数附加参数附加参数附加参数 轮廓的支承长度率轮廓的支承长度率 tptp：：：： 在取样长度内，一平行于基准线在取样长度内，一平行于基准线的直线从峰顶线向下移到某一水平位置时，与轮廓相截所得的直线从峰顶线向下移到某一水平位置时，与轮廓相截所得到的各段截线长度到的各段截线长度bi之和与取样长度之和与取样长度l之比，如图所示。
之比，如图所示 轮廓支承长度轮廓支承长度 间距参数、形状特征参数均为附加的评定参数一般情间距参数、形状特征参数均为附加的评定参数一般情间距参数、形状特征参数均为附加的评定参数一般情间距参数、形状特征参数均为附加的评定参数一般情况下应从三个基本评定参数中选取，只有少数零件的重要表况下应从三个基本评定参数中选取，只有少数零件的重要表况下应从三个基本评定参数中选取，只有少数零件的重要表况下应从三个基本评定参数中选取，只有少数零件的重要表面有面有面有面有 特殊使用要求时才选用附加的评定参数特殊使用要求时才选用附加的评定参数特殊使用要求时才选用附加的评定参数特殊使用要求时才选用附加的评定参数 四、四、表面粗糙度国家标准表面粗糙度国家标准 表面粗糙度的评定参数值已经标准化，设计时表面粗糙度的评定参数值已经标准化，设计时应根据国家标准规定的参数值系列选取国家标准应根据国家标准规定的参数值系列选取国家标准GB /T1031——1995要求优先选用基本系列值要求优先选用基本系列值 轮廓算术平均偏差轮廓算术平均偏差Ra的数值的数值 (μμm ）） 5.2 表面粗糙度的选择及其标注表面粗糙度的选择及其标注一、一、 表面粗糙度符号表面粗糙度符号 二、二、二、二、 表面粗糙度代号表面粗糙度代号表面粗糙度代号表面粗糙度代号 在表面粗糙度符号基础上，标上其它表面特征要求组成了在表面粗糙度符号基础上，标上其它表面特征要求组成了在表面粗糙度符号基础上，标上其它表面特征要求组成了在表面粗糙度符号基础上，标上其它表面特征要求组成了表面粗糙度的代号。
表面粗糙度的代号表面粗糙度的代号表面粗糙度的代号 表面粗糙度代号注法表面粗糙度代号注法 a1 1、、a2 2————粗糙度高度参数代号及其数值，单位为粗糙度高度参数代号及其数值，单位为μmμm b————加工方法、镀覆、涂覆、表面处理或其他说明等加工方法、镀覆、涂覆、表面处理或其他说明等 c————取样长度（单位为取样长度（单位为mmmm）或波纹度（单位为）或波纹度（单位为μmμm）） d————加工纹理方向符号加工纹理方向符号 e————加工余量，单位为加工余量，单位为mmmm f————粗糙度间距参数值（单位为粗糙度间距参数值（单位为mmmm）或轮廓支承长度率）或轮廓支承长度率 n n 当允许在表面粗糙度参数的所有实测值中超过固定值的个当允许在表面粗糙度参数的所有实测值中超过固定值的个当允许在表面粗糙度参数的所有实测值中超过固定值的个当允许在表面粗糙度参数的所有实测值中超过固定值的个数少于总数的数少于总数的数少于总数的数少于总数的1616％时，应在图样上标注表面粗糙度参数的上％时，应在图样上标注表面粗糙度参数的上％时，应在图样上标注表面粗糙度参数的上％时，应在图样上标注表面粗糙度参数的上限值或下限值限值或下限值限值或下限值限值或下限值n n 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时，应在图样上标注表面粗糙度参数的最大值或最小值时，应在图样上标注表面粗糙度参数的最大值或最小值时，应在图样上标注表面粗糙度参数的最大值或最小值 表面粗糙度附加参数的标注表面粗糙度附加参数的标注表面粗糙度附加参数的标注表面粗糙度附加参数的标注 表面粗糙度其他项目的标注表面粗糙度其他项目的标注表面粗糙度其他项目的标注表面粗糙度其他项目的标注 加工纹理方向的符号加工纹理方向的符号加工纹理方向的符号加工纹理方向的符号 三、表面粗糙度符号、代号在图样上的标注三、表面粗糙度符号、代号在图样上的标注 表面粗糙度代（符）号应注在可见轮廓线、尺寸表面粗糙度代（符）号应注在可见轮廓线、尺寸表面粗糙度代（符）号应注在可见轮廓线、尺寸表面粗糙度代（符）号应注在可见轮廓线、尺寸界线或其延长线上，符号的尖端必须从材料外指向被界线或其延长线上，符号的尖端必须从材料外指向被界线或其延长线上，符号的尖端必须从材料外指向被界线或其延长线上，符号的尖端必须从材料外指向被注表面，数字及符号的注写方向必须与尺寸数字方向注表面，数字及符号的注写方向必须与尺寸数字方向注表面，数字及符号的注写方向必须与尺寸数字方向注表面，数字及符号的注写方向必须与尺寸数字方向一致。
一致 表面粗糙度代表面粗糙度代号注法号注法 表面粗糙度标注示例表面粗糙度标注示例 当零件的大部分表面具有相同的表面粗糙度要求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，并加注图样的右上角，并加注“其余其余”两字 当零件的所有表面具有相同的表面粗糙度要求时，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当齿轮、蜗轮、渐开线花键等工作表面没有画当齿轮、蜗轮、渐开线花键等工作表面没有画当齿轮、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出齿形时，其表面粗糙度代号可注在节圆上如图出齿形时，其表面粗糙度代号可注在节圆上如图出齿形时，其表面粗糙度代号可注在节圆上如图所示 齿轮、花键表面粗糙度标注示例齿轮、花键表面粗糙度标注示例 螺纹工作表面没有画出牙形时，可按如图的方螺纹工作表面没有画出牙形时，可按如图的方螺纹工作表面没有画出牙形时，可按如图的方螺纹工作表面没有画出牙形时，可按如图的方式标注。
式标注 中心孔、中心孔、中心孔、中心孔、键槽工作表面、键槽工作表面、键槽工作表面、键槽工作表面、圆角、倒角的表面圆角、倒角的表面圆角、倒角的表面圆角、倒角的表面粗糙度标注示例粗糙度标注示例粗糙度标注示例粗糙度标注示例 例、图示为一减速箱中的输出轴，轴颈例、图示为一减速箱中的输出轴，轴颈例、图示为一减速箱中的输出轴，轴颈例、图示为一减速箱中的输出轴，轴颈φφφφ55j655j655j655j6（两处）与滚（两处）与滚（两处）与滚（两处）与滚动轴承配合，动轴承配合，动轴承配合，动轴承配合，φφφφ56r656r656r656r6和和和和φφφφ45m645m645m645m6与齿轮和带轮配合，表面粗糙度与齿轮和带轮配合，表面粗糙度与齿轮和带轮配合，表面粗糙度与齿轮和带轮配合，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 四、新旧国标的对照四、新旧国标的对照 由于旧国标宣贯使用的时间比较长由于旧国标宣贯使用的时间比较长, ,在年长的工在年长的工程技术人员和工人中程技术人员和工人中, ,对旧国标中的表面光洁度印象对旧国标中的表面光洁度印象较深较深, ,为了帮助对照记忆为了帮助对照记忆, ,介绍一种简单的方法介绍一种简单的方法: : 旧国标的旧国标的▽▽5 5相当于新国标的相当于新国标的Ra3.2(Ra3.2(第一系列值第一系列值,3.2,3.2可以当成可以当成3+2=53+2=5记忆记忆),),记住这一对应值后记住这一对应值后, Ra, Ra值值只需向上乘只需向上乘2 2、向下除、向下除2 2，即可推出新国标所对应的，即可推出新国标所对应的相邻旧国标的各级符号。
例相邻旧国标的各级符号例▽▽6 6相当于相当于Ra1.6Ra1.6；；▽▽3 3相相当于当于Ra12.5Ra12.5或直接记或直接记▽▽1 1相当于相当于Ra50Ra50 五、表面粗糙度的选择五、表面粗糙度的选择1、表面粗糙度的选择、表面粗糙度的选择 主要包括表面粗糙度评定主要包括表面粗糙度评定参数及参数值的选择参数及参数值的选择 零件表面粗糙度选择是否恰当不仅影响产品的使零件表面粗糙度选择是否恰当不仅影响产品的使用性能，而且也直接关系到零件的加工工艺和制造成用性能，而且也直接关系到零件的加工工艺和制造成本3 3、、、、 表面粗糙度选用表面粗糙度选用表面粗糙度选用表面粗糙度选用原则原则原则原则首先满足使用性能要求，其次兼顾经济性即首先满足使用性能要求，其次兼顾经济性即在满足使用要求的前题下，尽可能降低表面粗糙在满足使用要求的前题下，尽可能降低表面粗糙度要求，放大表面粗糙度允许值度要求，放大表面粗糙度允许值 2 2、、、、 表面粗糙度选用表面粗糙度选用表面粗糙度选用表面粗糙度选用方法方法方法方法 具体选用时多用类比法来具体选用时多用类比法来确定粗糙度的参数值。
确定粗糙度的参数值 4 4、、 表面粗糙度评定参数的选用表面粗糙度评定参数的选用 GB/T1031GB/T1031GB/T1031GB/T1031————1995199519951995规定，表面粗糙度参数应从高度规定，表面粗糙度参数应从高度规定，表面粗糙度参数应从高度规定，表面粗糙度参数应从高度特性参数中选取特性参数中选取特性参数中选取特性参数中选取 1) R a 1) R a 1) R a 1) R a 参数最能充分反映表面微观几何形状高参数最能充分反映表面微观几何形状高参数最能充分反映表面微观几何形状高参数最能充分反映表面微观几何形状高度方面的特性，度方面的特性，度方面的特性，度方面的特性，R a R a R a R a 值用触针式电动轮廓仪测量也值用触针式电动轮廓仪测量也值用触针式电动轮廓仪测量也值用触针式电动轮廓仪测量也比较简便，所以对于光滑表面和半光滑表面，普遍比较简便，所以对于光滑表面和半光滑表面，普遍比较简便，所以对于光滑表面和半光滑表面，普遍比较简便，所以对于光滑表面和半光滑表面，普遍采用采用采用采用Ra Ra Ra Ra 作为评定参数。
但材料较软时不能用作为评定参数但材料较软时不能用作为评定参数但材料较软时不能用作为评定参数但材料较软时不能用 R aR aR aR a，因为，因为，因为，因为RaRaRaRa一般用触针接触测量一般用触针接触测量一般用触针接触测量一般用触针接触测量 一般一般一般一般在常用的参数值范围在常用的参数值范围（（ RaRaRaRa 为为0.025~6.3μm0.025~6.3μm，，RzRz为为0.1~25μm0.1~25μm）内，国家）内，国家标准推荐优先选用标准推荐优先选用RaRaRaRa 2 2））））R z R z 参数虽不如参数虽不如参数虽不如参数虽不如R a R a 参数反映的几何特参数反映的几何特参数反映的几何特参数反映的几何特性准确、全面，但性准确、全面，但性准确、全面，但性准确、全面，但R z R z 的概念简单，测量也很的概念简单，测量也很的概念简单，测量也很的概念简单，测量也很简便 当表面过于粗糙（当表面过于粗糙（当表面过于粗糙（当表面过于粗糙（ RaRa＞＞＞＞6.3μm））或太光或太光或太光或太光滑（滑（滑（滑（ Ra Ra ＜＜＜＜0.025μm））时，选用时，选用时，选用时，选用RzRz。
3 3）如测量面积很小，在取样长度内，轮廓）如测量面积很小，在取样长度内，轮廓）如测量面积很小，在取样长度内，轮廓）如测量面积很小，在取样长度内，轮廓峰或谷少于峰或谷少于峰或谷少于峰或谷少于5 5个时，可用个时，可用个时，可用个时，可用RyRy （如：顶尖、刀刃、（如：顶尖、刀刃、（如：顶尖、刀刃、（如：顶尖、刀刃、手表零件和轴承滚道、钢球等）手表零件和轴承滚道、钢球等）手表零件和轴承滚道、钢球等）手表零件和轴承滚道、钢球等） 4 4）当表面有特殊功能时，为保证功能要求，）当表面有特殊功能时，为保证功能要求，）当表面有特殊功能时，为保证功能要求，）当表面有特殊功能时，为保证功能要求，提高产品质量，可同时选几个参数综合控制表提高产品质量，可同时选几个参数综合控制表提高产品质量，可同时选几个参数综合控制表提高产品质量，可同时选几个参数综合控制表面质量如表面要求耐磨时可选用面质量如表面要求耐磨时可选用面质量如表面要求耐磨时可选用面质量如表面要求耐磨时可选用RaRa、、、、RyRy和和tptp；；表面要求承受交变应力时可选用表面要求承受交变应力时可选用表面要求承受交变应力时可选用表面要求承受交变应力时可选用RyRy、、 S S mm和和和和S S；当表面着重要求外观质量和可漆性，；当表面着重要求外观质量和可漆性，；当表面着重要求外观质量和可漆性，；当表面着重要求外观质量和可漆性，可选用可选用可选用可选用 S mS m和和和和S S。
5 5、、 表面粗糙度参数值的选用表面粗糙度参数值的选用 按类比法选择表面粗糙度参数值时，可先根据经按类比法选择表面粗糙度参数值时，可先根据经验资料初步选定表面粗糙度参数值，然后再对比工作验资料初步选定表面粗糙度参数值，然后再对比工作条件作适当调整调整时主要考虑以下几点：条件作适当调整调整时主要考虑以下几点：1 1）同一零件上，工作表面的粗糙度值应比非工作表面小同一零件上，工作表面的粗糙度值应比非工作表面小2)2)摩擦表面的粗糙度值应比非摩擦表面小滚动摩擦表摩擦表面的粗糙度值应比非摩擦表面小滚动摩擦表面比滑动摩擦表面面比滑动摩擦表面的粗糙度值要小；的粗糙度值要小；对有相对运动的工对有相对运动的工件表面，运动速度愈高，其粗糙度值也应愈小件表面，运动速度愈高，其粗糙度值也应愈小3)3)单位面积压力大或受交变应力作用的重要零件的圆角、单位面积压力大或受交变应力作用的重要零件的圆角、沟槽表面粗糙度值应选小值沟槽表面粗糙度值应选小值4)4)配合性质要求越稳定，表面粗糙度值应越小配合性配合性质要求越稳定，表面粗糙度值应越小配合性质相同时，尺寸愈小的结合面，表面粗糙度值也应越小质相同时，尺寸愈小的结合面，表面粗糙度值也应越小。
同一精度等级，小尺寸比大尺寸、轴比孔的表面粗糙度同一精度等级，小尺寸比大尺寸、轴比孔的表面粗糙度值要小 7)表面粗糙度值一般应与尺寸公差、形位公差相表面粗糙度值一般应与尺寸公差、形位公差相适应通常，零件的尺寸公差、形位公差要求高时，适应通常，零件的尺寸公差、形位公差要求高时，表面粗糙度值应较小但实际生产中也有这样的情况，表面粗糙度值应较小但实际生产中也有这样的情况，尺寸公差、形位公差值较大，而表面粗糙度值却要求尺寸公差、形位公差值较大，而表面粗糙度值却要求很小，如机床的手柄或手轮的表面，因此它们之间并很小，如机床的手柄或手轮的表面，因此它们之间并不存在确定的函数关系不存在确定的函数关系 设表面形状公差为设表面形状公差为设表面形状公差为设表面形状公差为T T T T，尺寸公差值为，尺寸公差值为，尺寸公差值为，尺寸公差值为ITITITIT，对应关系，对应关系，对应关系，对应关系若若若若T ≈ 0.6ITT ≈ 0.6ITT ≈ 0.6ITT ≈ 0.6IT 则则则则 Ra≤ 0.05ITRa≤ 0.05ITRa≤ 0.05ITRa≤ 0.05IT RzRzRzRz ≤ ≤ ≤ ≤ 0.2IT0.2IT0.2IT0.2IT T ≈ 0.4ITT ≈ 0.4ITT ≈ 0.4ITT ≈ 0.4IT Ra ≤ 0.025IT Ra ≤ 0.025IT Ra ≤ 0.025IT Ra ≤ 0.025IT RzRzRzRz≤ ≤ ≤ ≤ 0.1IT0.1IT0.1IT0.1IT T ≈ 0.25ITT ≈ 0.25ITT ≈ 0.25ITT ≈ 0.25IT Ra≤ 0.012IT Ra≤ 0.012IT Ra≤ 0.012IT Ra≤ 0.012IT RzRzRzRz≤ ≤ ≤ ≤ 0.05IT0.05IT0.05IT0.05IT T < 0.25IT T < 0.25IT T < 0.25IT T < 0.25IT Ra ≤ 0.015T Ra ≤ 0.015T Ra ≤ 0.015T Ra ≤ 0.015T RzRzRzRz≤ ≤ ≤ ≤ 0.6T0.6T0.6T0.6T 6 6）标准已对表面粗糙度要求做出规定（如与滚动）标准已对表面粗糙度要求做出规定（如与滚动轴承配合的轴颈和外壳孔、键槽、各级精度齿轮的主轴承配合的轴颈和外壳孔、键槽、各级精度齿轮的主要表面），则应按标准规定的表面粗糙度参数值选用。
要表面），则应按标准规定的表面粗糙度参数值选用 5 5）防腐性、密封性要求高，外表美观等表面的）防腐性、密封性要求高，外表美观等表面的粗糙度值应较小粗糙度值应较小 轴和孔的表面粗糙度参数推荐值轴和孔的表面粗糙度参数推荐值轴和孔的表面粗糙度参数推荐值轴和孔的表面粗糙度参数推荐值 5.3 表面粗糙度的测量表面粗糙度的测量 表面粗糙度常用的检测方法有：比较法、光切法、表面粗糙度常用的检测方法有：比较法、光切法、干涉法、针描法、印模法干涉法、针描法、印模法一、一、一、一、 比较法比较法比较法比较法 比较法是指将被测表面与已知高度特征参数值的比较法是指将被测表面与已知高度特征参数值的比较法是指将被测表面与已知高度特征参数值的比较法是指将被测表面与已知高度特征参数值的粗糙度样板相比较粗糙度样板相比较粗糙度样板相比较粗糙度样板相比较, , , ,从而判断表面粗糙度的一种检测方从而判断表面粗糙度的一种检测方从而判断表面粗糙度的一种检测方从而判断表面粗糙度的一种检测方法。
法 比较法简单易行，适于在车间使用缺点是评定结比较法简单易行，适于在车间使用缺点是评定结果的可靠性很大程度上取决于检测人员的经验比较果的可靠性很大程度上取决于检测人员的经验比较法仅适用于评定表面粗糙度要求不高的工件法仅适用于评定表面粗糙度要求不高的工件 比较时，可用肉眼观察、手动触摸，也可借助显比较时，可用肉眼观察、手动触摸，也可借助显微镜、放大镜所用粗糙度样板的材料、形状及加微镜、放大镜所用粗糙度样板的材料、形状及加工方法应尽可能与被测表面一致工方法应尽可能与被测表面一致 表面光洁度比较样板表面光洁度比较样板表面光洁度比较样板表面光洁度比较样板 符合符合符合符合GB6060.2-85 GB6060.2-85 GB6060.2-85 GB6060.2-85 二、二、二、二、光切法光切法光切法光切法 光切法是指利用光光切法是指利用光光切法是指利用光光切法是指利用光切原理来测量表面粗糙切原理来测量表面粗糙切原理来测量表面粗糙切原理来测量表面粗糙度的一种方法常用的度的一种方法常用的度的一种方法常用的度的一种方法常用的测量仪器是光切显微镜，测量仪器是光切显微镜，测量仪器是光切显微镜，测量仪器是光切显微镜，又称双管显微镜。
又称双管显微镜又称双管显微镜又称双管显微镜光切显微镜光切显微镜光切显微镜光切显微镜光切显微镜主要用光切显微镜主要用于测定于测定Rz和和Ry，，测量测量范围一般为范围一般为0.5~60μμm适宜测量车、铣、刨或适宜测量车、铣、刨或其他类似加工方法所加其他类似加工方法所加工的零件平面和外圆表工的零件平面和外圆表面面 光切法的基本原理光切法的基本原理光切法的基本原理光切法的基本原理 光切显微镜由两个镜管组成，右为投射照明管，左为观察光切显微镜由两个镜管组成，右为投射照明管，左为观察光切显微镜由两个镜管组成，右为投射照明管，左为观察光切显微镜由两个镜管组成，右为投射照明管，左为观察管两个镜管轴线成管两个镜管轴线成管两个镜管轴线成管两个镜管轴线成9090°°°°照明管中光源照明管中光源照明管中光源照明管中光源1 1发出的光线经过聚光发出的光线经过聚光发出的光线经过聚光发出的光线经过聚光镜镜镜镜2 2，光阑，光阑，光阑，光阑3 3及物镜及物镜及物镜及物镜4 4后，形成一束平行光带这束平行光带以后，形成一束平行光带这束平行光带以后，形成一束平行光带这束平行光带以后，形成一束平行光带这束平行光带以4545°°°°的倾角投射到被测表面。
光带在粗糙不平的波峰的倾角投射到被测表面光带在粗糙不平的波峰的倾角投射到被测表面光带在粗糙不平的波峰的倾角投射到被测表面光带在粗糙不平的波峰S S1 1 1 1和波谷和波谷和波谷和波谷S S2 2 2 2处产生反射处产生反射处产生反射处产生反射S1S1和和和和S2S2经观察管的物镜经观察管的物镜经观察管的物镜经观察管的物镜4 4后分别成像于分划板后分别成像于分划板后分别成像于分划板后分别成像于分划板5 5的的的的S S1’1’1’1’和和和和S S2’2’2’2’若被测表面微观不平度高度为若被测表面微观不平度高度为若被测表面微观不平度高度为若被测表面微观不平度高度为h h，，，，轮廓峰、谷轮廓峰、谷轮廓峰、谷轮廓峰、谷S S1 1 1 1与与与与S S2 2 2 2在在在在4545°°°°截面上的距离为截面上的距离为截面上的距离为截面上的距离为h h1 1 1 1，，，，S S1 1 1 1’ ’与与与与S S2’2’2’2’之间的距离之间的距离之间的距离之间的距离h h1’1’1’1’是是是是h h1 1 1 1经物经物经物经物镜后的放大像若测得镜后的放大像若测得镜后的放大像若测得镜后的放大像。
若测得h h1 1 1 1’ ’，，，，便可求出表面微观不平度高度便可求出表面微观不平度高度便可求出表面微观不平度高度便可求出表面微观不平度高度h h KK————物镜的放大倍数物镜的放大倍数物镜的放大倍数物镜的放大倍数 光切显微镜测量原理光切显微镜测量原理光切显微镜测量原理光切显微镜测量原理 三、三、三、三、 干涉法干涉法干涉法干涉法 干涉法是指利用光学干涉原理来测量表面粗糙度的一种方干涉法是指利用光学干涉原理来测量表面粗糙度的一种方干涉法是指利用光学干涉原理来测量表面粗糙度的一种方干涉法是指利用光学干涉原理来测量表面粗糙度的一种方法常用仪器是干涉显微镜常用仪器是干涉显微镜常用仪器是干涉显微镜常用仪器是干涉显微镜 干涉原理干涉原理光源光源1发出的光线经聚光镜发出的光线经聚光镜2和反光镜和反光镜3转向，通过光阑转向，通过光阑4、、5、聚光镜、聚光镜6投射到分光镜投射到分光镜7上，通过分光镜上，通过分光镜7的半透半反膜后的半透半反膜后分成两束一束光透过分光镜分成两束一束光透过分光镜7，经补偿镜，经补偿镜8、物镜、物镜9射至被射至被测表面测表面P2，，再由再由P2反射经原光路返回，再经分光镜反射经原光路返回，再经分光镜7反射向反射向目镜目镜14。
另一束光经分光镜另一束光经分光镜7反射，经滤光片反射，经滤光片17、物镜、物镜10射射至参考镜至参考镜P1，，再由再由P1反射回来，透过分光镜射向目镜反射回来，透过分光镜射向目镜14两束光在目镜束光在目镜14的焦平面上相遇叠加由于被测表面粗糙不平，的焦平面上相遇叠加由于被测表面粗糙不平，所以这两路光束相遇后形成与其相应的起伏不平的干涉条纹，所以这两路光束相遇后形成与其相应的起伏不平的干涉条纹，如图如图6-20所示 6JA6JA型干涉显微镜外形图型干涉显微镜外形图型干涉显微镜外形图型干涉显微镜外形图 6JA6JA型干涉显微镜光学系统图型干涉显微镜光学系统图 干涉条纹干涉条纹干涉条纹干涉条纹 干涉法主要用于测量表面粗糙度的干涉法主要用于测量表面粗糙度的Rz和和Ry值，其测量值，其测量范围通常为范围通常为0.025~0.8μμm干涉法不适于测量非规则表面干涉法不适于测量非规则表面（如磨、研磨等）的（如磨、研磨等）的Sm 四、四、四、四、 针描法针描法针描法针描法 针描法是利用仪器的测针与被测表面相接触，并使测针沿针描法是利用仪器的测针与被测表面相接触，并使测针沿针描法是利用仪器的测针与被测表面相接触，并使测针沿针描法是利用仪器的测针与被测表面相接触，并使测针沿被测表面轻轻滑动来测量表面粗糙度的一种方法，又称轮廓法。
被测表面轻轻滑动来测量表面粗糙度的一种方法，又称轮廓法被测表面轻轻滑动来测量表面粗糙度的一种方法，又称轮廓法被测表面轻轻滑动来测量表面粗糙度的一种方法，又称轮廓法电动轮廓仪就是针描法测定表面粗糙度的常用仪器电动轮廓仪就是针描法测定表面粗糙度的常用仪器电动轮廓仪就是针描法测定表面粗糙度的常用仪器电动轮廓仪就是针描法测定表面粗糙度的常用仪器 便携式粗糙度测量仪便携式粗糙度测量仪便携式粗糙度测量仪便携式粗糙度测量仪.jpg.jpg.jpg.jpg 电动轮廓仪外形电动轮廓仪外形 五、五、 印模法印模法 印模法是指用塑性材料将被测表面印模下来，然后印模法是指用塑性材料将被测表面印模下来，然后对印模表面进行测量对印模表面进行测量 印模法适用于笨重零件及大尺寸零件的内表面，测印模法适用于笨重零件及大尺寸零件的内表面，测量范围为量范围为RzRz = 0.8 = 0.8 ~330μμm 六、六、 小结小结 比较法测量表面粗糙度简单易行，但评定结果取比较法测量表面粗糙度简单易行，但评定结果取比较法测量表面粗糙度简单易行，但评定结果取比较法测量表面粗糙度简单易行，但评定结果取决于检测人员的经验决于检测人员的经验。
决于检测人员的经验决于检测人员的经验光切法利用光切原理测量表面粗糙度，光切法利用光切原理测量表面粗糙度，光切法利用光切原理测量表面粗糙度，光切法利用光切原理测量表面粗糙度，主要用于主要用于主要用于主要用于测定测定测定测定RzRz和和RyRy，不适于测量粗糙度要求较高的的表面及，不适于测量粗糙度要求较高的的表面及，不适于测量粗糙度要求较高的的表面及，不适于测量粗糙度要求较高的的表面及不规则表面的不规则表面的不规则表面的不规则表面的SmSm值干涉法利用光学干涉原理测量表面粗糙度，干涉干涉法利用光学干涉原理测量表面粗糙度，干涉干涉法利用光学干涉原理测量表面粗糙度，干涉干涉法利用光学干涉原理测量表面粗糙度，干涉法主要用于测量表面粗糙度的法主要用于测量表面粗糙度的法主要用于测量表面粗糙度的法主要用于测量表面粗糙度的RzRzRzRz和和和和RyRy值，不适于测量值，不适于测量值，不适于测量值，不适于测量非规则表面非规则表面非规则表面非规则表面SmSm针针针针触法是触法是触法是触法是利用仪器的测针与被测表面相接触，并利用仪器的测针与被测表面相接触，并利用仪器的测针与被测表面相接触，并利用仪器的测针与被测表面相接触，并使测针沿被测表面轻轻滑动来测量表面粗糙度的，它使测针沿被测表面轻轻滑动来测量表面粗糙度的，它使测针沿被测表面轻轻滑动来测量表面粗糙度的，它使测针沿被测表面轻轻滑动来测量表面粗糙度的，它的最大优点是能够直接读出表面粗糙度的最大优点是能够直接读出表面粗糙度的最大优点是能够直接读出表面粗糙度的最大优点是能够直接读出表面粗糙度 R aR aR aR a 的数值，的数值，的数值，的数值，但测量范围为但测量范围为但测量范围为但测量范围为R aR aR aR a 0.01~5μm 0.01~5μm。