【专业积累】粗糙度及其测量知识大汇总

耳东 · 发表于 2017-11-3 09:35:39

本帖最后由耳东于 2017-11-3 09:36 编辑

正文
一、表面粗糙度的概念

零件在机械加工过程中，由于切削时金属表面的塑性变形和机床震动以及刀具在表面上留下的刀痕等因素的影响，使零件的各个表面，不管加工的多么光滑，至于显微镜下观察，都可以看到峰谷高低不平的情况，如图。

加工表面上具有较小间距的峰谷所组成的微观几何体形状特征称为表面粗糙度。一般来说，不同的加工方法形成的表面粗糙度也不同。

二、表面粗糙度对机械产品的影响

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。
6）表面粗糙度影响零件的接触刚度。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各零件之间的接触刚度。
7）影响零件的测量精度。零件被测表面和测量工具测量面的表面粗糙度都会直接影响测量的精度，尤其是在精密测量时。
此外，表面粗糙度对零件的镀涂层、导热性和接触电阻、反射能力和辐射性能、液体和气体流动的阻力、导体表面电流的流通等都会有不同程度的影响。

三、常用加工方式和能达到的粗糙度值

四、粗糙度的含义及特征表现

含义：

特征表现

五、表面粗糙度选用原则

零件表面粗糙度数值的选用，应该既要满足零件表面功用要求，又要考虑经济合理性。具体选用时，可参考生产中的实例，用类比法确定，同时要注意以下问题：

（1）在满足功用的前提下，应尽量选用较大的表面粗糙度参考值，以降低生产成本。

（2）运动速度高、单位压力大的摩擦表面比运动速度低、单位压力小的摩擦表面的粗糙度参考值小。

（3）配合性质相同时，零件尺寸小的比零件尺寸大的表面粗糙度参考值要小，同一公差等级，小尺寸比大尺寸、轴比孔的表面粗糙度参考值要小。

（4）在同一零件上，零件的接触表面的粗糙度参考值比非接触表面的粗糙度参考值要小。

（5）受循环载荷的表面及容易引起受力集中的表面（如圆角、沟槽），其表面粗糙度参考值要小。

（6）要求密封性和耐腐蚀的表面其粗糙度参考值要小。

六、表面粗糙度测量

表面粗糙度测量是指将表面粗糙度比较样块（简称样块，图1）根据视觉和触觉与被测表面比较，判断被测表面粗糙度相当于那一数值，或测量其反射光强变化来评定表面粗糙度(见激光测长技术)。

比较法

将表面粗糙度比较样块（简称样块）根据视觉和触觉与被测表面比较，判断被测表面粗糙度相当于那一数值，或测量其反射光强变化来评定表面粗糙度(见激光测长技术)。样块是一套具有平面或圆柱表面的金属块，表面经磨、车、镗、铣、刨等切削加工，电铸或其他铸造工艺等加工而具有不同的表面粗糙度。有时可直接从工件中选出样品经过测量并评定合格后作为样块。利用样块根据视觉和触觉评定表面粗糙度的方法虽然简便，但会受到主观因素影响，常不能得出正确的表面粗糙度数值。

印摸法

在实际测量中,常会遇到深孔,盲孔.凹槽,内螺纹等既不能使用仪器直接测量,也不能使用样板比较的表面.这是常用印摸法.印摸法是利用一些无流动性和弹性的塑性材料（如石蜡等）贴合在被测表面上.将被测表面的轮廓复制成模.然后测量印模,从而来评定被测表面的粗糙度.

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（见彩图），同时能记录表面轮廓曲线的称为表面粗糙度轮廓仪（简称轮廓仪，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Rα，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Rα为0.025～6.3微米的表面粗糙度。

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。

光切法

光线通过狭缝后形成的光带投射到被测表面上，以它与被测表面的交线所形成的轮廓曲线来测量表面粗糙度。由光源射出的光经聚光镜、狭缝、物镜1后，以45°的倾斜角将狭缝投影到被测表面，形成被测表面的截面轮廓图形，然后通过物镜 2将此图形放大后投射到分划板上。利用测微目镜和读数鼓轮（图中未示）先读出h值，计算后得到H 值。应用此法的表面粗糙度测量工具称为光切显微镜。它适用于测量RZ和Ry为0.8～100微米的表面粗糙度，需要人工取点，测量效率低。