表面粗糙度参数Rz、Rmax、Rt、R3z、RPc等的
测量
甘晓川张瑜刘娜石作德谷荣凤
在GB/T3505-2000《产品几何技术规范表面结构轮廓法表面结构术语、定义及参数》中定义了表面粗糙度幅度参数(纵坐标平均值)R a、R q、R sk、R ku和间距参数、混合参数等，虽然该标准等效采用了ISO4287:1997《几何产品规范(GPS)表面特征:轮廓法表面结构的术语、定义及参数》，但这些参数远远不能满足我国目前工业生产的需要，特别是在涉外产品中常常会提出一
些非标的表面粗糙度参数的技术要求，例如R max(DIN EN ISO 4287)、RP c(prEN 10049)、R3z(Daimler Benz Standard 31007)等。这些参数的正确测量直接影响产品符合性的判断，因此生产部
门对这些参数的准确测量都有迫切的需求。同时，对这些参数
的正确认识及理解能有效地指导生产过程，在使产品技术指标
满足要求的同时可有效降低生产成本。
笔者在实际工作中经常会为一些厂家测量这样的参数，如发
动机冷凝管内表面的R max、R t等参数、轴类零件的RP c参数。现结合实例对这些参数的定义和测量方法作一些说明，以供参考。
一、参数的定义
1.参数R z(GB/T3505-2000)
在一个取样长度lr内，最大轮廓峰高和最大轮廓谷深之和的高度如图1所示。
图1 参数R z示意图
这里R z的定义和GB/T3505-1983《表面粗糙度术语表面及其参数》中的定义已经完全不同。GB/T3505-1983中R z符号曾用于指示“不平度的十点高度”。正在使用中的一些表面粗糙度测量仪器大多只能测量以前的参数R z。因此，采用现行的技术文件和图样时必须小心慎重，因为用不同类型的仪器按不同的规定计算所取得的结果之间的差别，并不都是非常微小而可忽略的。
2.参数R max(DIN EN ISO 4287)
参数R max与参数R zi之间有些关系，因此首先介绍R zi的定义。R zi的定义为，在一个取样长度lr内最高峰和最低谷之间的垂直距离。
R max的定义为在评定长度lc内R zi的最大值(在DIN EN ISO 4288中，R max的符号为R z1max)，其示意图如图2所示。
图2 参数R max示意图
3.参数R t(GB/T3505-2000)
参数R t的定义为评定长度内最大的峰谷垂直距离，如图3所示。
图3 参数R t示意图
4.参数R3z(Daimler Benz Standard 31007)
R3zi的定义为，粗糙度轮廓上一个取样长度lr内第3高的轮廓峰和第3高的轮廓谷之间的垂直距离，如图4所示。
图4 参数R3z示意图
R3z是5个连续取样长度上粗糙度深度R3zi的平均值。
5.参数RP c(prEN 10049)
参数RP c的定义为单位长度内连续穿过规定的上轮廓截止线c1和下轮廓截止线c2的粗糙度轮廓元素的数量。在使用中取c1等于c2，它们间的距离也叫做带宽(Bandwidth)或Peak Count Level。通常会取它们位于中线(Mean Line)或平行于中线指定的另外的直线的两侧，如图5所示。
图5 参数RP c示意图
三、测量使用的仪器
测量使用的仪器为英国某公司生产的粗糙度仪。该仪器采用的是触针式测量方法，其粗糙度参数的测量误差为2%，具有分析评定25个参数R、22个参数P、23个参数W、12个参数R&W 和7个参数R k的能力。此外，对同一测量数据可以进行多次不同参数的分析评定，而不需要多次测量。
四、参数
R max、R t、R3z的测量
参数R max、R t、R3z的测量同测量参数R a一样，都需要使仪器的探针在被测表面上扫描规定的长度，从而得到表面轮廓。表面轮廓经滤波器滤波后得到原始轮廓，用规定的方式对原始轮
廓进行分析就得到对应的参数。
它们的评定与R a的评定类似，滤波器、取样长度lc等评定条件的选取都对评定结果有明显的改变。笔者使用的滤波器是
2CR-PC。而取样长度lc的选取由于没有明确的规定，工作中可选用与参数R a同样的取样长度lc，这也是广泛采用的方式。图6为使用粗糙度仪对某钢管内表面进行测量后得到的粗糙度轮廓，表1为该粗糙度轮廓各粗糙度参数的测量结果。
图6 某钢管内表面粗糙度轮廓
由表1的测量结果可以看出，R t>R max>R z>R3z，这与前面介绍的这些参数定义的含义是一致的。
表1 某钢管内表面粗糙度参数测量结果
五、参数
RP c的测量
R max、R t、R3z等这些参数的评定过程不再涉及其他条件的设定，所以对它们的评定相对简单。而参数RP c的评定稍显复杂一些，其评定过程还需要设定3个条件，分别为参考类型、高度、带宽。其中参考类型和高度是配合在一起的，笔者使用“平均值以上的高度”，且高度为“0”，也就是以中线为中心，上下各半个带宽。而带宽的大小就依靠产品的技术要求了，表2即为一个技术要求的实例。该要求分别对7个带宽每英寸长度内的峰值数量都提出了要求。
表2 参数RP c技术要求实例
分别在带宽中设定所要求的数值，然后计算机将依照设定的条件对粗糙度轮廓进行分析计算，从而得到所需的参数RP c数值。表3为通过设定不同条件后对图7分析后得到的参数RP c，图7为包含29个评定长度的粗糙度轮廓。
图7 某轴类零件的外表面粗糙度轮廓
表3 某轴类零件的外表面粗糙度RP c参数测量结果实例
六、结束语
表面粗糙度可用具有不同定义的多种参数进行评定，前面涉及的仅仅为几个比较常见的参数。虽然有些参数在我国的国标
中并未定义，但由于这些参数在国外已大量使用，使得我们的制造部门不得不在对外贸易中面对对方设置的贸易壁垒。开展此类参数的测量可为生产和研究部门的研制提供有力的技术支持，对打破技术性贸易壁垒也起到巨大的作用。
作者单位【辽宁省计量科学研究院】
一、表面粗糙度及原因 表面粗糙度：是一种微观几何形状误差又称微观不平度。 表面粗糙度的产生原因：在加工过程中，刀具和零件表面间产生磨擦、高频振动及切削时在工作表面上留下的微观痕迹。 对评定参数的基本要求： （1）正确、充分反映表面微观几何形状特征； （2）具有定量的结果； （3）测量方便。 二、评定参数: 国标从水平和高度两方向各规定了三个评定参数：三个基本参数（水平），三个附加的评定参数（高度） 2.1、取样长度L、评定长度L、轮廓中线m 2.2、6个评定参数： 3个基本、3个附加 2.1.1取样长度l：用于判别和测量表面粗糙度时所规定的一段基准线长度。 量取方向：它在轮廓总的走向上。 目的：限制和削弱表面波度对表面粗糙度测量结果的影响。(几何滤波) 选择原则： 5λ≤l≤λp /3
2．1.2评定长度L ：评定轮廓所必须的一段长度，它包括一个或数个取样长度。 目的：为充分合理地反映某一表面的粗糙度特征。（加工表面有着不同程度的不均匀性）。 选择原则：一般按五个取样长度来确定。 2.1.3轮廓中线m：是评定表面粗糙度数值的基准线。具有几何轮廓形状与被测表面几何形状一致，并将被测轮廓加以划分的线。类型有： （1）最小二乘中线：使轮廓上各点的轮廓偏转距y（在测量方向上轮廓上的点至基准线的距离）的平方和为最小的基准线。 （2）算术平均中线：在取样长度范围内，划分实际轮廓为上、下两部分，且使上下两部分面积相等的线。
2.2.1轮廓算术平均偏差Ra ：在取样长度L 内，轮廓偏转距绝对值的算术平均值。 2.2.2微观不平度十点高度：在取样长度内五个最大的轮廓峰高的平均值与五个最大的轮廓谷深的平均值之和，如图所示。用公式表示为： 在取样长度内，也可从平行于轮廓中线m 的任意一根线算起，计算被测轮廓的五个最高点（峰）到五个最低点（谷）之间的平均距离 2.2.3轮廓最大高度：在取样长度内，轮廓峰顶线和轮廓谷底线之间的距离，如图 2.3表面粗糙度的三个水平参数：轮廓微观不平度的平均间距Sm 、轮廓单峰平均间距S 、轮廓支承长度率 tp R z (...)(...)h h h h h h 24101395+++-+++R y y y p v =+max max
第五章表面粗糙度及其检测 学时：4 课次：2 目的要求： 1．了解表面粗糙度的实质及对零件使用性能的影响。 2．掌握表面粗糙度的评定参数（重点是轮廓的幅度参数）的含义及应用场合。 3．掌握表面粗糙度的标注方法。 4．初步掌握表面粗糙度的选用方法。 5．了解表面粗糙度的测量方法的原理。 重点内容： 1．表面粗糙度的定义及对零件使用性能的影响。 2．表面粗糙度的评定参数（重点是轮廓的幅度参数）的含义及应用场合。 3．表面粗糙度的标注方法。 4．表面粗糙度的选用方法。 5．表面粗糙度的测量方法 难点内容： 表面粗糙度的选用方法。 教学方法：讲+实验 教学内容：（祥见教案） 一、基本概念 1．零件表面的几何形状误差分为三类： （1）表面粗糙度：零件表面峰谷波距<1mm。属微观误差。 （2）表面波纹度：零件表面峰谷波距在1~10mm。 （3）形状公差：零件表面峰谷波距>10mm。属宏观误差。 图5-1 零件的截面轮廓形状 2．表面粗糙度对零件质量的影响： （1）影响零件的耐磨性、强度和抗腐蚀性等。 （2）影响零件的配合稳定性。 （3）影响零件的接触刚度、密封性、产品外观及表面反射能力等。 二．表面粗糙度的基本术语
1、取样长度lr ： 取样长度是在测量表面粗糙度时所取的一段与轮廓总的走向一致的长度。 规定：取样长度范围内至少包含五个以上的轮廓峰和谷如图5-2所示。 图5-2 取样长度、评定长度和轮廓中线 1．评定长度ln ： 评定长度是指评定表面粗糙度所需的一段长度。 规定：国家标准推荐ln = 5lr ，对均匀性好的表面，可选ln > 5lr, 对均匀性较差的表面，可选ln < 5lr 。 2．中线： 中线是指用以评定表面粗糙度参数的一条基准线。有以列两种： （1）轮廓的最小二乘中线 在取样长度内，使轮廓线上各点的纵坐标值Z （x ）的平方和 为最小，如图5-2 a 所示。 （2）轮廓的算术平均中线 在取样长度内，将实际轮廓划分为上下两部分，且使上下面 积相等的直线。如图5-2 b 所示。 三．表面粗糙度的评定参数 国家标准GB/T3505—2000规定的评定表面粗糙度的参数有：幅度参数2个，间距参数1个，曲线和相关参数1个，其中幅度参数是主要的。 1、轮廓的幅度参数 （1） 轮廓的算术平均偏差Ra 在一个取样长度内，纵坐标Z （x ）绝对值的算术平均值，如图5-3a 所示。 Ra 的数学表达式为： Ra = lr 1 lr x Z 0）（dx 测得的Ra 值越大，则表面越粗糙。一般用电动轮廓仪进行测量。
粗糙度设定规范 目录 1.粗糙度的定义-----------------------------------------------------------------2 2.内容-----------------------------------------------------------------------------2 4.1粗糙度介绍--------------------------------------------------------------2 4.1.1粗糙度产生的原因-------------------------------------------------2 4.1.2粗糙度的评价标准-------------------------------------------------3 4.1.3表面粗糙度代（符）号及其注法------------------------------6 4.2表面粗糙度的选用----------------------------------------------------11 4.2.1表面粗糙度的选用原则-----------------------------------------11 4.2.2表面粗糙度参数值的适用表面--------------------------------12 4.2.3轴和孔的表面粗糙度参数推荐值-----------------------------13 4.2.4各种常用加工方法可能达到的表面粗糙度-----------------14 4.2.5座椅常用部品粗糙度设定--------------------------------------15 4.3表面粗糙度的检测方法----------------------------------------------16 3.相关文件---------------------------------------------------------------------17 4.实施要求---------------------------------------------------------------------17 5.附件---------------------------------------------------------------------------17
所有参数的定义依据ISO 4287—1997标准. 其中蓝色部分为最常用的参数。 Ra----轮廓的算术平均偏差（在取样长度内，被测实际轮廓上各点至轮廓中线距离绝对 值的平均值） Rz----粗糙度最大峰-谷高度（在轮廓取样长度内的最大峰-谷高度） Rz(JIS)--微观不平度十点平均高度（该参数也成为ISO试点高度参数，在取样长度内， 五个最大的轮廓峰和五个最大轮廓谷之间的平均高度差） Rv----最大的谷值（在取样长度内，从轮廓中线到最低的谷值） Rt----轮廓最大的高度（在取样长度内，轮廓最大的峰到最大的谷值之和，即 Rt=Rp+Rv） R3y—粗糙度峰-谷高度（R3y是靠计算在每一个取样长度中，三个最高的峰与三个最深 的谷之间的最小距离值：然后R3y是在取样长度内，找出这些值的最大制。建议至少用五个取样长度来评定） R3z—平均峰-谷高度（R3z是在整个评价长度上，在每一个取样长度上的三个最高的峰 和三个最深的谷之间的垂直距离的平均值） Rp----最大的峰值（在取样长度内，在平均线以上的轮廓的最大高度） Rc—轮廓要素的粗糙度平均高度（在取样长度内，轮廓要素的高度的平均值） Rda—粗糙度算术平均倾斜Slop（在取样长度内，轮廓变化速率的绝对值的算术平均） Rdq—粗糙度均方根倾斜 Rku—粗糙度峰度—概率密度函数 Rlo—粗糙度被测的轮廓长度（在评价长度内，轮廓表面的被测长度，是测针在测量期间，划过表面峰谷的总长度） Rmr—粗糙度材料比曲线 Rpc—粗糙度峰计数 Rsm—粗糙度轮廓要素的平均宽度（在取样长度内，轮廓要素之间在平均线的平均间距） Rvo—粗糙度测定体积的油保持力 Rs—粗糙度局部峰的平均间距 Rq—均方根粗糙度 RHSC—粗糙度高点计数 编辑本段粗糙度仪的技术标准和检定规程 标准： 国家标准：JJF 1105-2003触针式表面粗糙度测量仪校准规范 美国标准： ASTM-D4414/B 检定规程： JJG-2018-89表面粗糙度仪检定规程
第4章表面粗糙度 4.1 概述 在机械加工过程中，由于切削会留下切痕，切削过程中切屑分离时的塑性变形，工艺系统中的高频振动，刀具和已加工表面的磨擦等等原因，会使被加工零件的表面产生许多微小的峰谷，这些微小峰谷的高低程度和间距状况就称为表面粗糙度。 一、表面粗糙度的实质 表面粗糙度是一种微观的几何形状误差，通常按波距的大小分为：波距w 1mm的属表面粗糙度； 波距在1~10mm间的属表面波度； 波距〉10mm的属于形状误差。 atEir 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 一般地，表面越粗糙，则摩擦阻力越大，零件的磨损也越快。 2.对配合性能的影响 表面越粗糙，配合性能越容易改变，稳定性越差。 3.对疲劳强度的影响 当零件承受交变载荷时，由于应力集中的影响，疲劳强度就会降低，表面越粗糙，越容易产生疲劳裂纹和破坏。 4?对接触刚度的影响表面越粗糙，实际承载面积越小，接触刚度越低。 5?对耐腐蚀性的影响表面越粗糙，越容易腐蚀生锈。 此外，表面粗糙度还影响结合的密封性，产品的外观，表面涂层的质量，表面的反射能力等等，所以要给予充分的重视。 4.2表面粗糙度的评定 一.基本术语 1?轮廓滤波器把轮廓分成长波和短波成分的滤波器
2. 入滤波器 确定粗糙度与波纹度成分之间相交界限的滤波 3?取样长度用以判别具有表面粗糙度特征的一段基准线长 度。 规定和选取取样长度的目的是为了限制和削弱表面波纹度对 表面粗 糙度测量结果的影响。推荐的取样长度值见表4-1。在取样 长度内一般应包含五个以上的轮廓峰和轮廓谷。 4?评定长度 评定表面粗糙度时所必须的一段基准线长度。 为了充 分合理地反映表面的特性，一般取 In =51。 5?轮廓中线m 用以评定表面粗糙度值的基准线。 ⑴轮廓的最小二乘中线 具有几何轮廓形状并划分轮廓的基 准线。在取样长度范围内，使被测轮廓线上的各点至该线的偏距 的平方和为最小。即： ⑵轮廓的算术平均中线 在取样长度内，将实际轮廓划分为 F 两部 分，并使上、下两部分的面积相等的基准线。即：齢走向 x 二、评定参数(GB/T 3505-2000) 1?与高度特性有关的参数： ⑴轮廓的算术平均偏差Ra 在取样长度内，被测轮廓上各点 至轮廓 中线偏距绝对值的算术平均值。即： Ra 参数能充分反映表面微观几何形状高度方面的特性，并且 所用 仪器(电动轮廓仪)的测量比较简便，因此是 GB 推荐的首 选评定参数。图样上标注的参数多为Ra 。如X 表示Ra w 3.2 m 4*****^ J 一.押 l ■ tr — 2 In lr 0 Z i 2 dx = min 上、 Isas 1 lr Ra = l7 0 Z X dx 或近似为: Z i Ra = F1+F3+…+F2 n-1二F2+F4+…+F2n
表面粗糙度符号、代号及其注法 本标准等效采用国际标准ISO1302—1992《技术制图——标注表面特征的方法》。 1主题内容与适用范围 本标准规定了零件表面粗糙度符号、代号及其在图样上的注法。 本标准适用于机电产品图样及有关技术文件。其他图样和技术文件也可参照采用。 2引用标准 GB1031表面粗糙度参数及其数值 GB／T13911金属镀覆和化学处理表示方法 GB3505表面粗糙度术语表面及其参数 GB4054涂料涂覆标记 GB10610触针式仪器测量表面粗糙度的规则和方法 GB12472木制件表面粗糙度参数及其数值 3表面粗糙度符号、代号 3.1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。 3.2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。 3.3图样上表示零件表面粗糙度的符号见表1。 表1 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：车、铣、 钻、磨、剪切、抛光、腐蚀、电火花加工、气割等 基本符号加一小圆，表示表面是用不去除材料的方法获得。例如：铸、 锻、冲压变形、热轧、冷轧、粉末冶金等。 或者是用于保持原供应状况的表面(包括保持上道工序的状况) 在上述三个符号的长边上均可加一横线，用于标注有关参数和说明 在上述三个符号上均可加一小圆，表示所有表面具有相同的表面粗糙度 要求 3.4当允许在表面粗糙度参数的所有实测值中超过规定值的个数少于总数的16%时，应 在图样上标注表面粗糙度参数的上限值或下限值。 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。 3.5表面粗糙度高度参数轮廓算术平均偏差R a值的标注见表2，R a在代号中用数值表示(单位为微米)，参数值前可不标注参数代号。 表2
钢管表面粗糙度仪(光洁度)的主要术语及定义 本资料给出的参数符合GB/T3505-2000《产品几何技术规范表面结构轮廓法表面结构的述语、定义及参数》、符合GB/T6062-2002《产品几何量技术规范（GPS）表面结构轮廓法接触（触针）式仪器的标称特性》。 图一：放大n倍后的工件截面/表面粗糙度及轮廓： 图二：各种加工方法能得到的表面光度： 图三：常见的表面粗糙度仪的工件测量：
表面粗糙度关键技术术语： (1)表面粗糙度：取样长度L 取样长度是用于判断和测量表面粗糙度时所规定的一段基准线长度，它在轮廓总的走向上取样。 (2)表面粗糙度：评定长度Ln 由于加工表面有着不同程度的不均匀性，为了充分合理地反映某一表面的粗糙度特性，规定在评定时所必须的一段表面长度，它包括一个或数个取样长度，称为评定长度Ln。
(3)表面粗糙度：轮廓中线（也有叫曲线平均线）M 轮廓中线M是评定表面粗糙度数值的基准线。 评定参数及数值: 国家规定表面粗糙度的参数由高度参数、间距参数和综合参数组成。 表面粗糙度高度参数共有三个: (1)轮廓算术平均偏差 Ra ： 在取样长度L内，轮廓偏距绝对值的算术平均值。 (2)微观不平度十点高度Rz
在取样长度L内最大的轮廓峰高的平均值与五个最大的轮廓谷深的平均值之和。 (3)轮廓最大高度Ry 在取样长度内，轮廓峰顶线和轮廓谷底线之间的距离。 表面粗糙度间距参数共有两个： (4)轮廓单峰平均间距S 两相邻轮廓单峰的最高点在中线上的投影长度Si，称为轮廓单峰间距，在取样长度L内，轮廓单峰间距的平均值，就是轮廓单峰平均间距。 (5)轮廓微观不平度的平均间距Sm ，称轮廓微观不平间距。 含有一个轮廓峰和相邻轮廓谷的一段中线长度Sm i 表面粗糙度综合参数： (6)轮廓支承长度率t p 与取样长度L之比。 轮廓支承长度率就是轮廓支承长度n p
参数解说 介绍 参数概述 表面纹理可由与一定的纹理特性相关的参数来量化。这些参数可按测量的特点类型，被分成几组类型。 它们是: Amplitude（幅值） Spacing（间距） Hybrid（混合） R&W（R＋W） Aspheric（非球面） 曲线及相关参数 Rk 参数 影响表面粗糙度的数字评估是三个特性长度。 它们是: 取样长度，也被称为Cut-Off Length 评价长度，也被称为Assessment Length或Data Length 横向移动长度 另外，屏幕上的帮助工具,以一个容易阅读的Exploring Surface Texture（表面形貌浏览）文本描述，其主题详细包括了什么是表面形貌及为什么必需测量它。该文本包括用Form Talysurf仪器提供通常的表面形貌背景信息和测量仪器的特殊测针类型。它也给出了参数的有用信息：它们的来历和使用。对进一步更深的表面评论及其测量，可从Taylor Hobson的手册Precision 2中得到。 幅值参数 这些是测量在轮廓（Z轴）的垂直位移。 这类参数包括:
未滤波参数滤波的粗糙度参数滤波的波纹度参数 间距参数 这些参数是沿表面（X轴）对不规则间距的测量，而与不规则的幅值无关。 这类参数包括 未滤波参数滤波的粗糙度参数滤波的波纹度参数 混合参数 指与表面不规则的幅值参数和间距参数都有关的参数（Z轴和X轴），或者规定了一个量，如面积或体积，被称作Hybrid（混合）参数。 这类参数包括: 未滤波参数滤波的粗糙度参数滤波的波纹度参数 曲线及相关参数
这些参数是沿表面（X轴）对不规则间距的测量，而与不规则的幅值无关。这类参数包括： 原始轮廓 轮廓高度幅值曲线 Pc Pmr Pmr(c) 滤波的粗糙度 轮廓高度幅值曲线 Rc Rmr Rmr(c) 滤波的波纹度 轮廓高度幅值曲线 Wc Wmr Wmr(c) R加W 参数 这些参数与R和W参数相关，被定义在标准BS ISO 12085:1996里面。 这些分析包括: Pt R AR Rx SR SAR SW SAW Wte W AW Wx 非球面分析参数 这些参数与非球面形状的特殊分析有关。 这些分析包括: Fig Ra Rt Smx Smn Tilt Xp
表面粗糙度参数Rz、Rmax、Rt、R3z、RPc等的 测量 甘晓川张瑜刘娜石作德谷荣凤 在GB/T3505-2000《产品几何技术规范表面结构轮廓法表面结构术语、定义及参数》中定义了表面粗糙度幅度参数(纵坐标平均值)R a、R q、R sk、R ku和间距参数、混合参数等，虽然该标准等效采用了ISO4287:1997《几何产品规范(GPS)表面特征:轮廓法表面结构的术语、定义及参数》，但这些参数远远不能满足我国目前工业生产的需要，特别是在涉外产品中常常会提出一 些非标的表面粗糙度参数的技术要求，例如R max(DIN EN ISO 4287)、RP c(prEN 10049)、R3z(Daimler Benz Standard 31007)等。这些参数的正确测量直接影响产品符合性的判断，因此生产部 门对这些参数的准确测量都有迫切的需求。同时，对这些参数 的正确认识及理解能有效地指导生产过程，在使产品技术指标 满足要求的同时可有效降低生产成本。 笔者在实际工作中经常会为一些厂家测量这样的参数，如发 动机冷凝管内表面的R max、R t等参数、轴类零件的RP c参数。现结合实例对这些参数的定义和测量方法作一些说明，以供参考。 一、参数的定义 1.参数R z(GB/T3505-2000) 在一个取样长度lr内，最大轮廓峰高和最大轮廓谷深之和的高度如图1所示。
图1 参数R z示意图 这里R z的定义和GB/T3505-1983《表面粗糙度术语表面及其参数》中的定义已经完全不同。GB/T3505-1983中R z符号曾用于指示“不平度的十点高度”。正在使用中的一些表面粗糙度测量仪器大多只能测量以前的参数R z。因此，采用现行的技术文件和图样时必须小心慎重，因为用不同类型的仪器按不同的规定计算所取得的结果之间的差别，并不都是非常微小而可忽略的。 2.参数R max(DIN EN ISO 4287) 参数R max与参数R zi之间有些关系，因此首先介绍R zi的定义。R zi的定义为，在一个取样长度lr内最高峰和最低谷之间的垂直距离。 R max的定义为在评定长度lc内R zi的最大值(在DIN EN ISO 4288中，R max的符号为R z1max)，其示意图如图2所示。 图2 参数R max示意图
第4章表面粗糙度 概述 在机械加工过程中，由于切削会留下切痕，切削过程中切屑分离时的塑性变形，工艺系统中的高频振动，刀具和已加工表面的磨擦等等原因，会使被加工零件的表面产生许多微小的峰谷，这些微小峰谷的高低程度和间距状况就称为表面粗糙度。 一、表面粗糙度的实质 表面粗糙度是一种微观的几何形状误差，通常按波距的大小分为：波距≤1mm的属表面粗糙度； 波距在1~10mm间的属表面波度； 波距＞10mm的属于形状误差。 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 一般地，表面越粗糙，则摩擦阻力越大，零件的磨损也越快。 2.对配合性能的影响 表面越粗糙，配合性能越容易改变，稳定性越差。 3. 对疲劳强度的影响 当零件承受交变载荷时，由于应力集中的影响，疲劳强度就会降低，表面越粗糙，越容易产生疲劳裂纹和破坏。
4.对接触刚度的影响 表面越粗糙，实际承载面积越小，接触刚度越低。 5.对耐腐蚀性的影响 表面越粗糙，越容易腐蚀生锈。 此外，表面粗糙度还影响结合的密封性，产品的外观，表面涂层的质量，表面的反射能力等等，所以要给予充分的重视。 表面粗糙度的评定 一.基本术语 1.轮廓滤波器把轮廓分成长波和短波成分的滤波器。 2.λ滤波器确定粗糙度与波纹度成分之间相交界限的滤波器。 3.取样长度用以判别具有表面粗糙度特征的一段基准线长度。 规定和选取取样长度的目的是为了限制和削弱表面波纹度对表面粗糙度测量结果的影响。推荐的取样长度值见表4-1。在取样 长度内一般应包含五个以上的轮廓峰和轮廓谷。 4.评定长度评定表面粗糙度时所必须的一段基准线长度。 为了充分合理地反映表面的特性，一般取ln =5l。 5.轮廓中线m 用以评定表面粗糙度值的基准线。
Summary of Surface Finish Parameters Table 1. Primary surface finish parameters.
Figure 1. Measurement of Average Roughness, Ra, and RMS Roughness, Rq. there being a surface point at a certain height. If one were to draw a line at a particular height the ADF would be proportional to the number of times the surface profile crosses the line. The Material Ratio Curve (also known as the Bearing Ratio Curve, Bearing Area Curve, or the Abbott-Firestone Curve) is the integral of the ADF from above the surface to the height of interest. This is the total percentage of material above a certain height.
Measurement of Material Ratio This measurement is also known as Bearing Ratio, and its symbol is t p . The Material ratio is usually defined at X% at a slice depth c. Depth c is measured from a reference. This reference can be defined as T the highest peak T a lower value that excludes outlying peaks (sometimes this is written as a reference %, which is the t p at the height C ref ) T the mean, with c being defined as above or below the mean. If you imagine slicing through the peaks on the surface at a particular depth, t p is the ratio of the total length of the flat “mesas” you would produce to the sampling length. This is illustrated in Figure 3. 1. If you grind to a depth c, t p is the percentage of the surface available to support a perfectly flat load 2. Ratio of lengths: Add up all lengths with material beneath them in the measurement length, L; divide the sum of these lengths by L to obtain the ratio. 3. Intersection of the line at height c with the Material Ratio Curve (see also Figure 2). References The following have additional information and more details: 1. Surface Metrology Guide , Precision Devices. Inc. 2. Surface Texture Parameters , Mahr 3. ASME B46.1 (1995) specification mean C ref C t p =19%
表面粗糙度符号及其标注说明 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。 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 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。 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。 2、轮廓最大高度Ry 3、轮廓不平度十点高度Rz
标注 2.1代号及意义 粗糙度代号可以分为：符号，粗糙度项目及数值。 常用标注参数是Ra, 标注Ra时Ra可以省略，标注Rz和Ry时，在粗糙度数值前加对应的符号Rz和Ry。 2.2 标注原则 1)、在同一图样上每一表面只注一次粗糙度代号，且应注在可见轮廓线、尺寸界线、引出线或它们的延长线上，并尽可能靠近有关尺寸线。 2）、当零件的大部分表面具有相同的粗糙度要求时，对其中使用最多的一种，代（符）号，可统一注在图纸的右上角。并加注“其余”二字。 3）、在不同方向的表面上标注时，代号中的数字及符号的方向必须下图的规
粗糙度参数解说 介绍 参数概述 表面纹理可由与一定的纹理特性相关的参数来量化。这些参数可按测量的特点类型，被分成几组类型。 它们是: Amplitude（幅值） Spacing（间距） Hybrid（混合） R&W（R＋W） Aspheric（非球面） 曲线及相关参数 Rk 参数 影响表面粗糙度的数字评估是三个特性长度。 它们是: 取样长度，也被称为Cut-Off Length 评价长度，也被称为Assessment Length或Data Length 横向移动长度 另外，屏幕上的帮助工具,以一个容易阅读的Exploring Surface Texture（表面形貌浏览）文本描述，其主题详细包括了什么是表面形貌及为什么必需测量它。该文本包括用Form Talysurf仪器提供通常的表面形貌背景信息和测量仪器的特殊测针类型。它也给出了参数的有用信息：它们的来历和使用。对进一步更深的表面评论及其测量，可从Taylor Hobson的手册Precision 2中得到。 幅值参数 这些是测量在轮廓（Z轴）的垂直位移。 这类参数包括: 未滤波参数滤波的粗糙度参数滤波的波纹度参数
间距参数 这些参数是沿表面（X轴）对不规则间距的测量，而与不规则的幅值无关。 这类参数包括 未滤波参数滤波的粗糙度参数滤波的波纹度参数 混合参数 指与表面不规则的幅值参数和间距参数都有关的参数（Z轴和X轴），或者规定了一个量，如面积或体积，被称作Hybrid（混合）参数。 这类参数包括: 未滤波参数滤波的粗糙度参数滤波的波纹度参数 曲线及相关参数 这些参数是沿表面（X轴）对不规则间距的测量，而与不规则的幅值无关。 这类参数包括： 原始轮廓 轮廓高度幅值曲线 Pc Pmr Pmr(c) 滤波的粗糙度 轮廓高度幅值曲线 Rc Rmr Rmr(c)
表面粗糙度/表面光洁度定义 表面粗糙度/表面光洁度定义 表面粗糙度/光洁度 国家标准主要术语及定义 本资料给出的参数符合GB/T 3505-2000《产品几何技术规范表面结构轮廓法表面结构的述语、定义及参数》。 图一：放大n倍后的工件截面/表面粗糙度及轮廓： 图二：各种加工方法能得到的表面光度：
表面粗糙度关键技术术语： (1)表面粗糙度：取样长度L: 取样长度是用于判断和测量表面粗糙度时所规定的一段基准线长度，它在轮廓总的走向上取样。 (2)表面粗糙度：评定长度Ln:由于加工表面有着不同程度的不均匀性，为了充分合理地反映某一表面的粗糙度特性， 规定在评定时所必须的一段表面长度，它包括一个或数个取样长度，称为评定长度Ln。(3)表面粗糙度：轮廓中线（也有叫曲线平均线）M 轮廓中线M是评定表面粗糙度数值的基准线。 评定参数及数值:国家规定表面粗糙度的参数由高度参数、间距参数和综合参数组成。
表面粗糙度高度参数共有三个: (1)轮廓算术平均偏差Ra ： 在取样长度l内，轮廓偏距绝对值的算术平均值。 (2)微观不平度十点高度Rz 在取样长度内最大的轮廓峰高的平均值与五个最大的轮廓谷深的平均值之和。 (3)轮廓最大高度Ry
在取样长度内，轮廓峰顶线和轮廓谷底线之间的距离。表面粗糙度间距参数共有两个： (4)轮廓单峰平均间距S 两相邻轮廓单峰的最高点在中线上的投影长度Si，称为轮廓单峰间距，在取样长度内，轮廓单峰间距的平均值，就是轮廓单峰平均间距。 (5)轮廓微观不平度的平均间距Sm,含有一个轮廓峰和相邻轮廓谷的一段中线长度Smi，称轮廓微观不平间距。 表面粗糙度综合参数： (6)轮廓支承长度率tp 轮廓支承长度率就是轮廓支承长度np与取样长度L之比。 另附：表面光洁度与粗糙度Ｒａ、Ｒｚ数值换算表(单位：μｍ) 表面光洁度▽1 ▽2 ▽3 ▽4 ▽5 ▽6 ▽7 表面粗糙度Ｒａ50 25 12.5 6.3 3.2 1.60 0.80 Ｒｚ200 100 50 25 12.5 6.3 6.3 表面光洁度▽8 ▽9 ▽10 ▽11 ▽12 ▽13 ▽14 表面粗糙度Ｒａ0.40 0.20 0.100 0.050 0.025 0.012 - Ｒｚ 3.2 1.60 0.80 0.40 0.20 0.100 0.050
表面度参数Rz、Rmax、Rt、R3z、RPc等的测量甘晓川张瑜刘娜石作德谷荣凤 在GB/T3505-2000《产品几何技术规范表面结构轮廓法表面结构术语、定义及参数》中定义了表面粗糙度幅度参数(纵坐标平均值)R a、R q、R sk、R ku和间距参数、混合参数等，虽然该标准等效采用了ISO4287:1997《几何产品规范(GPS)表面特征:轮廓法表面结构的术语、定义及参数》，但这些参数远远不能满足我国目前工业生产的需要，特别是在涉外产品中常常会提出一 些非标的表面粗糙度参数的技术要求，例如R max(DIN EN ISO 4287)、RP c(prEN 10049)、R3z(Daimler Benz Standard 31007)等。这些参数的正确测量直接影响产品符合性的判断，因此生产部 门对这些参数的准确测量都有迫切的需求。同时，对这些参数 的正确认识及理解能有效地指导生产过程，在使产品技术指标 满足要求的同时可有效降低生产成本。 笔者在实际工作中经常会为一些厂家测量这样的参数，如发 动机冷凝管内表面的R max、R t等参数、轴类零件的RP c参数。现结合实例对这些参数的定义和测量方法作一些说明，以供参考。 一、参数的定义 1.参数R z(GB/T3505-2000) 在一个取样长度lr内，最大轮廓峰高和最大轮廓谷深之和的高度如图1所示。
图1 参数R z示意图 这里R z的定义和GB/T3505-1983《表面粗糙度术语表面及其参数》中的定义已经完全不同。GB/T3505-1983中R z符号曾用于指示“不平度的十点高度”。正在使用中的一些表面粗糙度测量仪器大多只能测量以前的参数R z。因此，采用现行的技术文件和图样时必须小心慎重，因为用不同类型的仪器按不同的规定计算所取得的结果之间的差别，并不都是非常微小而可忽略的。 2.参数R max(DIN EN ISO 4287) 参数R max与参数R zi之间有些关系，因此首先介绍R zi的定义。 R zi的定义为，在一个取样长度lr内最高峰和最低谷之间的垂直距离。 R max的定义为在评定长度lc内R zi的最大值(在DIN EN ISO 4288中，R max的符号为R z1max)，其示意图如图2所示。
表面粗糙度的基本概念 表面粗糙度的基本概念 表面粗糙度的定义（本站相关粗糙度仪的产品介绍：粗糙度仪） 表面粗糙度（Surface roughness）是指加工表面上具有的较小间距和峰谷所组成的微观几何形状特性性它是一种微观几何形状误差，也称为微观不平度。表面粗糙度应与形状误差（宏观几何形状误差）和表面波度区别开。通常，波距小于 1mm 的属于表面粗糙度，波距在 1~10mm 的属于表面波度，波距大于 10mm 的属于形状误差。 表面粗糙度对机械零件使用性能的影响 表面粗糙度的大小对零件的使用性能和使用寿命有很大影响。 1. 影响零件的耐磨性 表面越粗糙，摩擦系数就越大，相对运动的表面磨损得越快。然而，表面过于光滑，由于润滑油被挤出或分子间的吸附作用等原因，也会使摩擦阻力增大和加速磨损。 2. 影响配合性质的稳定性 零件表面的粗糙度对各类配合均有较大的影响。对于间隙配合，两个表面粗糙的零件在相对运动时会迅速磨损，造成间隙增大，影响配合性质；对于过盈配合，在装配时表面上微观凸峰极易被挤平，产生塑性变形，使装配后的实际有效过盈减小，降低联接强度；对于过渡配合，因多用压力及锤敲装配，表面粗糙度也会使配合变松。 3. 影响疲劳强度 承受交变载荷作用的零件的失效多数是由于表面产生疲劳裂纹造成的。疲劳裂纹主要是由于表面微观峰谷的波谷所造成的应力集中引起的。零件表面越粗糙，波谷越深，应力集中就越严重。因此，表面粗糙度影响零件的抗疲劳强度。 4. 影响抗腐蚀性 粗糙表面的微观凹谷处易存积腐蚀性物质，久而久之，这些腐蚀性物质就会渗入到金属内层，造成表面锈蚀。此外，表面粗糙度对接触刚度、密封性、产品外观、表面光学性能、导电导热性能以及表面结合的胶合强度等都有很大影响。所以，在设计零件的几何参数精度时，必须对其提出合理的表面粗糙度要求，以保证机械零件的使用性能。 公差等级与粗糙度的关系 表面粗糙度是反映零件表面微观几何形状误差的一个重要技术指标，是验证零件表面质量的主要依据；它选择的合理与否，直接关系到产品的质量，使用寿命和生产成本。 机械零件表面粗糙度的选择有3种方法，即计算法、试验法和类比法。在机械零件设计中应用最普遍的是类比法，此方法简单有效。运用类比法需要有充足的参考资料。现有的各类机械设计手册中都提供了较全面的资料和文献。最常用的是与公差等级相适应得表面粗糙度。通常情况下公差越小，机械零件的表面粗糙度值也越小，但是他们之间不存在固定的函数关系。一些装饰表面除外。 在实践工作中，对于不同类型的机器，其零件在相同尺寸公差的条件下，对表面粗糙度的要求是有差别的。这就是配合的稳定性问题。在机械零件的设计和制造过程中，对于不同类型
表面粗糙度幅度参数的选用 表面粗糙度幅度参数的选用 【摘要】表面粗糙度对零件的使用性能有很多影响，在选取表面粗糙度的评定参数时，应在满足零件功能要求的前提下，充分考虑加工工艺的可行性和经济性。用机械加工或其他方法得到的零件表面，总会存在着由微小的间距和峰谷组成的高低不平的痕迹。它属于微观几何形状误差，对于波距小于1mm的表面不平现象，我们称它为表面粗糙度。 【关键词】表面粗糙度幅度；参数的选用 一、表面粗糙度对零件使用性能方面的影响 表面粗糙度数值的大小对零件的使用性能和寿命有很大影响。（1）影响零件的耐磨性能。表面越粗糙，零件的摩擦系数就越大，摩擦阻力也越大，两个相对运动的表面磨损越快。相反，如果要求表面粗糙度过小，则一方面将增加制造成本，另一方面加大了金属分之间的吸附力，加速金属表面之间的磨损。（2）降低零件的疲劳强度。表面越粗糙，微观不平的凹痕就越深，在交变应力影响下，应力集中更加严重，造成疲劳强度降低导致材料损坏。（3）影响零件配合的稳定性能。对于过盈配合，由于装配表面的微观凸峰被挤平，使孔轴之间实际有效过盈减少，降低了连接强度。对于间隙配合，零件的表面因粗糙不平，被迅速磨损使间隙加大。（4）影响接触刚度。表面越粗糙，表面间接触面积越就小，相对来说单位面积受力就增大，造成峰顶的局部塑性变形加大，刚度下降，影响零件的配合精度。（5）影响零件的抗腐蚀性能。表面越粗糙，越易使腐蚀性物质附着于表面的微观凹谷，并渗入到金属内层，造成表面锈蚀。另外，表面粗糙度对零件的密封性和外观性都有影响。所以，在进行产品设计时，必须对零件的表面粗糙度提出合理的要求。 二、与高度有关的参数（幅度参数） （1）轮廓的算术平均偏差Ra。在一个取样长度ln范围内，轮廓上各点到基准线的绝对值的算术平均值，我们称它为算术平均偏差
表面粗糙度100个问与答 1．什么称为表面粗糙度？ 答：表面粗糙度是指零件加工表面上具有的由较小间距和峰谷所组成的微观几何形状特征。它是一种微观几何形状误差。 2．表面粗糙度如何产生？ 答：零件经切削加工或其他方法所形成的表面，由于加工中的材料塑性变形、机械振动、摩擦等原因，总是存在着几何形状误差。 3．表面粗糙度对零件有什么影响？ 答：表面粗糙度对零件的摩擦和磨损、疲劳强度、抗腐蚀性及零件间的配合性质等都有重要的影响。 4．目前我国的“表面粗糙度”国家标准主要有哪些？ 答：GB/T 3505 2000 表面粗糙度术语表面及其参数； GB/T 1031-1995 表面粗糙度参数及其数值； GB/T 131-1993 机械制图表面粗糙度符号、代号及其注法。 5．什么称为实际轮廓？ 答：是平面与实际表面相交所得的轮廓线。按照相截方向的不同，它又可分为横向实际轮廓和纵向实际轮廓。在评定和测量表面粗糙度时，除特殊指明，通常均按横向实际轮廓，即与加工纹理方向垂直的截面上的轮廓。 6．什么称为取样长度？ 答：用于判别具有表面粗糙度特征的一段基准线长度。表面越粗糙，取样长度就应越大。规定取样长度是为了限制和减弱其他几何形状误差对表面粗糙度测量结果的影响。在取样长度范围内，一般包括5个以上的轮廓峰与轮廓谷。取样长度的选用值见GB/T 1031-1995 表面粗糙度参数及其数值。 7．什么称为评定长度？ 答：是用以评定轮廓所必需的一段长度，可包括一个或几个取样长度。由于零件表面加工存在不均匀性，为了充分合理地反映被测表面的粗糙度特征，需要用几个取样长度来评定。评定长度的选用值见GB/T 1031-1995 表面粗糙度参数及其数值。 8．什么称为基准线？ 答：评定表面粗糙度参数数值大小的一条参考线称为基准线。基准线有两种：轮廓最小二乘中线和轮廓算术平均中线。 9．什么称为轮廓最小二乘中线？ 答：轮廓的最小二乘中线是在取样长度内，使轮廓上各点轮廓偏距的平方和为最小的线。10．什么称为轮廓算术平均中线？ 答：轮廓的算术平均中线是在取样长度内，划分实际轮廓为上、下两部分，且使上、下面积相等的线。 11．基本评定参数为哪些？ 答：三项高度参数为基本评定参数，即轮廓算术平均偏差（R a）、微观不平度十点高度（R z）和轮廓最大高度（R y）；另三项为附加评定参数，即轮廓微观不平度的平均间距（S m）、轮廓单峰平均间距（S）和轮廓支承长度率（t P）。 12．什么称为轮廓算术平均偏差（Ra）？ 答：在取样长度内，被测轮廓上各点至轮廓中线距离绝对值的算术平均值，R a值越大，则表面越粗糙。R a能客观地反映被测轮廓的几何特性。R a值可用电动轮廓仪直接测量，但不够直观。13．什么称为微观不平度十点高度（Rz）？ 答：在取样长度内，5个最大的轮廓峰高的平均值与5个最大谷深的平均值之和。R z数值越大，表
第 4 章表面粗糙度 概述 在机械加工过程中，由于切削会留下切痕，切削过程中切屑分离时的塑性变形，工艺系统中的高频振动，刀具和已加工表面的磨擦等等原因，会使被加工零件的表面产生许多微小的峰谷，这些微小峰谷的高低程度和间距状况就称为表面粗糙度。 一、表面粗糙度的实质 表面粗糙度是一种微观的几何形状误差，通常按波距的大小分为：波距≤1mm的属表面粗糙度； 波距在1~10mm间的属表面波度； 波距＞10mm的属于形状误差。 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 一般地，表面越粗糙，则摩擦阻力越大，零件的磨损也越快。 2. 对配合性能的影响表面越粗糙，配合性能越容易改变，稳定性 越差。 3. 对疲劳强度的影响当零件承受交变载荷时，由于应力集中的影 响，疲劳强度就
会降低，表面越粗糙，越容易产生疲劳裂纹和破坏。 4. 对接触刚度的影响表面越粗糙，实际承载面积越小，接触刚度越低。 5. 对耐腐蚀性的影响表面越粗糙，越容易腐蚀生锈。 此外，表面粗糙度还影响结合的密封性，产品的外观，表面涂层的质量，表面的反射能力等等，所以要给予充分的重视。 表面粗糙度的评定 一. 基本术语 1. 轮廓滤波器把轮廓分成长波和短波成分的滤波器。 2. λ滤波器确定粗糙度与波纹度成分之间相交界限的滤波器。 3. 取样长度用以判别具有表面粗糙度特征的一段基准线长度。 规定和选取取样长度的目的是为了限制和削弱表面波纹度对表面粗糙度测量结果的影响。推荐的取样长度值见表4-1 。在取样 4. 评定长度评定表面粗糙度时所必须的一段基准线长度。为了充分 合理地反映表面的特性，一般取ln =5l 。 5. 轮廓中线m 用以评定表面粗糙度值的基准线。