表面粗糙度误差的测量与检验

以下为表面粗糙度的评定及测量方法：一、表面粗糙度的概念表面粗糙度是指加工表面具有的较小间距和微小峰谷的不平度。

其两波峰或两波谷之间的距离（波距）很小（在1mm以下），它属于微观几何形状误差。

具体指微小峰谷Z高低程度和间距S状况。

一般按S分：S＜1mm 为表面粗糙度；1≤S≤10mm为波纹度；S＞10mm为f 形状。

•二、VDI3400、Ra、Rmax对照表国家标准规定常用三个指标来评定表面粗糙度（单位为μm）：轮廓的平均算术偏差Ra、不平度平均高度Rz和最大高度Ry。

在实际生产中多用Ra指标。

轮廓的最大微观高度偏差Ry在日本等国常用Rmax符号来表示，欧美常用VDI指标。

下面为VDI3400、Ra、Rmax 对照表。

三、表面粗糙度形成因素表面粗糙度一般是由所采用的加工方法和其他因素所形成的，例如加工过程中刀具与零件表面间的摩擦、切屑分离时表面层金属的塑性变形以及工艺系统中的高频振动、电加工的放电凹坑等。

由于加工方法和工件材料的不同，被加工表面留下痕迹的深浅、疏密、形状和纹理都有差别。

四、表面粗糙度对零件的影响主要表现影响耐磨性。

表面越粗糙，配合表面间的有效接触面积越小，压强越大，摩擦阻力越大，磨损就越快。

影响配合的稳定性。

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，降低了连接强度。

影响疲劳强度。

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。

影响耐腐蚀性。

粗糙的零件表面，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。

影响密封性。

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。

影响接触刚度。

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。

影响测量精度。

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。

实验三 表面粗糙度测量实验 3— 1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 + Rvp 12p 34p5p 6ZZpZpZZZzv 45R3Zvv 6v 1 v 2ZvZZ ZZ中线lr图 1图 2双管显微镜能测量 80~1μ m 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 P 1、 P 2 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 S 1 2和 S 两段。

从垂直于 光束的方向上就可在显微镜内看到S 1 2 和 S 2 1 2和 S 两段光带的放大象 S 1 。

同样， S 和S 之间 距离 h 也被放大为 S 1 和 S 2 之间的距离 h 1 。

通过测量和计算， 可求得被测表面的不平度高度 h 。

图 4 为双管显微镜的光学系统图。

由光源 1 发出的光，经聚光镜 2、狭缝 3、物镜 4 以450 方向投射到被测工件表面上。

调整仪器使反射光束进入与投射光管垂直的观察光管内，经物镜 5 成象在目镜分划板上， 通过目镜可观察到凹凸不平的光带 （图 5 b ）。

光带边缘即工件表面上被照亮了的 h 1 的放大轮廓象为 h 1′，测量亮带边缘的宽度 h 1′，可求出被测表面的不平度高度 h 1：h 1 ＝ h 1 cos450＝h 1cos450N式中N —物镜放大倍数。

表面粗糙度计算的误差分析与改进方法研究表面粗糙度是表面几何形态的一个重要指标，它在制造领域以及质量控制等方面有着广泛的应用。

表面粗糙度的计算是基于表面上小范围内的形态变化量，并且通过不同的计算方法来描述不同尺度下的表面粗糙度。

这篇文章将对表面粗糙度计算的误差分析和改进方法进行探讨。

1. 误差源分析1.1 仪器误差表面粗糙度计算的误差源包括仪器误差和环境噪声干扰。

仪器误差是指表面粗糙度测试设备在测量时所带来的误差。

由于实验仪器精度不同，从而导致表面粗糙度数据的误差大小也不同。

因此，在表面粗糙度测试中，应根据需要选择适当的测量精度和测量设备。

同时，根据实际应用的粗糙度要求，适当控制精度不必要的提高，这样可以有效降低测试成本。

1.2 环境噪声干扰环境噪声干扰是指在表面粗糙度测试过程中，由环境噪声污染信号引起的测量误差。

由于现实环境中存在各种各样的干扰源，例如电磁辐射、机械振动等，从而导致表面粗糙度测试结果的误差。

解决这个问题需要采取一系列措施，如在测试过程中有效隔离干扰源、防止干扰源的信号波形入侵等。

2. 计算方法的误差分析2.1 平均高度Ra的误差分析平均高度Ra是表面粗糙度计算中最常用的指标之一。

计算公式为：Ra=1/n∑|yi-y|其中，yi是预先选择的一条长度为l的参考线，n是样本点数。

平均高度Ra的误差来源于采样点不足或过多。

当采样点过少时，计算得到的结果可能与真实值相差较大，因为样本点不能充分反映表面的实际形态。

相反，当采样点过多时，计算出来的平均值会趋近于真实值，但是计算时间会变长，且样本误差还是存在的。

因此，正确选择采样点数极为重要。

2.2 峰值Rp和谷值Rv的误差分析峰值Rp和谷值Rv是表面粗糙度描述不规则凸凹形态的重要指标。

计算公式为：Rp=max(yi)-yiRv=yi-min(yi)其中，yi是预先选择的一条长度为l的参考线。

峰值Rp和谷值Rv的误差来源于设置计算区域的不同，以及区域内样本点的选择。

第六章表面粗糙度及检测第一节概述用任何方法获得的零件表面，都不会绝对的光滑平整，总会存在着由较小间距的峰和谷组成的微观高低不平。

这种加工表面上具有的微观几何形状误差称为表面粗糙度。

它主要是在加工过程中，由于刀具切削后留下的刀痕、切屑分离时的塑性变形、工艺系统中存在高频振动及刀具和零件表面之间的磨擦等原因所形成的。

表面粗糙度对零件的功能要求、使用寿命、可靠性及美观程度均有直接的影响。

为了正确地测量和评定零件表面粗糙度，自从1956年颁布了第一个表面光洁度标准JB 50-56以来，我国对表面粗糙度国家标准已进行了多次修订，现在实施的相关标准主要有GB/T3505-2000《产品几何技术规范（GPS）表面结构轮廓法表面结构的术语、定义及参数》（代替GB/T3505-2000）、GB/T1031-2009《产品几何技术规范（GPS）表面结构轮廓法表面粗糙度参数及其数值》（代替GB/T 1031-1995）、GB/T 10610-2009《产品几何技术规范（GPS）表面结构轮廓法评定表面结构的规则和方法》（代替GB/T 10610-1998）、GB/T131-2006《产品几何技术规范（GPS）技术产品文件中表面结构的表示法》（代替GB/T 131-1993《机械制图表面粗糙度符号、代号及其注法》）、GB/T 6062-2009《产品几何技术规范（GPS）表面结构轮廓法接触（触针）式仪器的标称特性》（代替GB/T 6062-2002）。

本章将对上述标准的主要内容进行介绍。

一、表面粗糙度轮廓的界定物体与周围介质分离的表面称为实际表面。

为了研究零件的表面结构，通常用垂直于零件实际表面的平面与该零件实际表面相交所得到的轮廓作为评估对象。

该轮廓称为表面轮廓，它是一条轮廓曲线，如图6.1所示。

图6.1零件的实际表面与表面轮廓加工以后形成的零件的实际表面一般处于非理想状态，其截面轮廓形状是复杂的，同时存在各种几何形状误差。

表面粗糙度测量实验综述报告表面粗糙度测量实验是一种非常常见的物理实验，可以对不同材料表面的粗糙度进行测量和分析，为材料科学研究和工程应用提供重要的参考数据。

本篇综述将从实验目的、原理、常见测量方法、实验流程和常见误差等方面介绍表面粗糙度测量实验。

一、实验目的本次实验旨在学习表面粗糙度的基本概念和测量方法，掌握表面粗糙度测量设备的使用，学会分析表面粗糙度数据，了解表面粗糙度与材料性能的关系，为后续的材料设计和制造提供基础。

二、原理表面粗糙度是指物体表面的起伏和波动程度，通常用Ra作为表面粗糙度的评价指标，用μm或nm作为单位表示。

表面粗糙度的测量原理通常有以下几种：1.触针法：利用微小触针接触被测物体表面，通过测量触针的上下振动情况来推算表面粗糙度。

2.光学法：将光线反射到被测物体表面上，观察反射光斑的形状和大小，根据反射光斑的特征来推算表面粗糙度。

3.电容法：将被测物体和电容板组成电容器，利用电容器的电容值变化来测量表面粗糙度。

4.激光干涉法：使用激光干涉仪测量被测物体表面的形貌，从而推算表面粗糙度。

三、常见测量方法表面粗糙度的测量方法有很多种，常见的有以下几种：1.手持表面粗糙度计：比较简单的一种测量方法，需要手工将设备放置在被测物体表面上，然后读取显示屏上的数据即可。

2.双轨法：利用双轨仪器测量被测物体表面的起伏高度差，从而推算表面粗糙度。

3.滚珠法：将一滚珠从被测物体表面平行滚过，通过滚珠行进的距离和起伏高度之间的关系来推算表面粗糙度。

4.激光测量法：利用激光干涉仪或激光三角法测量被测物体表面形貌，从而推算表面粗糙度。

四、实验流程1.选择合适的表面粗糙度测量仪器和测量方法。

2.准备被测物体，并清洗干净表面。

3.根据测量要求和实验流程进行调校和设置。

4.按照测量方法将设备放置在被测物体表面上，进行测量并记录数据。

5.根据测量结果进行数据分析和处理。

6.根据实验要求撰写实验报告。

五、常见误差表面粗糙度的测量误差很容易产生，主要有以下几个方面：1.设备误差：不同型号和品牌的表面粗糙度测量仪器精度和稳定性不同，会对测量结果产生影响。

一、实验目的1.掌握用表面粗糙度显微镜评定工件表面粗糙度的方法；2.加深对表面粗糙度评定参数的理解。

二、实验设备表面粗糙度显微镜，工件。

三、测量原理与计量器具说明表面粗糙度显微镜是以光切法原理，测量和观察机械零件加工表面的微观几何形状误差的。

在不破坏零件表面的条件下测出工件截面轮廓最大高度和沟糟宽度的实际尺寸，此外，还可测量零件表面上个别位置的加工痕迹和破损情况。

此仪器用于测量零件表面轮廓最大高度R2值，其测量范围取决于选用的物镜的放大倍数，通常适用于测量R z等于0.8~63微米的表面粗糙度。

因此种仪器只能对外表面进行测量，除对金属进行测量外，也可对纸张、木材和人工材料进行测量。

仪器的主要性能如表1：仪器的外形及各部分功能如图1、2所示。

基座（1）上装有立柱（2）。

显微镜的主体通过横臂（3）和立柱联结，转动手轮（4）将横臂（3）沿立柱（2）上下移动。

此时，显微镜进行粗调焦，并用旋手（5）将横臂紧固在立柱上，显微镜的光学系统压缩在一个封闭的壳体（16）内，在壳上装有可替换的物镜组（1 2）（它们插在滑板上用手柄（7）固紧，测微目镜（11）、照明灯（8）及摄影装置的插座（9）等。

微调手轮（6）用于显微镜的精细调焦。

仪器的摄影装置（10）装在（9）处，可与测量目镜（11）并用。

摄影时，只须将手轮（20）转向摄影部位即可。

为了减少摄影时外界的影响，摄影时宜用象机上的快线（13）进行。

仪器的座标工作台（18），利用手轮（14）可对工件进行座标测量与调整；松开旋手（15），可放在仪器工作台上的V型块（17）上进行测量。

如被测零件较大，不能安放在仪器的工作台上，则可放松旋手（5），将显微镜主体旋转到仪器的两侧，或背面进行测量。

图1 图2用表面粗糙度显微镜测轮廓最大高度R z值是利用光切法，其原理如图3所示：图3狭缝被光源发出的光线照射后，通过物镜发出一束光带以倾斜45°方向照射在被测量的工作表面上。

《机械零件测量与检验》表面粗糙度误差的测量与检验——电子教案数控技术专业名师课堂资源开发小组2016年2月项目四：零件表面粗糙度误差的测量与检验请对矩形花键套零件的表面粗糙度进行检测。

如图13-1图13-1 矩形花键套一、零件表面粗糙度的分析外图13-1为矩形花键套，从零件图样分析可得，该零件表面粗糙度要求较高的有770js圆柱面Ra1.6，其次为Ra3.2,其余为Ra6.3.。

表面粗糙度的相关专业术语及知识点零件的表面结构原于产品几何技术规范（GPS），其几何特征只能用微米(um)级的参数来描述，通常要用光学量仪才能确定其精度等级。

表面结构含粗糙度轮廓、波纹度轮廓和原始轮廓三个方面的内容，国家标准规定采用轮廓法确定相应的参数。

表面结构的粗糙度感觉零件的加工、检验中使用较普遍，是本章节重点介绍的内容。

1、表面结构国家标准国家标准规定用轮廓法确定表面结构（粗糙度、波纹度和原始轮廓），对有关术语、定义、参数和表面结构的标注作出了明晰的规范。

现行使用的国家标准有：GB/T 3503-2009、GB/T 1031-2009和GB/T 131-2006。

GB/T 3503-2009 产品几何技术规范（GPS）表面结构轮廓法术语、定义及表面结构参数。

代替GB/T 3505-1983、GB/T 3505-2000。

GB/T 1031-2009 产品几何技术规范（GPS) 表面结构轮廓法表面粗糙度参数及其数值。

代替GB/T 1031-1995。

现行国家标准对原标准中的一些参数、代号作出修改，例如：将“轮廓最大高度”参数代号“Ry”改成为“Rz”；“轮廓微观不平度的平均间距”参数代号“Sm”改为“Rsm”；“取样长度”代号由“L”改为“Lr”。

GB/T 131-2006 产品几何技术规范(GPS) 技术产品文件中表面结构的表示法代替了GB/T 131-1993。

2、表面粗糙度1）实际轮廓实际轮廓是指一个平面与表面相交所得的轮廓线，称为表面轮廓。