表面粗糙度测量方法的探讨
【摘要】表面粗糙度关系到零件与机器的使用性能和寿命，因而对于粗糙度的测量尤为重要。在测量方法中，针描法其测量范围大，精度高以及测量速度快，加之测量方法简单，仪器价格便宜，已经成为工程中最为常用的测量表面粗糙度的方法。在测量过程中探头倾斜角度、加工纹理和取样长度三个方面对测量结果的影响很显著。取样长度不同时，在小于国标规定的取样长度时，测量结果随取样长度增加而增加，当取样长度超过国标规定的取样长度时，测量结果基本不变；测量方向与加工纹理方向角度从0°到90°变化时，测量结果逐渐增大，知道两者垂直（90°）时，测量结果才准确；测量仪器探头的倾斜角度在不超过垂直量程的前提下，测量结果产生的偏差还是在允许范围之内。所以测量中，要尽量保证探头平行于工件表面，加工纹理方向与测量方向垂直，取样长度符合国标规定，测量结果才能准确。
【关键词】表面粗糙度；测量；影响因素
1.引言
表面粗糙度是指加工表面上具有较小间距和微小峰谷所组成的微观几何形状特性。一般由所采用的加工方法和其他因素形成，如切削过程中刀具和零件表面的摩擦，在零件表面上留下刀具的加工痕迹，切屑分离时材料的塑性变形以及工艺系统中的高频振动等，所以表面粗糙度带有表面加工中采用加工方法的特性。表面粗糙度是衡量表面质量的主要依据。
1.1表面粗糙度对零件的影响
表面粗糙度对零件的使用性能及其寿命影响较大，尤其对在高温，高速和高压条件下工作的机械零件影响更大，其影响主要表现在以下几个方面：
1.1.1对摩擦和磨损的影响。具有表面粗糙度的两个零件，当它们接触并且产生相对运动时，峰顶间的接触作用就会产生摩擦阻力，使零件磨损。零件越粗糙，阻力就越大，零件磨损也就越快。
1.1.2对配合性质的影响。对于配合间隙，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易被挤平，实际有效过盈减小，致使连接强度降低。因此，表面粗糙度影响配合性质的稳定性。
“表面粗糙度”
表面粗糙度对大部分参与滑动接触的表面而言是非常重要的。因为磨损的原始速率及持续的性质等因素高度依赖这一特性。这些表面一般是承重面，而且需标识粗糙度以确保预计用途的适用性。
许多零部件需要具有特定的表面加工结果，以便达成所要求的功能。例如烤漆前的汽车车体或曲轴或凸轮轴上的颈轴承。
01 . 供应链的基本构造什么是表面粗糙度？
表面粗糙度（Surface Roughness）就是我们日常测量中所说的面粗糙度，可以理解为在加工产品过程中细小间距和微小峰谷的不平整度。
通常被定义为两个波峰值或者两个波谷指之间的微小距离（波距），在一般情况下波距都在1mm以内或者更小，也可定义为微观轮廓的测量，俗称微观误差值。
综上所说，大家可能已经有了一个关于粗糙度笼统的概念，那么下记内容是更详细地进行了分析。
我们一般评价粗糙度会有基准线，基准线以上最高点我们叫波峰点，基准线以下最低点叫波谷点，那么波峰和波谷之间的高度我们用Z来表示，加工产品的微观纹理的间距我们用S来表示。
通常情况下S值的大小在国家检定标准里给了相关的定义：
S＜1mm 定义为表面粗糙度
1≤S≤10mm 定义为表面波纹度
中国国家计量检定标准中规定：通常情况下用VDA3400、Ra、Rmax这三个参数来评价检定表面粗糙度，计量单位通常用μm表示。
评价参数的关系
Ra定义为曲线平均算术偏差（平均粗糙度），Rz的定义为不平度平均高度，Ry定义为最大高度。微观轮廓的最大高度差Ry在其他标准中也使用Rmax来表示。
Ra、Rmax的具体关系还请参考下面的表格：
表：Ra，Rmax参数对比（um）
02 . 表面粗糙度是如何形成的？
表面粗糙度的形成是由工件的加工过程引起的。而加工的方法、工件的材料，工艺过程都是影像表面粗糙度的因素。
例如：放电加工时被加工零件表面出现放电凹凸点。
加工工艺和零件材质有所不同，被加工零件表面留下的微观痕迹也有各种差别，比如（疏密，深浅，形状变化等）。
表面粗糙度是指间隔较小、峰谷较小的机加工表面的粗糙度[1]。两个波峰或波谷之间的距离（波距）非常小（小于1mm），这是一个微观的几何误差。表面粗糙度越小，表面越光滑。
表面粗糙度通常由加工方法和其它因素引起，如刀具与零件表面的摩擦、切屑分离时表面金属的塑性变形、加工系统中的高频振动等。由于加工方法和工件材料的不同，加工表面留下的痕迹的深度、密度、形状和纹理也不同。
表面粗糙度与机械零件的匹配特性、耐磨性、疲劳强度、接触刚度、振动和噪声等密切相关，对机械产品的使用寿命和可靠性有重要影响。一般来说，RA用于标记。
相关规范为“GB/T 1031-2009表面粗糙度轮廓法表面粗糙度参数和值”和“GB/T
131-2006（ISO 1302:2002）”代表表面结构。
高度特性参数
剖面的算术平均偏差RA：采样长度（LR）内剖面偏差绝对值的算术平均值。在实际测量中，测量点越多，RA越精确。[2]
轮廓的最大高度RZ：轮廓的峰值线和底部线之间的距离。
在振幅参数范围内，RA[1]是首选。2006年以前，国家标准中还有另一个评价参数，用RZ表示轮廓的最大高度。2006年以后，国家标准取消了微粗糙度的十点高度，用RZ表示轮廓的最大高度。
间距参数
它由轮廓元素RSM的平均宽度表示[2]。采样长度内等高线间距稍不均匀的平均值。微观不平度距离是指轮廓峰和相邻轮廓谷在中心线上的长度。[1]
形状特征参数
它由轮廓支撑长度r MR（c）[2]的比值表示，即轮廓支撑长度与采样长度的比值。轮廓支撑长度是平行于中心线且在取样长度内与轮廓峰值线间隔C的线各部分长度之和。
表面粗糙度测量的主要术语及定义
表面粗糙度的国家标准主要术语及定义
(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。
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