表面粗糙度测量原理和方法综述

表面粗糙度的测量目录一、表面粗糙度的检测 (2)二、表面粗糙度的测量 (3)三、参考标准 (4)四、参考文献 (5)一、表面粗糙度的检测表面粗糙度是指加工表面具有的较小间距和微小峰谷不平度。

其两波峰或两波谷之间的距离（波距）很小（在1mm以下），用肉眼是难以区别的，因此它属于微观几何形状误差。

表面粗糙度越小，则表面越光滑。

表面粗糙度的大小，对机械零件的使用性能有很大的影响，主要表现在以下几个方面：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。

表面粗糙度基本术语：取样长度：评定表面粗糙度所规定的一段基准线长度。

应与表面粗糙度的大小相适应。

规定取样长度是为了限制和减弱表面波纹度对表面粗糙测量结果的影响，一般在一个取样长度内应包含5个以上的波峰和波谷。

评定长度：为了全面、充分地反映被测表面的特性，在评定或测量表面轮廓时所必需的一段长度。

表面粗糙度检测仪的测量原理
表面粗糙度检测仪主要使用两种测量原理：光学测量和机械测量。

1. 光学测量原理：
光学测量使用激光或光纤传感器来测量表面的粗糙度。

激光或光纤传感器发出光束，照射到待测表面上，并接收反射回来的光。

根据反射光的强度、时间或相位变化，测量仪可以计算出表面的高度或轮廓，从而评估表面的粗糙度。

光学测量的优点是测量速度快，非接触式测量，适用于多种不同类型的表面，包括平面、曲面和不规则表面。

然而，光学测量受到光线的折射、散射和反射的影响，可能会引入一些误差。

2. 机械测量原理：
机械测量使用机械探针或扫描探针来测量表面的粗糙度。

探针接触到表面上的凸起或凹陷部分，通过测量探针的运动来确定表面的高低差异。

常用的机械探针有千分尺、压电式探针等。

机械测量的优点是测量精度较高，适用于测量较小尺寸范围的表面粗糙度。

然而，机械探针需要接触测量，可能会对表面造成刮痕或磨损。

综合来说，表面粗糙度检测仪的测量原理根据具体的仪器和测量需求选择使用光学测量或机械测量，以获得准确的表面粗糙度数据。

表面粗糙度表面粗糙度(surface roughness)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。

表面粗糙度越小，则表面越光滑。

高度特征参数∙轮廓算术平均偏差R a：在取样长度（lr）内轮廓偏距绝对值的算术平均值。

在实际测量中，测量点的数目越多，Ra越准确。

∙轮廓最大高度R z：轮廓峰顶线和谷底线之间的距离。

在幅度参数常用范围内优先选用Ra 。

在2006年以前国家标准中还有一个评定参数为“微观不平度十点高度”用Rz表示，轮廓最大高度用Ry表示，在2006年以后国家标准中取消了微观不平度十点高度，采用Rz表示轮廓最大高度。

间距特征参数用轮廓单元的平均宽度 Rsm 表示。

在取样长度内，轮廓微观不平度间距的平均值。

微观不平度间距是指轮廓峰和相邻的轮廓谷在中线上的一段长度。

形状特征参数用轮廓支承长度率Rmr(c) 表示，是轮廓支撑长度与取样长度的比值。

轮廓支承长度是取样长度内，平行于中线且与轮廓峰顶线相距为c的直线与轮廓相截所得到的各段截线长度之和。

表面粗糙度符号：表面粗糙度0.025～6.3微米的表面粗糙度。

光切法双管显微镜测量表面粗糙度，可用作Ry与Rz参数评定，测量范围0.5~50。

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。

表面粗糙度检测仪的测量原理
表面粗糙度检测仪的测量原理主要基于线接触测量技术。

简单地说，该设备中的探针在待测物体的表面上移动，获取表面的实际形状。

” 对这个形状进行处理后可得到各种粗糙度参数。

通常，表面粗糙度的参数有Ra、Rz、Rq、Ry、Rt等，其中Ra是最常用的参数，表示表面粗糙度的平均绝对值。

首先，探针以一定的压力在物体表面移动，这时探针上的力发生变化，这个力的变化与物体表面的粗糙度有直接关系。

探针上的力通过一系列的转换和增强，转换为电信号。

电信号再通过数据处理系统进行傅里叶变换，得到物体表面粗糙度的频率分布。

从频率分布可以直接得到 Ra、Rz等粗糙度参数。

检测过程中，探针不断在物体表面上下移动，这个移动过程可以看作是探针在物体表面的高低起伏。

这个起伏可以看作是一个连续的波动过程，这个波动过程就是粗糙度的物理表现。

这个波动过程可以通过电子技术等手段转化为电信号，电信号再经过处理，就可以得到粗糙度的数值参数，如 Ra、Rz等。

只需通过上述过程，就可以准确、快速地获取物体表面的粗糙度参数。

整个测量过程涉及到测量技术、信号处理技术、电子技术等多个技术领域，是一门综合性的技术。

在工程实践中，这种技术已经被广泛应用于机械制造、材料研究、质量控制等许多领域，被证明具有极高的实用价值。

表面粗糙度测量方法综述作者：孙航来源：《科学与财富》2016年第14期摘要：表面粗糙度会直接影响到加工零件的功能。

表面粗糙度属于一种先进的测量技术放啊，也是现代化机械行业发展的重要前提。

现阶段，机械行业与电子行业正在逐渐发展，因此对机械加工中的产品质量提出了更高的标准，表面粗糙度测量发挥的作用也越来越大。

本文综合论述了表面粗糙度的测量，仅供参考。

关键词：表面粗糙度；测量；接触式；非接触式表面粗糙度指的是在机械行业中，形容其表面微观形貌的一种普遍的参数。

表面粗糙度可以体现加工部件表面的微观几何形状的误差。

近年来，我国的机械加工也在不断进步，也促使表面粗糙度技术逐渐提高。

现阶段，我国的计算机技术、激光技术在不断进步，也在一定程度上促进了粗糙度测量方式的更新，在精密加工领域发挥着越来越重要的作用。

本文主要分析了几种表面粗糙度的测量方法，具体内容如下。

1 接触式测量方法接触式测量方法指的是，在测量设备中的探测位置会直接与表面接触，可以帮助人们获取被测表面的信息。

但是这种测量方式不适用于刚性强度偏高、容易发生磨损的表面。

1.1 比较测量方法在车间普遍应用的测量方法是比较法。

比较法指的是将对比粗糙度样板与被测表面进行比较，测量人员直接用手的触摸来确定表面的粗糙度，或者通过肉眼观察，也可以使用放大镜、比较显微镜来对比。

通常情况下，当粗糙度评定参数值偏高时，可以运用比较法，但是很可能造成很大的误差。

1.2 印模法印模法指的是采用一些塑性材料当做块状印模，然后将其与被测表面互相贴合，再取下时，印模上会出现表面的具体轮廓，测量人员可以开始测量印模的表面，这种方式可以获取部件的表面粗糙度。

一些规模大的零件内表面测量工作无法通过设备来完成，可以使用印模法来实现。

然而印模法也存在一定缺陷，它的准确性不强，而且操作过程很复杂。

1.3 触针法触针法的另一种名称是针描法。

这种方法是在被测表面上放置一根很尖的触针，测量过程中需要垂直放置，使触针做横向移动。

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 + Rv图1 图2双管显微镜能测量80~1μm 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和S 2两段。

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

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

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 1：1h ＝1h cos450＝Nh'1cos450式中 N —物镜放大倍数。

图 3 图 4为了测量和计算方便，测微目镜中十字线的移动方向（图5a ）和被测量光带边缘宽度h 1′成450斜角（图5b ），故目镜测微器刻度套筒上读数值h 1′与不平度高度的关系为：1h ''＝020145cos 45cos Nh h ='所以 h ＝Nh N h 245cos 1021"=" 式中，N21＝C ，C 为刻度套筒的分度值或称为换算系数，它与投射角α、目镜测微器的结构和物镜放大倍数有关。

精密零件表面粗糙度的测量方法综述摘要：精密零件的表面粗糙度是表征工件表面质量的主要指标，也是工程实际中应用最广泛的，因此准确测量工件表面粗糙度是评价工件表面质量优劣的有效方法。

本文按接触式和非接触式测量方法分类介绍了表面粗糙度的测量方法及其最新研究进展。

关键词：表面粗糙度；测量；精密制造0 引言表面粗糙度，其英文缩写为SR,即surface roughness，是指加工表面上具有较小间距和微小峰谷不平度，是评定加工后的材料表面由峰、谷和间距等构成的微观几何形状误差的物理量。

表面粗糙度是衡量表面质量的主要依据。

关系到零件与机器的使用性能和寿命，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。

因此，在零件加工、使用中必须对表面粗糙度予以控制，提高零件生产时的表面质量，保证产品质量。

所以表面粗糙度的测量方法的研究至关重要。

随着对加工零件表面质量的要求越来越高，零件表面粗糙度的精确测量显得尤其的重要。

表面粗糙度测量按测量方式可以分为接触式和非接触式两种。

1 接触式测量接触式测量就是测量装置的探测部分直接接触被测表面，能够直观地反映被测表面的信息，但是这类方法不适合于那些易磨损刚性强度高的表面。

主要有比较法、印模法、针描法等测量方法。

1.1 比较法[1,2]比较法是车间现场常用的最简便易行的方法，是将被测表面与表面粗糙度比较样块进行比较，用肉眼判断或借助于放大镜、比较显微镜放大后进行比较；也可用手摸、指甲划动的感觉来判断被测表面的粗糙度。

比较法一般只用于粗糙度参数值较大时的近似评定。

一般说来Ra > 2.5 μm的加工表面可直接目测与比较样块进行比较。

当目测不易判别时，可用手指甲以适当速度分别沿比较样块和被测表面划过，凭主观触觉进行判断。

根据经验，当表面微观不平度间距在0.1 mm 左右时，手指的移动速度以25 mm/s 为宜。

当Ra 值在0.4～2.5 μm 范围时可采用5～10 倍放大镜进行观察比较。

表面粗糙度RPC概述在材料表面的制造过程中，表面的粗糙度是一个重要的指标。

表面粗糙度指的是材料表面的不平整程度，通常通过测量在表面上的不规则起伏来衡量。

表面粗糙度对于许多制造过程和应用都至关重要，如摩擦、磨损、润滑、密封等。

为了更好地控制和优化材料表面的粗糙度，开发了一种名为“表面粗糙度RPC”的技术。

本文将详细介绍表面粗糙度RPC的原理和应用。

原理表面粗糙度RPC是一种基于光学原理的测量技术，它利用光的反射和散射来评估表面的粗糙程度。

该技术使用一束光照射到被测表面上，然后通过测量光的反射和散射来确定表面的粗糙度。

具体来说，表面粗糙度RPC测量技术包括以下步骤： 1. 光源发出一束单色光，经过透镜集中成一束平行光照射到被测表面上。

2. 光在表面上反射和散射，并被一个装有光散射探测器的光学系统接收。

3. 光散射器接收后，将光信号转换成电信号，并传输到数据处理单元。

4. 数据处理单元对电信号进行分析和处理，通过计算得到表面的粗糙度数据。

5. 粗糙度数据可以通过显示屏或打印机输出，以便用户查看和分析。

应用表面粗糙度RPC广泛应用于许多领域，如制造、材料科学、自动化检测等。

下面是一些常见的应用场景：制造业表面粗糙度在制造业中起着至关重要的作用。

通过使用表面粗糙度RPC技术，制造商可以评估产品表面的质量，并作出适当的调整和改进。

例如，在汽车制造中，表面粗糙度RPC可以帮助制造商控制车身表面的光滑度，从而提高汽车的外观质量。

材料科学表面粗糙度对于材料的性能有很大影响。

通过使用表面粗糙度RPC技术，研究人员可以评估不同材料的表面性质，并研究材料与其他材料之间的相互作用。

这对于开发新的材料和改进现有材料的性能非常重要。

自动化检测在自动化检测中，表面粗糙度RPC可以用于检测产品表面的缺陷或不良。

通过比较测量结果与标准化的粗糙度指标，可以进行自动分类和判定。

这在一些需要高精度表面处理的行业，如电子、半导体等，非常有用。