什么是表面粗糙度？表面粗糙度形成因素

什么是表面粗糙度？

在工廠的溝通中，很多人習(xí)慣使用“表面光潔度”這一叫法。然而，“表面光潔度”是從人的視覺觀點出發(fā)提出的，為了與國際標(biāo)準(zhǔn)（ISO）接軌，國家標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)不再采用“表面光潔度”這個表達術(shù)語。因此，在正規(guī)、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)谋磉_中，應(yīng)該使用“表面粗糙度”這個詞。

表面粗糙度是指加工表面具有的較小間距和微小峰谷的不平度?。其兩波峰或兩波谷之間的距離（波距）很?。ㄔ?mm以下），它屬于微觀幾何形狀誤差。表面粗糙度越小，則表面越光滑。

具體指微小峰谷Z高低程度和間距S狀況。一般按S分：

S＜1mm 為表面粗糙度

1≤S≤10mm為波紋度

S＞10mm為 f 形狀

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，例如加工過程中刀具與零件表面間的摩擦、切屑分離時表面層金屬的塑性變形以及工藝系統(tǒng)中的高頻振動、電加工的放電凹坑等。由于加工方法和工件材料的不同，被加工表面留下痕跡的深淺、疏密、形狀和紋理都有差別。

表面粗糙度評定依據(jù)

1）取樣長度

各參數(shù)的單位長度，取樣長度是評價表面粗糙度規(guī)定一段基準(zhǔn)線的長度。在ISO1997標(biāo)準(zhǔn)下一般使用0.08mm、0.25mm、0.8mm、2.5mm、8mm為基準(zhǔn)長度。

Ra、Rz、Ry的取樣長度L與評定長度Ln選用值：

2）評定長度

由N個基準(zhǔn)長度所構(gòu)成。零部件表面各部分的表面粗糙度，在一個基準(zhǔn)長度上無法真實地體現(xiàn)出粗糙度真實參數(shù)，而是需要取N個取樣長度來評定表面粗糙度。在ISO1997標(biāo)準(zhǔn)下評定長度一般為N等于5。

3）基準(zhǔn)線

基準(zhǔn)線是用以評定表面粗糙度參數(shù)的輪廓中線 。

表面粗糙度評定參數(shù)

1）高度特征參數(shù) Ra、Rz

Ra 輪廓算術(shù)平均偏差：在取樣長度（lr）內(nèi)輪廓偏距絕對值的算術(shù)平均值。在實際測量中，測量點的數(shù)目越多，Ra越準(zhǔn)確。

Rz 輪廓最大高度：輪廓峰頂線和谷底線之間的距離。

在幅度參數(shù)常用范圍內(nèi)優(yōu)先選用Ra 。在2006年以前國家標(biāo)準(zhǔn)中還有一個評定參數(shù)為“微觀不平度十點高度”用Rz表示，輪廓最大高度用Ry表示，在2006年以后國家標(biāo)準(zhǔn)中取消了微觀不平度十點高度，采用Rz表示輪廓最大高度。

2）間距特征參數(shù)?Rsm

Rsm 輪廓單元的平均寬度。在取樣長度內(nèi)，輪廓微觀不平度間距的平均值。微觀不平度間距是指輪廓峰和相鄰的輪廓谷在中線上的一段長度。相同的Ra值的情況下，其Rsm值不一定相同，因此反映出來的紋理也會不相同，重視紋理的表面通常會關(guān)注Ra與Rsm這兩個指標(biāo)。

Rmr 形狀特征參數(shù)用輪廓支承長度率表示，是輪廓支撐長度與取樣長度的比值。輪廓支承長度是取樣長度內(nèi)，平行于中線且與輪廓峰頂線相距為c的直線與輪廓相截所得到的各段截線長度之和。

表面粗糙度測量方法

1）比較法

比較法測量簡便，使用于車間現(xiàn)場測量，常用于中等或較粗糙表面的測量。方法是將被測量表面與標(biāo)有一定數(shù)值的粗糙度樣板比較來確定被測表面粗糙度數(shù)值的方法。比較時可以采用的方法: Ra > 1.6μm 時用目測，Ra1.6~Ra0.4μm 時用放大鏡，Ra < 0.4μm 時用比較顯微鏡。

比較時要求樣板的加工方法，加工紋理，加工方向，材料與被測零件表面相同。

2）觸針法

利用針尖曲率半徑為2微米左右的金剛石觸針沿被測表面緩慢滑行，金剛石觸針的上下位移量由電學(xué)式長度傳感器轉(zhuǎn)換為電信號，經(jīng)放大、濾波、計算后由顯示儀表指示出表面粗糙度數(shù)值，也可用記錄器記錄被測截面輪廓曲線。

一般將僅能顯示表面粗糙度數(shù)值的測量工具稱為表面粗糙度測量儀，同時能記錄表面輪廓曲線的稱為表面粗糙度輪廓儀。這兩種測量工具都有電子計算電路或電子計算機，它能自動計算出輪廓算術(shù)平均偏差Ra，微觀不平度十點高度Rz，輪廓最大高度Ry和其他多種評定參數(shù)，測量效率高，適用于測量Ra為0.025～6.3微米的表面粗糙度。

3）干涉法

利用光波干涉原理 (見平晶、激光測長技術(shù))將被測表面的形狀誤差以干涉條紋圖形顯示出來，并利用放大倍數(shù)高 （可達500倍）的顯微鏡將這些干涉條紋的微觀部分放大后進行測量，以得出被測表面粗糙度。應(yīng)用此法的表面粗糙度測量工具稱為干涉顯微鏡。這種方法適用于測量Rz和Ry為 0.025～0.8微米的表面粗糙度。

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VDI3400、Ra、Rmax對照表

在國內(nèi)實際生產(chǎn)中多用Ra指標(biāo)；日本常用Rmax指標(biāo)，相當(dāng)于Rz指標(biāo)；歐美國家常用VDI3400標(biāo)準(zhǔn)來標(biāo)示表面粗糙度，做歐洲模具訂單的工廠，經(jīng)常會用到VDI指標(biāo)，比如常聽到客戶說“這個產(chǎn)品的表面按VDI30做”。

VDI3400表面與常用標(biāo)準(zhǔn)Ra有著對應(yīng)關(guān)系，不少人經(jīng)常要去查資料找對應(yīng)的值，下面這份表格很全，推薦收藏。

VDI3400 標(biāo)準(zhǔn)與Ra 對照表：

Ra 與Rmax 對照表：

表面粗糙度對零件的影響主要表現(xiàn)

1）影響耐磨性 表面越粗糙，配合表面間的有效接觸面積越小，壓強越大，摩擦阻力越大，磨損就越快。 ? 2）影響配合的穩(wěn)定性 對間隙配合來說，表面越粗糙，就越易磨損，使工作過程中間隙逐漸增大；對過盈配合來說，由于裝配時將微觀凸峰擠平，減小了實際有效過盈，降低了連接強度。 ? 3）影響疲勞強度 粗糙零件的表面存在較大的波谷，它們像尖角缺口和裂紋一樣，對應(yīng)力集中很敏感，從而影響零件的疲勞強度。 ? 4）影響耐腐蝕性 粗糙的零件表面，易使腐蝕性氣體或液體通過表面的微觀凹谷滲入到金屬內(nèi)層，造成表面腐蝕。 ? 5）影響密封性 粗糙的表面之間無法嚴(yán)密地貼合，氣體或液體通過接觸面間的縫隙滲漏。 ? 6）影響接觸剛度 接觸剛度是零件結(jié)合面在外力作用下，抵抗接觸變形的能力。機器的剛度在很大程度上取決于各零件之間的接觸剛度。 ? 7）影響測量精度 零件被測表面和測量工具測量面的表面粗糙度都會直接影響測量的精度，尤其是在精密測量時。 ?

此外，表面粗糙度對零件的鍍涂層、導(dǎo)熱性和接觸電阻、反射能力和輻射性能、液體和氣體流動的阻力、導(dǎo)體表面電流的流通等都會有不同程度的影響。

編輯：黃飛

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