表面粗糙度测量

出处：按学科分类—工业技术 企业管理出版社《计量专业工程师手册》第131页（2331字）

表面粗糙度是表面微观几何形状误差，它主要是由加工过程中刀具和工件表面间的摩擦、切屑分离时工件表面金属的塑性变形以及工艺系统中的高频振动等原因形成的。表面粗糙度可影响零、部件的使用性能，特别是对运转速度高，受冲击负载，装配精度与密封性要求严的零、部件，更不能忽视对表面粗糙度的要求。

为了正确、充分地描述表面轮廓微观几何特性的某些方面，定义了一些表面粗糙度评定参数：(1)与微观不平度有关的评定参数，包括轮廓算术平均偏差R_a、微观不平度十点高度R_z、轮廓最大高度R_y、轮廓均方根偏差R_q等；(2)与微观不平度间距有关的评定参数，包括轮廓微观不平度的平均间距S_m、轮廓的单峰平均间距S；(3)与微观不平度形状有关的评定参数，包括轮廓支承长度η_p、轮廓支承长度率t_p和轮廓支承长度率曲线t_p(C)。有关评定粗糙度时的取样长度与评定长度参见表3．3－1。有关R_a、R_z和R_y新旧标准数值概略对照关系列于表3．3－2和表3．3－3。

表3．3－1 取样长度与评定长度(l_n)

表3．3－2 R_a值 (μm)

注：表中▽表示旧国家标准GB1031－68中的光洁度等级。

表3．3－3 R_z和R_y的值 (μm)

注：表中▽表示旧国家标准GB1031－68中的光洁度等级。

表面粗糙度常用的测量方法是，在选定的截面内用仪器直接进行测量。

1．用光切显微镜测量R_z、R_y、S和S_m

如图3．3－12所示的是测量原理图。因物镜分辨力和景深的限制，光切显微镜一般可测R_z的范围为0．8～80μm，相当于旧国标▽₉～▽₃。如果物镜放大倍数为V，由测得的N值可得出阶梯H：

图3．3－12 光切显微镜原理

2．双光束干涉显微镜

这种测量方法是利用等厚干涉进行测量，通过测量出条纹的弯曲量a，可求得表面的凹下量h：

其测量原理如图3．3－13。

图3．3－13 干涉显微镜测量原理

干涉显微具有较高的分辨力，一般可测量的R_z值为0．025～0．8μm。

3．触针式轮廓仪

该方法利用金钢石触针在被测表面上移动，触针在垂直于表面方向产生上下移动，读出表面轮廓的算术平均偏差R_a，测量范围一般为0．01～5μm。

4．光学触针轮廓仪

使用中发现，机械触针式轮廓仪中接触性的测量还存在一些问题：触针尖端半径很小，易伤表面，不适于材料软的被测面或表面质量要求很高的工件。光学触针轮廓仪的原理类似于触针式轮廓仪，但属非接触，通常用光学元件(如凸透镜)形成光学触针。

此外，还有激光全息干涉法、激光散斑干涉法及激光光斑能量分布法等新方法均可用于表面粗糙度的测量。

【参考文献】：

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