表面粗糙度的检测及优化方法

一、表面粗糙度的概念

在零件加工表面存在几何形状误差，其中一种是由较小间距和微小峰谷形成的微观几何形状误差，即表面粗糙度。表面粗糙度值越小，零件表面越光洁。

零件加工表面形成的几何形状误差除表面粗糙度外，还有形状误差（宏观几何形状误差）和表面波度，如图1-81所示。通常，按相邻两波峰或两波谷的波距来划分，波距大于10mm的属于形状误差；波距小于1mm的属于表面粗糙度；波距介于1～10mm之间的属于表面波度。

图1－81　零件表面的几何形状误差

二、表面粗糙度的评定参数

表面粗糙度的评定参数分成三类：

1.高度特性参数

用以表示微观轮廓表面波峰和波谷高度特性的一组粗糙度参数，如轮廓算术平均偏差Ra、微观不平度十点高度Rz、轮廓最大高度Ry等。

2.间距对数

用以表示微观轮廓表面间距特性的一组粗糙度参数，如轮廓的单峰平均间距S、轮廓微观不平度的平均间距Sm、轮廓峰的密度D等。

3.形状特性参数

用以表示微观表面几何形状的一组参数，如轮廓支承长度率tp、轮廓的偏斜度Sk、轮廓的均方根斜率Δq。

三、表面粗糙度的标注

1.表面粗糙度的基本符号

表面粗糙度的基本符号是由两条不等长且与被标注表面投影轮廓线成60°，左、右倾斜的细实线组成的。

图样上所标注的表面粗糙度符号、代号是该表面完工后的要求。有关表面粗糙度的各项规定应按功能要求给定。若仅需加工（采用去除材料的方法或不去除材料的方法）但对表面粗糙度的其他规定没有要求时，允许只注表面粗糙度符号。

2.表面粗糙度完整图形符号的组成

（1）当需要表示的加工表面对表面特征的其他规定有要求时，应在表面粗糙度符号的相应位置注上若干必要项目的表面特征规定。表面特征的各项规定在符号中的注写位置如图1-82所示。

图1－82　表面粗糙度的代（符）号标注位置

a——注写表面结构的单一要求；

b——注写多个表面要求；

c——注写加工方法；

d——注写表面纹理方向；

e——加工余量（mm）。

（2）表面粗糙度的其他要求标注如图1-83所示。

图1－83　表面粗糙度的其他要求标注(https://www.xing528.com)

四、表面粗糙度的测量

1.比较样块

采用特定合金材料和加工方法，具有不同的表面粗糙度参数值，通过触觉和视觉与同其表征的材质和加工方法相同的被测件表面作比较，以确定被测件表面粗糙度的直接比较测量器具。

2.比较法

比较法是将被测零件表面与粗糙度样板直接进行比较的一种测量方法。它可以通过视觉、触觉或借助放大镜、比较显微镜，估计出表面粗糙度的值。这种方法多用于车间，评定一些表面粗糙度参数值较大的表面。精度较差，只能做定性分析比较。

3.光切法

光切法是利用光切原理，即光的反射原理测量表面粗糙度的一种方法。常用的仪器是光切显微镜（双管显微镜），该仪器适宜测量车、铣、刨或其他类似加工方法所加工的零件平面或外圆表面。光切法主要用来测量粗糙度参数Rz的值，其测量范围为0.8～50μm。

4.电动轮廓仪

图1-84所示的电动轮廓仪是一种用感触法测量表面粗糙度的仪器。测量时仪器触针尖端在被测表面上垂直于加工纹理方向的截面上，做水平移动测量，从指示仪表直接得出一个测量行程Ra值，这是Ra值测量最常用的方法。或者用仪器的记录装置，描绘粗糙度轮廓曲线的放大图，再计算Ra或Rz值，此类仪器适于在计量室应用。但便携式电动轮廓仪可在生产现场使用，其测量范围一般为Ra0.025～6.3μm，Rz0.1～25μm。

用电动轮廓仪检测连杆轴径表面粗糙度的步骤为：

（1）将曲轴放入电动轮廓仪工作台面的V形槽内。

（2）因连杆轴颈的表面粗糙度值应选用Ra1.6μm，所以根据国标规定，选择取样长度为0.8mm。

（3）用圆弧导头触针的中点与连杆轴颈母线接触。

（4）使圆弧导头触针在0.8mm的取样长度范围内水平移动测量。

（5）按仪器指示表直接读取被测表面的Ra数值或用仪器的记录装置，描绘粗糙度轮廓曲线的放大图，再计算出Ra。检测时，应在被测表面的3个以上不同部位水平移动测量，取其平均值作为最终测量结果。若不同部位的Ra值差别很大，则应补测若干部位取其平均值，或分别给出各部位的Ra值。

图1－84　电动轮廓仪检测表面粗糙度

1—被测工件；2—触针；3—传感器；4—驱动箱；5—指示表；6—工作台；7—定位块