表面粗糙度特征的取样和评定长度

6.2.1.1　轮廓滤波器

滤波器是除去某些波长成分而保留所需表面成分的处理方法。轮廓滤波器能将表面轮廓分离成长波成分和短波成分，它们所能抑制的波长称为截止波长。从短波截止波长至长波截止波长这两个极限值之间的波长范围称为传输带。轮廓滤波器有λs、λc和λf三种。λs滤波器是确定粗糙度与比它更短的波的成分之间相交界限的滤波器；λc滤波器是确定粗糙度与波纹度成分之间相交界限的滤波器；λf滤波器是确定存在于表面上的波纹度与比它更长的波的成分之间相交界限的滤波器。三种滤波器的传输特性相同，但截止波长不同。

对表面轮廓采用轮廓滤波器λs抑制短波后得到的总的轮廓，称为原始轮廓。对原始轮廓采用λc滤波器抑制长波成分以后形成的轮廓，称为粗糙度轮廓。对原始轮廓连续采用λf和λc两个滤波器分别抑制长波成分和短波成分以后形成的轮廓，称为波纹度轮廓。粗糙度轮廓和波纹度轮廓均是经过人为修正的轮廓，粗糙度轮廓是评定粗糙度轮廓参数（R参数）的基础，波纹度轮廓是评定波纹度轮廓参数（W参数）的基础。本章只讨论粗糙度轮廓参数，波纹度轮廓参数有关内容可参考相关书籍及标准。

使用接触（触针）式仪器测量表面粗糙度轮廓时，其传输带是λs～λc的波长范围。长波滤波器的截止波长λc等于取样长度lr。

评定表面粗糙度时，需要规定取样长度和评定长度等技术参数，以限制和减弱表面波纹度和表面不均匀性对表面粗糙度测量结果的影响。

6.2.1.2　取样长度lr

取样长度是在X轴方向（与轮廓总的走向一致）判别被评定轮廓不规则特征的长度，用符号lr表示，如图6.3所示。评定粗糙度轮廓的取样长度lr在数值上与轮廓滤波器λc的截止波长相等。取样长度值与表面粗糙度的评定参数有关，在取样长度范围内，一般应包含5个以上的轮廓峰和轮廓谷。取样长度是为了抑制或减弱表面波纹度、排除宏观形状误差对表面粗糙度轮廓测量结构的影响。表面越粗糙，则取样长度lr就应越大。

6.2.1.3　评定长度ln

评定长度是用于判别被评定轮廓的X轴方向上的长度，用符号ln表示，如图6.3所示。评定长度包含一个或几个连续的取样长度。评定长度更合理地反映整个粗糙度轮廓的特性。

图6.3　取样长度和评定长度

由于零件表面微小峰、谷的不均匀性，评定长度更客观合理地反映表面粗糙度特征。标准的评定长度为连续的5个取样长度（即ln＝5×lr）。取样长度和评定长度的标准值见表6.1。

表6.1　取样长度和评定长度标准值（摘自GB/T 1031—2009、GB/T 10610—2009）

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6.2.1.4　中线

中线是具有几何轮廓形状并划分轮廓的基准线，以中线为基础计算各种评定参数的数值。用轮廓滤波器λc抑制了长波轮廓成分相对应的中线，称为粗糙度轮廓中线。粗糙度轮廓中线是用以评定被测表面粗糙度参数数值的基准。中线有下列两种：

1.轮廓的最小二乘中线（m）

如图6.4所示，在取样长度范围内，使轮廓线上各点至该中线距离的平方和为最小，即：

图6.4　轮廓最小二乘中线平均中线

在轮廓图形上确定最小二乘中线的位置比较困难，在实际应用中可采用算术平均中线。

2.轮廓算术平均中线

轮廓算术平均中线是指在取样长度内，与轮廓走向一致，将实际轮廓分为上、下两部分，且使上、下两部分面积相等的线，如图6.5所示。

图6.5　轮廓算术平均中线