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干貨分享|一文了解粗糙度測量

發布時間：2022/3/17 16:51:34

表面粗糙度(Surface roughness)是指材料表面的微小表面起伏（波峰、波谷）的不平度。早在1920-1930年間，德國的一些研究人員就開始了對表面粗糙度的研究。研究表明，材料的表面特性對機械性能有很大的影響，而隨著機械零部件的性能要求和加工工藝的提升，零部件表面的粗糙度情況也變得尤其重要。

粗糙度的形成？

如果你仔細觀察機床加工零件的過程，你會注意到零件的表面在刀片和機床的作用下，表面呈現出一種復雜的形狀，它大多數情況下是由一系列不同高度、深度和間距的波峰波谷組成。這些波峰波谷非常微小，通常高度差只有十幾納米至幾微米。粗糙度的大小主要是由于刀具的形狀、進給速度、以及轉速造成的。另外，由于機床在運行過程中會產生周期性的震動，則會在產品表面形成波長稍大的周期性紋理，也就是我們通常說的波紋度。

粗糙度的測量方式？

粗糙度由于是非常微觀的參數，因此早期的測量比較困難，在粗糙度要求不高的場合，通常可以通過目測或者觸摸等方式，或者與標準粗糙度樣本比對的來定性的評估粗糙度等級，而定量分析早期主要是采用光切顯微鏡進行測量，但是隨著測量技術的升級，這種方式逐漸被替代，現在我們的測量方法是針描法-接觸式或者光學-非接觸兩種主要手段。

針描法，顧名思義就是通過一根針尖形狀和角度精確固定的細針緩慢劃過被測表面，高精密的傳感器記錄針尖的起伏移動軌跡，然后就可以得到被測表面的微觀輪廓，從而進行粗糙度的評估。為了增加使用壽命，針尖的材質通常為金剛石。

粗糙度的評估？

粗糙度參數有別于一些常見的長度測量，它并不是直接測得結果，而是通過對材料表面的輪廓曲線進行分析和評估，最終得到我們所需要的粗糙度數值。

當然早期的粗糙度評估標準并不統一，每個國家和企業都有自己的一套標準，為了便于相互交流，國際標準化組織ISO制定了的粗糙度標準以及統一了粗糙度參數的計算方式。

常用的粗糙度參數及計算方式如下：

粗糙度平均值 Ra - 輪廓縱坐標絕對值的算術平均值

均方根粗糙度Rq - 粗糙度輪廓縱坐標均方根平均值

平均粗糙度深度 Rz - 單個粗糙度深度 Rzi 在連續的采樣長度上的算術平均值

最大粗糙度深度Rmax - Rmax 是在整個評價長度內最大的單個粗糙度深度

輪廓元素平均間距 RSm - 粗糙度輪廓元素之間間距的算術平均值

核心粗糙度深度 Rk - 粗糙度核心輪廓的深度

最小波峰高度 Rpk - 由粗糙度核心輪廓產生的平均波峰高度

最小波谷深度 Rvk - 由粗糙度核心輪廓產生的平均波谷深度

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