带你一文了解粗糙度测量

01什么是粗糙度？

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年间，德国的一些研究人员就开始了对表面粗糙度的研究。研究表明，材料的表面特性对机械性能有很大的影响，而随着机械零部件的性能要求和加工工艺的提升，零部件表面的粗糙度情况也变得尤其重要。 

02 粗糙度的形成

如果你仔细观察机床加工零件的过程，你会注意到零件的表面在刀片和机床的作用下，表面呈现出一种复杂的形状，它大多数情况下是由一系列不同高度、深度和间距的波峰波谷组成。这些波峰波谷非常微小，通常高度差只有十几纳米至几微米。粗糙度的大小主要是由于刀具的形状、进给速度、以及转速造成的。另外，由于机床在运行过程中会产生周期性的震动，则会在产品表面形成波长稍大的周期性纹理，也就是我们通常说的波纹度。 

03 粗糙度的测量方式？

粗糙度由于是非常微观的参数，因此早期的测量比较困难，在粗糙度要求不高的场合，通常可以通过目测或者触摸等方式，或者与标准粗糙度样本比对的来定性的评估粗糙度等级，而定量分析早期主要是采用光切显微镜进行测量，但是随着测量技术的升级，这种方式逐渐被替代，现在我们最普遍的测量方法是针描法-接触式或者光学-非接触两种主要手段。

针描法，顾名思义就是通过一根针尖形状和角度精确固定的细针缓慢划过被测表面，高精密的传感器记录针尖的起伏移动轨迹，然后就可以得到被测表面的微观轮廓，从而进行粗糙度的评估。为了增加使用寿命，针尖的材质通常为金刚石。

04粗糙度的评估？

粗糙度参数有别于一些常见的长度测量，它并不是直接测得结果，而是通过对材料表面的轮廓曲线进行分析和评估，最终得到我们所需要的粗糙度数值。

当然早期的粗糙度评估标准并不统一，每个国家和企业都有自己的一套标准，为了便于相互交流，国际标准化组织ISO制定了国际公认的粗糙度标准以及统一了粗糙度参数的计算方式。

常用的粗糙度参数及计算方式如下：

粗糙度平均值 Ra  - 轮廓纵坐标绝对值的算术平均值

均方根粗糙度Rq - 粗糙度轮廓纵坐标均方根平均值 

平均粗糙度深度 Rz  -  单个粗糙度深度 Rzi 在连续的采样 长度上的算术平均值

最大粗糙度深度Rmax  - Rmax 是在整个评价长度内最大的单个粗糙度深度

轮廓元素平均间距 RSm - 粗糙度轮廓元素之间间距的 算术平均值

核心粗糙度深度 Rk - 粗糙度核心轮廓的深度 

最小波峰高度 Rpk - 由粗糙度核心轮廓产生的平均波峰高度 

最小波谷深度 Rvk - 由粗糙度核心轮廓产生的平均波谷深度

05台式粗糙度仪

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