表面粗糙度

　　評定加工過的材料表面由峰、谷和間距等構成的微觀幾何形狀誤差的物理量。常用評定參數可分為高度參數、間距參數和形狀參數(綜合參數)三個系列。
　　表面粗糙度，是指加工表面具有的較小間距和微小峰谷不平度。其兩波峰或兩波谷之間的距離（波距）很小（在1mm以下），用肉眼是難以區別的，因此它屬于微觀幾何形狀誤差。表面粗糙度越小，則表面越光滑。表面粗糙度的大小，對機械零件的使用性能有很大的影響，
　　發展概況
　　為研究表面粗糙度對零件性能的影響和度量表面微觀不平度的需要，從20年代末到30年代，德國、美國和英國等國的一些專家設計制作了輪廓記錄儀、輪廓儀，同時也產生出了光切式顯微鏡和干涉顯微鏡等用光學方法來測量表面微觀不平度的儀器，給從數值上定量評定表面粗糙度創造了條件。表面粗糙度儀
　　從30年代起，已對表面粗糙度定量評定參數進行了研究，如美國的Abbott就提出了用距表面輪廓峰頂的深度和支承長度率曲線來表征表面粗糙度。1936年出版了Schmaltz論述表面粗糙度的專著，對表面粗糙度的評定參數和數值的標準化提出了建議。但粗糙度評定參數及其數值的使用，真正成為一個被廣泛接受的標準還是從40年代各國相應的國家標準發布以后開始的。
　　首先是美國在1940年發布了ASA B46.1國家標準，之后又經過幾次修訂，成為現行標準ANSI/ASME B46.1-1988《表面結構表面粗糙度、表面波紋度和加工紋理》，該標準采用中線制，并將Ra作為主參數；接著前蘇聯在1945年發布了GOCT2789-1945《表面光潔度、表面微觀幾何形狀、分級和表示法》國家標準，而后經過了3次修訂成為GOCT2789-1973《表面粗糙度參數和特征》，該標準也采用中線制，并規定了包括輪廓均方根偏差即現在的Rq在內的6個評定參數及其相應的參數值。另外，其它工業發達國家的標準大多是在50年代制定的，如聯邦德國在1952年2月發布了DIN4760和DIN4762有關表面粗糙度的評定參數和術語等方面的標準等。
　　表面粗糙度相關最新我國國家標準為：GB/T131-2006產品幾何技術規范-技術文件中表面結構的表示方法；GB/T1031-2009 表面結構-輪廓法-表面粗糙度參數及其數值；GB/T3505-2009表面結構-輪廓法-術語定義及表面結構參數。
　　以上各國的國家標準中都采用了中線制作為表面粗糙度參數的計算制，具體參數千差萬別，但其定義的主要參數依然是Ra或Rq，這也是國際間交流使用最廣泛的一個參數。
　　形成原因
　　表面粗糙度形成的原因主要有：
　　1）加工過程中的刀痕；
　　2）切削分離時的塑性變形；
　　3）刀具與已加工表面間的摩擦；
　　4）工藝系統的高頻振動。
　　主要表現
　　主要表現在以下幾個方面：
　　1） 表面粗糙度影響零件的耐磨性。表面越粗糙，配合表面間的有效接觸面積越小，壓強越大，磨損就越快。
　　2） 表面粗糙度影響配合性質的穩定性。對間隙配合來說，表面越粗糙，就越易磨損，使工作過程中間隙逐漸增大；對過盈配合來說，由于裝配時將微觀凸峰擠平，減小了實際有效過盈，降低了聯結強度。
　　3） 表面粗糙度影響零件的疲勞強度。粗糙零件的表面存在較大的波谷，它們像尖角缺口和裂紋一樣，對應力集中很敏感，從而影響零件的疲勞強度。
　　4） 表面粗糙度影響零件的抗腐蝕性。粗糙的表面，易使腐蝕性氣體或液體通過表面的微觀凹谷滲入到金屬內層，造成表面腐蝕。
　　5） 表面粗糙度影響零件的密封性。粗糙的表面之間無法嚴密地貼合，氣體或液體通過接觸面間的縫隙滲漏。
　　6）表面粗糙度影響零件的接觸剛度。接觸剛度是零件結合面在外力作用下，抵抗接觸變形的能力。機器的剛度在很大程度上取決于各零件之間的接觸剛度。
　　7）影響零件的測量精度。零件被測表面和測量工具測量面的表面粗糙度都會直接影響測量的精度，尤其是在精密測量時。
　　此外，表面粗糙度對零件的鍍涂層、導熱性和接觸電阻、反射能力和輻射性能、液體和氣體流動的阻力、導體表面電流的流通等都會有不同程度的影響。
　　測量方法
　　比較法
　　將被測量表面與標有一定數值的粗糙度樣板比較來確定被測表 面粗糙度數值的方法。 比較時可以采用的方法: Ra > 1.6μm 時 目測 Ra1.6~Ra0.4μm 時用 放大鏡 Ra < 0.4μm 時用比較顯微鏡。
　　注：比較時要求樣板的加工方法，加工紋理，加工方向，材料與被測零件表面相同。
　　特點：該方法測量簡便，使用于車間現場測量，常用于中等或較粗糙表面的測量。
光切法
　　雙管顯微鏡測量表面粗糙度，可用作Ry與Rz參數評定，測量范圍0.5~50
　　應用原則
　　表面粗糙度對零件使用情況有很大影響。一般說來，表面粗糙度數值小，會提高配合質量，減少磨損，延長零件使用壽命，但零件的加工費用會增加。因此，要正確、合理地選用表面粗糙度數值。 在設計零件時，表面粗糙度數值的選擇，是根據零件在機器中的作用決定的。總的原則是：
　　在保證滿足技術要求的前提下，選用較大的表面粗糙度數值。具體選擇時，可以參考下述原則：
　　（1）工作表面比非工作表面的粗糙度數值小。
　　（2）摩擦表面比不摩擦表面的粗糙度數值小。摩擦表面的摩擦速度越高，所受的單位壓力越大，則應越高；滾動磨擦表面比滑動磨擦表面要求粗糙度數值小。
　　（3）對間隙配合，配合間隙越小，粗糙度數值應越小；對過盈配合，為保證連接強度的牢固可靠，
　　載荷越大，要求粗糙度數值越小。一般情況間隙配合比過盈配合粗糙度數值要小。
　　（4）配合表面的粗糙度應與其尺寸精度要求相當。配合性質相同時，零件尺寸越小，則應粗糙度數值越小；同一精度等級，小尺寸比大尺寸要粗糙度數值小，軸比孔要粗糙度數值小（特別是IT8～IT5的精度）。
　　（5）受周期性載荷的表面及可能會發生應力集中的內圓角、凹稽處粗糙度數值應較小。