從量測儀器上 , 我們多可獲得工件表面不規(guī)則狀況的放大結(jié)果 , 而此一結(jié)果 常被稱為 " 表面輪廓圖 "(surface profile) 。當(dāng)儀器的尖筆正沿著工件表面 進(jìn)行掃描時 , 其垂直方向的運(yùn)動乃可被放大而被繪制下來 , 且在同時 , 我們亦可直接自儀器上讀出在該處工件表面上的表面粗度算術(shù)平均值究竟為多少。

        在 1930 年以前 ,這完全是要憑觸覺來建立標(biāo)準(zhǔn)。檢驗(yàn)時必須使用一系列 具有不同粗度的試片 , 工廠人員在使用這些試片時 ,先用他的手指甲劃過標(biāo)準(zhǔn)的試片表面 , 然后再劃過他制造出來之工件的表面 , 當(dāng)感覺這兩個表面具有相 同的粗度時 ,則工件表面便被認(rèn)為足夠光滑了。在表面密封、滾珠軸承、齒 輪、凸輪或軸頸等應(yīng)用場合 , 表面光度對于設(shè)備的功能能否發(fā)揮影響很大 ,有人發(fā)現(xiàn) , 設(shè)備的性能與對數(shù)的表面光度值成線性的變化關(guān)系。

         也就是說 , 要使 性能提高一倍時, 平均的波峰到波谷的粗度值必須減低十倍。于是乎 , 對表面 粗糙度量化的要求也就產(chǎn)生了。


圖 1 表面輪廓包含了粗糙度曲線與波浪起伏的曲線

        表面輪廓斷面曲線中 ,包含了粗糙度曲線與波浪起伏的曲線 ( 圖 1), 一般 說來波浪起伏的曲線是屬于輪廓量測的范圍 , 其值遠(yuǎn)大于表面粗糙度之值 (有關(guān)輪廓量測請參閱第六章 ), 但也有將表面輪廓斷面兩種曲線分開或合并考慮 的作法 , 因此也就有了各種表面粗糙度之定義 , 如表1. 

        盡管各種表面粗糙度之定義有那么多 ,一般表面粗糙度之表示法只有下列 三種 :Ra( 中心線平均粗糙度 ) 、 Rymax( *大高度粗糙度 ) 、 Rtm (十點(diǎn)平均粗糙度 ), 現(xiàn)分述如下 :


圖 2 中心線平均粗糙度之測量長度 L

1. Ra : 中心線平均粗糙度
         若從加工面之粗糙曲線上 ,截取一段測量長度 L( 圖 2) , 并以該長度內(nèi) 粗糙深之中心線為 x 軸 , 取中心線之垂直線為 y 軸 , 則粗糙曲線可用 y= f(x) 表之。以中心線為基準(zhǔn)將下方曲線反折。然后計(jì)算中心線上方經(jīng)反折后之全部曲 線所涵蓋面積 , 再以測量長度除之。所得數(shù)值以μm 為單位 , 即為該加工面 測量長度范圍內(nèi)之中心線平均粗糙度值 , 其數(shù)學(xué)定義為：

中心線方向細(xì)分單位等間隔后取各分段點(diǎn)所對應(yīng)之 hi 值 , 利用下式可 得到 Ra 的近似 : ( 圖3)

圖 3 測量長度范圍內(nèi)之中心線平均粗糙度值 Ra 的近似

         中心線在表面具有曲度或形狀誤差時 ,則成曲線 , 粗糙度沿此曲線量取。 測量長度限于量具大小而無法涵蓋整個機(jī)件表面 , 因此 , 一次量取求得之 Ra只是表面某部分的中心線平均粗糙度 , 故應(yīng)在被測物表面多選幾個不同的位 置測量 , 將全部測得之 Ra取其算術(shù)平均值則為表面的中心線平均粗糙度。


圖 4 *大高度粗操度

2. Rymax : *大高度粗糙度 ( 圖 4)

           由表面曲線上截取基準(zhǔn)長度 L 做為測量長度 , 如圖所示 , 自該長度內(nèi)曲線之 *高點(diǎn)與*低點(diǎn) , 分別畫出與曲線平均線平行之線時 ,該二線之間距即為*大 粗糙度 , 也就是測量長度內(nèi)沿垂直方向量取*高點(diǎn)與*低點(diǎn)之距離。 Rymax 值以 μm 為單位 ,并在數(shù)值后加上小寫字母 s 以區(qū)分 Rymax 值。若由粗糙曲 在線截取基準(zhǔn)長度 L 做為測量長度 , 則量測之值亦稱為*大高度粗糙度, 但符 號改為 Rt , 使用時須注意。


圖 5 Rtm : 十點(diǎn)平均粗糙度

3. Rtm : 十點(diǎn)平均粗糙度 ( 圖 5)
         由表面曲線上截取基準(zhǔn)長度 L做為測量長度 , 求出第三高波峰與第三深波谷 , 分別畫出二條并行線 , 兩并行線間距即為十點(diǎn)平均粗糙度值 Rz 其值以 μm 為單位, 并在數(shù)值后加上小寫字母 z 以區(qū)別另兩種粗糙度。 三種粗糙度數(shù)值間之關(guān)系約為 :4 Ra ? Rymax ? Rt

中美表面粗糙度對照表