公差第4章 表面粗糙度及检测

第4 章 表面粗糙度及检测学习目的和要求 1掌握表面粗糙度的基本概念，了解其对机械零件使用功能的影响 2熟悉表面粗糙度评定参数的含义及应用场合。 3掌握表面粗糙度的标注方法和意义。 4初步掌握表面粗糙度的选用方法。5了解表面粗糙度常用的检测方法。 41概述411 表面粗糙度的概念在切削加工过程中，由于刀具和被加工表面间的相对运动轨迹（即刀痕）、刀具和被加工 表面间的摩擦、切削过程中切屑分离时表层金属材料的塑性变形以及工艺系统的高频振动等 原因，零件表面会出现许多间距较小的、凹凸不平的微小的峰、谷。这种零件被加工表面上的微观几何形状误差称为表面粗糙度 为了适应生产的发展，有利于国 际技术交流及对外贸易，我国参照ISO 标准，陆续发布了 GB/T35052000 产品几何技术规范 表面结构 轮廓 法 表面结构的术语、定义及参数 GB/T10311995 表面粗糙度 参数及 其数值、GB/T1311993机械制图 表面粗糙度符号、代号及其注法等 国家标准，取代原表面粗糙度国家标 准 GB350583 、 GB103183 、 GB13183。表面粗糙度不同于主要由机床、 夹具、刀具几何精度以及定位夹紧方 面的误差等因素引起的表面宏观几何 形状误差，也不同于主要由机床、刀具、工件的振动、发热、回转不平衡 等因素造成的介于宏观和微观几何形图 4-1 加工误差示意图状误差之间的表面波度。a）表面实际轮廓 b）表面粗糙度目前还没有划分这三种形状误差c）表面波度d）形状误差的统一标准，通常按波距或波距与波幅的比值来划分，如图4-1所示。波距入小于1mm的 属于表面粗糙度；波距入在110mm的属于表面波度；波距入大于10mm的属于形状误差。波距入与波幅h的比值小于40时属于表面粗糙度；比值在401000时属于表面波度；比值 大于 1000时属于形状误差。412 表面粗糙度对零件使用性能的影响表面粗糙度对零件使用性能的影响主要有以下几个方面：1对摩擦、磨损和接触变形的影响 表面的凹凸不平使两表面接触时实际接触面积 减小如图 4-2 所示，接触部分压力增加。滑动时，两面的凸峰相互搓削，产生了摩擦阻力， 造成了表面磨损。表面越粗糙，接触面积越小，压力越大，接触变形越大，摩擦阻力增大， 磨损也越快。2对配合性质的影响对于间隙配合，会因表面微观不平的峰尖在工作过程中很快磨掉 而使间隙增大；对于过盈配合，表面轮廓的峰顶在装配时被挤平，使有效过盈减小，降低连接强度；对于过渡配合，表面粗糙度使配合变松。3对疲劳强度的影响 承受疲劳载荷的零 件，其破坏多半是因为应力集中产生了疲劳裂纹 表面微观不平的凹痕越深，其底部曲率半径越小 则应力集中越严重，零件疲劳损坏的可能性越大 疲劳强度就越低。4对耐腐蚀性的影响 腐蚀介质在表面凹谷 聚集，不易清除，产生金属腐蚀。表面越粗糙， 凹谷越深，谷底越尖，零件抗腐蚀能力越差。此外，表面粗糙度对零件结合面的密封性能图 4-2 实际接触面、表面反射能力和外观质量等都有影响。为保证产品质量，提高零件的使用寿命，降低生产 成本，在设计零件时必须依据国家标准对其表面粗糙度提出合理的要求，即给出评定参数的 允许值，并在生产中对给定参数进行检测。42表面粗糙度的评定421 基本术语和定义1表面轮廓表面轮廓是指平面与实际表面相交所得的轮廓。按照相截方向的不同，它又可分为横 向表面轮廓和纵向表面轮廓。在评定或测量表面粗糙度时，除非特别指明，通常均指横向表 面轮廓，即与加工纹理方向垂直的截面上的轮廓，如图4-3 所示。2取样长度l r取样长度是指用于判别被评定轮廓的不规则 特征的一段长度，如图4-4 所示。规定取样长度 的目的在于限制和减弱表面波度对表面粗糙度 测量结果的影响。取样长度应与表面粗糙度的要 求相适应，见表4-1。取样长度过短，不能反映 表面粗糙度的实际情况；取样长度过长，表面粗 糙度的测量值又会把表面波度的成分包括进去。 在取样长度范围内，一般应包5 个以上的轮廓峰 和轮廓谷。3.评定长度l n评定长度是指用于判别被评定轮廓表面粗 糙度所必须的一段长度，如图4-4 所示。图 4 -3 实际轮廓1横向轮廓2平面3实际表面 4一加工纹理方向图 4-4 取样长度和评定长度由于零件各部分的表面粗糙度不一定均匀， 为了充分合理地反映表面的特性，通常取几个取样长度（测量后的算术平均值作为测量结果） 来评定表面粗糙度，一般l n =51 r。如被测表面均匀性较好，可选用小于51r的评定长度； 反之，可选用大于51r的评定长度。表4-1 取样长度与评定长度的选用值(摘自GB / T 1031 1995)R”/p mR”、Ry /p ml/mml (l =5l)/mm三 0.008 0.02J0.025 0.100.080.4三 0.02 0.10.10 0.500.251.25三0.12.00.50 10.00.84.0三 2.0 10.010.0 50.02.512.5三 10.0 80.050.0 3208.040.04基准线(也称中线)用以测量或评定表面粗糙度数值大小的一条参考线，基准线通常有以下两种1)轮廓最小二乘中线在取样长度范围内，实际被测轮廓线上的各点至一条假想线的距离的平方和为最小，即工Y2i =Min，这条假想线就是最小二乘中线，如图4-5a)中的of和o2o2所示。(2)轮廓算术平均中线在取样长度内，由一条假想线将实际轮廓分成上、下两部分，而且使上部分面积之和等于下部分面积之和，即迓F二工F。这条假想线就是轮廓iiI=1i=1算术平均中线，如图4-5b)中的O1O1和O2O2所示。图 4-5轮廓中线a)最小二乘中线b)算术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，在实际工作中可用算术平均中线代替 最小二乘中线。通常轮廓算术平均中线可用目测估计来确定。422 表面粗糙度的评定参数为了满足表面不同功能的要求，表面粗糙度国家标准(GB / T 1031 一 1995)从表面微观 几何形状的高度、间距和形状三个方面的特征，相应地规定了表面轮廓的高度特征参数、间 距特征参数和形状特征参数。1高度特征参数主参数(1) 轮廓算术平均偏差Ra 在取样长度内，被测表面轮廓上各点至基准线距离yi的 绝对值的平均值，如图 4-6 所示。用下式表示为Ra=1 J 0 (x) dx(4-1)1 0取样数。4-2)或近似为Ra= yini=1式中y(x表面轮廓上点到基准线的距离； yi表面轮廓上第i个点到基准线的距离; l 取样长度；轮廓算术平均偏差Ra,意为平均偏距的绝对值；Ra越大，表面越粗糙。Ra较全面地反 映表面粗糙度的高度特征，概念清楚，检测方便，为当前世界各国普遍采用。图 4-6轮廓算术平均偏差(2) 微观不平度十点高度Rz 在取样长度内，被测实际轮廓上5个最大轮廓峰高的平均值与5个最大轮廓谷深的平均值之和，如图4-7所示。用下式表示为Rz=5(工+工打i=14-3)i=1式中y .第i个最大轮廓峰高；piy .第i个最大轮廓谷深，谷深取成正值。vi微观不平度十点高度Rz,意为平均高度；Rz越大，表面越粗糙。Rz也是当前世界上 用得较多的一个参数。它的优点是易在光学仪器上测量，缺点是只考虑了峰顶和峰谷等有限 的几个点，传递的信息有一定的局限性。(3)轮廓最大高度 Ry在取样长度内，轮廓的峰顶线与轮廓谷底线之间的距离。用下式表示为Ry=|ypmax|+|yvmax|( 4-4)丿图 4-7高度特征参数1一轮廓峰顶线 2一轮廓谷底线 轮廓峰顶线和轮廓谷底线，分别指在取样长度l内，平行于基准线并通过轮廓最高点和 最低点的线，如图4-7 所示。轮廓最大高度Ry,意为最大高度。Ry虽只能说明在取样长度内轮廓上最突出的情况， 但测量极为方便，对某些不允许出现较深加工痕迹的表面更具实用意义。在评定表面粗糙度时，可在上述三个参数中选取。标准推荐优先选用Ra。 在GB/T35052000中，只规定了 Ra和Ry,取消了 Rz。但是，Ry是用Rz来表示的。 2间距特征、形状特征参数附加参数(1) 轮廓微观不平度的平均间距S在取样长度内，轮廓微观不平度间距S .的平均mmi值。所谓轮廓微观不平度间距S .，是指含有一个轮廓峰和相邻轮廓谷一段中线的长度，如 mi图 4-8 所示。用下式表示为Sm=1 工Smini=1(4-5)式中n轮廓微观不平度间距个数；S .第i个微观不平度间距。 mi图 4-8 轮廓间距参数（2）轮廓的单峰平均间距S在取样长度内，轮廓的单峰间距S.的算术平均值。所i谓轮廓单峰间距S .，是指两相邻轮廓单峰最高点在中线上的投影长度，如图4-8所示。用i下式表示为(4-6)S=-工 Sini=1式中 n轮廓单峰的个数；S.第i个轮廓单峰间距。i Sm和S能直观地反映加工痕迹的细密程度。（3）轮廓的支承长度率 tp 在取样长度内，一平行于基准线的线与轮廓相截所得到 p的各段截线长度b.（图4-8）之和与取样长度l之比。用下式表示为i=1工(4-7)i=1tp对应于不同的水平截距而给出的。tp能反映接触面积的大小。tp越大，表面的承载 能力及耐磨性越好。在三个附加评定参数中，S .和S是属于间距特征参数，tp属于形状特征参数。42 3 表面粗糙度国家标准表面粗糙度的评定参数值已经标准化，设计时应根据国家标准规定的参数值系列选 取。国家标准GB/T10311995对参数系列值的规定有基本系列和补充系列，要求优先选用 基本系列，见表4-2、表4-3、表4-4和表4-5。表4-2 轮廓算术平均偏差Ra的数值（单位：um）基本系列0. 012、0. 025、0. 05、0. 1、0. 2、0. 4、0. 8、1. 6、3. 2、6. 3、12. 5、 25、 50、 100补充系列0.008、0.010、 0. 016、0. 020、 0.032、 0。040、 0. 063、0.080、0.125、0.160、 0. 25、 0.32、 0. 50、0. 63、 1.00、 1. 25、 2.0、2. 5、4. 0、5. 0、8. 0、10. 0、16. 0、20、32、40、63、80表4-3微观不平度十点高度Rz和轮廓最大高度Ry的数值（单位：um）基本系列0. 025、0. 05、0. 1、0. 2、0. 4、0. 8、1. 6、3. 2、6. 3、12. 5、 25、 50、 100、 200、 400、 800、 1600补充系列0. 032、0. 040、0. 063、0. 080、0. 125、0. 160、0. 025、0. 032、0. 032、0. 050、0. 63、1. 00、1. 25、2. 0、2. 5、4. 0、5. 0、8. 0、10. 0、16. 0、 20、 32. 40、 63、 80、 125、 160、 250、 320、 500、 630、 1000、 1250表4-4轮廓微观不平度的平均间距Sm、轮廓的单峰平均间距S的数值（单位：mm）基本系列0. 006、 0. 0125、 0. 025、 0. 050、 0. 1、 0. 2、 0. 4、 0. 8、 1. 6、 3. 2、6. 3、 12. 5表4-5轮廓支承长度率tp的数值tp（%）F1015203040506070809043表面粗糙度的符号及标注的意义图样上给定的表面特征（符）号是对完成后表面的要求。GB/T1311993对表面粗糙度代（符）号及其标注作出了规定。431表面粗糙度符号表面粗糙度符号及其意义见表 4-6。表 4-6 表面粗糙度的符号y1势半挣号，農示疲面町用任何方准就得（包樹（駄轰面1、崗诽第 itOh当不加汪殂麗庫描敷值或有芫说时时，牧适用于商此代号标建荃聿苻砂佃一斑対表示丧廊品用去關材料的方搓就期 钢畑：車， 甜、需、站、列切.抛圮厲讪、咒割，咆吹花加工警71基卒押号抑一小园.握朮吉面晶州蘇盍除材料的万搓快再.，菊划：弟、 敢，丽用，坯轧.禅轧、翦車阳金尊或诉垦用于慄持压供应狀况的丟曲（也恭保持上他工申的壮此）/于在上述三林号的任边上均町加-m.用于标注有关娄数和心明庄上达2个特叶F均可加一小同，衷扃所书程面具粪用同的农强相楚厦432 表面粗糙度代号由表面度符号及其他表面特征要求的标注，组成了表面粗糙度的代号。表面特征各项规图 4-9 表面粗糙度参数的标注定在基本符号中注写的位置如图4-9所示。图中各符号表示：a表面粗糙度高度参数允许值（um）。b加工方法，渡涂或其他表面处理；c取样长度（mm）；d加工文理方向符号（见表4-7）；e加工余量（mm）；f表征间距或形状特征的参数。高度参数选用Ra时，可以省略其代号而只标注允许值。参数为Rz或Ry时，允许值 前必须注出相应的参数符号。如果取样长度按标准（表 4-1）选用时，则可省略标注。对其他 附加要求，如加工方法、加工纹理方向、加工余量等附加参数，可图根据需要确定是否标注。表 4 - 7 加工纹理方向符号433 表面粗糙度代（符）号在图样上的标注 表面粗糙度符号、代号一般注在可见轮廓线、尺寸界线或其延长线上，符号的尖端必须 从材料外指向被注表面，数字及符号的注写方向必须与尺寸数字方向一致。当零件大部分表 面具有相同的表面粗糙度要求时，对其中使用最多的一种符号，代号可以统一注在图样的右 上角，并加注“其余”两字。表面粗糙度代号示例如表4-8 所示。表 4 - 8 表面粗糙度高度特性参数标注示例用徘的由.比的JS皮尢许他冲3- 2pm用1-KM科力於粧阳的趣鹿.出的帕大允许tfi为3-弘仙用五公除创料方蒂获待的点向.化用戴丈址讦忻右1. 2Piii用上险材料片It获潜的我词，ft“的址丸丸怕n为& 2怦m民小朮许曲治1,丽皿JlJiiH方也馱讶博应血.脸的皿丸允i*值沟亂注跡用术左降材輯拆41试那的占直出的业大无许Wm& 的业大允许值为 3. Emhi.旺小ftn tftA Infill.川丈-麻甘料方茁竝咼肿靑mi. &的出的fiXft许航为吃讣叭表面粗糙度代（符）号标注示例如图4-10、4-11、4-12 所示。44 表面粗糙度的选用 零件表面粗糙度选择是否恰当，不仅影响产品的使用性能，而且也直接关系到零件的 加工工艺和制造成本。选择表面粗糙度的总原则是：首先满足使用性能要求，其次兼顾经济 性，即在满足使用要求的前提下，尽量选用较大的表面粗糙度参数值。1表面粗糙度参数的选择 在选择表面粗糙度评定参数时，应能够充分合理地反映表面微观几何形状的真实情况。空2图 4 - 11 表面粗糙度标注示例图 4 - 10 表面粗糙度代号注法图 4 - 12 中心孔、键槽（工作面）、圆角、倒角的表面粗糙度可简化标注示例 对大多数表面来说，给出高度特征评定参数即可反映被测表面粗糙度的特征。所以 GB T1031 1995规定，表面粗糙度参数应从高度特征参数Ra、Rz和Ry中选取。附加参数只 在高度特征参数不能满足表面功能要求时，才附加选用。评定参数Ra能够较客观地反映表面微观几何形状特征，且所用仪器的测量方法比较简 单，能连续测量，测量效率高。因此，在常用的参数值范围（Ra为0. 0256. 3um, Rz为 0.125u m）范围内，一般仅选用高度参数，且国标推荐优先选用Ra。当零件材料较软时， 不能选用Ra,因为Ra 一般采用触针测量，材料较软时易划伤零件表面，且测量不准确。评定参数Rz,仅考虑了峰顶和峰谷的几个点，故在反映微观几何形状特征方面不如Ra 全面。同时，Rz值测量结果因测量点的不同而有差异。但Rz值易于在光学仪器上测得，且 计算方便，因而是用得较多的参数。当零件表面过于粗糙（Ra6. 3um ）或太光滑（Ra204080160粗车、粗刨、粗 铣、钻、毛锉、锯断半成品粗加工过的表面，非配合的加 工表面，如轴端面、倒角、钻孔、齿轮和 带轮侧面、键槽底面、垫圈接触面等微见 刀痕10204080半光 表 面微见加工痕迹5102040车、刨、铣、镗、 钻、粗铰轴上不安装轴承、齿轮处的非配合表 面，紧固件的自由装配表面，轴和孔的退 刀槽等微见加工痕迹2.551020车、刨、铣、镗、磨、拉、粗刮、滚压半精加工表面，箱体、支架、盖面、 套筒等和其他零件结合而无配合要求的 表面，需要发蓝的表面等看不清 加工痕迹1.25 2.56.3 10车、刨、铣、镗、 磨、拉、舌U、压、铣 齿接近于精加工表面，箱体上安装轴承 的镗孔表面，齿轮的工作面光表面可辨加工 痕迹方向0.6 1.253.26.3车、镗、磨、拉、 舌U、精铰、磨齿、滚 压圆柱销、圆锥销、与滚动轴承配合的 表面，卧式车床导轨面，内、外花键定心 表面等微辨加工 痕迹方向0.3 0.631.63.2精铰、精镗、磨、舌U、滚压要求配合性质稳定的配合表面，工作 时受交变应力的重要零件，较高精度车床 的导轨面不可辨加工痕迹方向0.10.320.81.6精磨、研磨、超精加工精密机床主轴锥孔、顶尖圆锥面、发 动机曲轴、凸轮轴工作表面、高精度齿轮 齿面极 光 表 面暗光泽面0.00.160.40.8精磨、研磨、普通抛光精密机床主轴轴径表面，一般量规工 作表面，汽缸套内表面，活塞销表面等亮光泽面0.00.080.20.4超精磨、精抛光、 镜面磨削精密机床主轴轴径表面，滚动轴承的 滚珠，高压液压泵中柱塞和柱塞套配合表 面镜状光泽面0.010.040.050.2镜面W0.01W0.05镜面磨削、超精研高精度量仪、量块的工作表面，光学 仪器中的金属镜面表 4 - 10 表面粗糙度 Ra 的推荐选用值（单位： um）应用场合基本尺寸/mm经常装拆零件的配合表面公差等级W5050120120 500轴孔轴孔轴孔IT5W0.2W0.4W0.4W0.8W0.4W0.8IT6W0.4W0.8W0.8W1.6W0.8W1.6IT7W0.8W1.6W1.6IT8W0.8W1.6W1.6W3.2W1.6W3.2过盈配合压入装配IT5W0.2W0.4W0.4W0.8W0.4W0.8IT6 IT7W0.4W0.8W0.8W1.6W1.6IT8W0.8W1.6W1.6W3.2W3.2热装一W1.6W3.2W1.6W3.2W1.6W3.2滑动轴承 的配合表面公差等级轴孔IT6IT9W0.8W1.6IT10IT12W1.6W3.2液体湿 摩擦条件W0.4W0.8圆锥结合的工作面密封结合对中结合其他W0.4W1.6W6.3密封材料处 的孔、轴表面密圭寸形式速度（m s-15橡胶圈密封0.81.6 （抛光）0.40.8 （抛光）0.20.4 （抛光）毛毡密封0.81.6 （抛光）迷宫式3.2 6.3涂油槽式3.2 6.3精密定心零件的配合表面IT5 IT8径向跳动2.546101625轴W0.05W0.1W0.1W0.2W0.4W0.8孔W0.1W0.2W0.2W0.4W0.8W1.6V带和平带轮工作表面带轮直径/mm3151.63.26.3箱体分界面（减速箱）类型有垫片无垫片需要密封3.2 6.30.8 1.6不需要密封6.3 12.5经济加工方法及应用举例，轴和孔表面粗糙度参数推荐值，供选取用时参考。例题 4-1 判断下列每对配合（或工件）使用性能相同时，哪一个表面粗糙度要求高？为 什么？（1） e 50H7/f6 和 50H7/h6（2） 0 30h7 和 90h7（3） 0 40H7/e6 和0 40H7/r6（4） 0 60g6 和0 60G6解：（1） e 50H7/h6 要求高些，因为它是零间隙配合，对表面粗糙度比小间隙配合 e 50H7/f6 更敏感。(2) e 30h7要求高些，因为e 90h7尺寸较大，加工更困难，故应放松要求。(3) 0 40H7/r6要求高些，因为是过盈配合，为连接可靠、安全，应减少粗糙度，以避 免装配时将微观不平的峰、谷挤平而减少实际过盈量。(4) e 60g6 要求高些，因为精度等级相同时，孔比轴难加工。45表面粗糙度旧国家标准简介零件表面质量在旧国家标准中用表面光洁度表示，例 5、7。数值愈大，表面愈光 洁，表面粗糙度与表面光洁度的数值对照见表 4-11。46表面粗糙度的测量测量表面粗糙度参数值时，若图样上无特别注明测量方向，则应在尺寸最大的方向上测 量。通常就是在垂直于加工纹理方向的截面上测量。对无一定加工纹理方向的表面(如研磨、 电火花等加工表面)，应在几个不同的方向上测量，取最大值为测量结果。此外，应注意测 量时不要把表面缺陷(如气孔、划痕等)包含进去。表 4-11 表面粗糙度新旧国标对照( um)GB103168的等级代号RaRzGB103168的等级代号RaRz 140 80320 80. 320. 633. 2 220 40160 90. 160. 321. 6 310 2080 100. 080. 160. 8 45 1040 110. 040. 080. 4 52. 5520 120. 020. 080. 2 61. 252. 510 130. 010. 020. 1 70. 631. 256. 3 140. 010. 05表面粗糙度常用的检测方法有：比较法、光切法、干涉法、针触法、印模法。1比较法比较法是指将被测表面与已知高度特征参数值的粗糙度样板相比较，从而判断表面粗 糙度的一种检测方法。比较时，可用肉眼观察、手动触摸，也可借助显微镜、放大镜。所用粗糙度样板的材 料、形状及加工方法应尽可能与被测表面一致。比较法简单易行，适于在车间使用。缺点是评定结果的可靠性很大程度上取决于检测 人员的经验。比较法仅适用于评定表面粗糙度要求不高的工件。2光切法 光切法是指利用光切原理来测量表面粗糙度的一种方法。常用的测量仪器是光切显微 镜，又称双管显微镜，如图4-13所示。光切法的基本原理如图4-14 所示。光切显微镜由两个镜管组成，右为投射照明管，左 为观察管。两个镜管轴线成90。照明管中光源l发出的光线经过聚光镜2、光阑3及物镜 4 后，形成一束平行光带。这束平行光带以 45的倾角投射到被测表面。光带在粗糙不平的 波峰S和波谷S2处产生反射。S和S2经观察管的物镜4后分别成像于分划板5的和 S2。若被测表面微观不平度高度为h,轮廓峰、谷S1与S2在45截面上的距离为hi, S1 与S2之间的距离hj是hi经物镜后的放大像。若测得hj,便可求出表面微观不平度高度hohh=hl cos45 二 g cos 45(4-8)式中K物镜的放大倍数。图 4 - 13 双管显微镜1 一光源 2 一立柱 3 一锁紧螺钉 4 一微调手轮 5 一粗调手轮 6 一底座7 一工作台 8 一物镜组 9 一测微鼓轮 10 一目镜 11 一照相机插座图 4 - 14 光切显微镜测量原理l 一光源 2 一聚光镜 3 一光阑 4 一物镜 5 一分划板 6 一目镜测量时使目镜测微器中分划板上十字线的横线与波峰对准，记录下第一个读数，然后移 动十字线，使十字线的横线对准峰谷，记录下第二个读数。由于分划板十字线与分划板移动(4-9)(4-10)方向成45角，故两次读数的差值即为图中的H, H与hj的关系为h1=Hcos45H2K将式(5-9)代人式(5-8)得h= cos2 45 K1i=2K则 h=iH式中i使用不同放大倍数的物镜时鼓轮的分度值，它由仪器的说明书给定。光切显微镜主要用于测定Rz和Ry,测量范围一般为0. 8100um,光切显微镜也可用 于测量较规则表面(如车、铣、刨等)的S与Sm,不适于测量粗糙度要求较高的的表面及不 规则表面(如磨、研磨等)的Sm值。对大零件内表面,可用印模法复制被测表面成模型,然后再用光切法测量出表面粗糙度。3. 干涉法干涉法是指利用光学干涉原理来测量表面粗糙度的一种方法。常用仪器是干涉显微镜。图4-15是国产6JA型干涉显微镜外形图，其光学系统见图4-16。光源l发出的光线经 聚光镜 2 和反光镜 3 转向，通过光阑 4、5、聚光镜 6 投射到分光镜 7 上，通过分光镜 7 的 半透半反膜后分成两束。一束光透过分光镜7,经补偿镜8、物镜9射至被测表面P2,再由 P,反射经原光路返回，再经分光镜7反射向目镜14。另一束光经分光镜7反射，经滤光片 17、物镜10射至参考镜气，再由Pl反射回来，透过分光镜射向目镜14。两束光在目镜14 的焦平面上相遇叠加。由于被测表面粗糙不平，所以这两路光束相遇后形成与其相应的起伏 不平的干涉条纹，如图4-17所示。图 4-15 6JA 型干涉显微镜外形图1 一目镜2一测微鼓轮3一照相机6一手柄4、 5、 8、 13（背面）一手轮 7一光源9、 10、 11 一滚花轮12 一工作台图 4-166JA 型干涉显微镜光学系统图1 一光源 2、 6、 13 一聚光镜 3、 ll、 15 一反射镜4、5一光阑 7一分光镜 8一补偿镜14一目镜9、 10、 16一物镜12一折射镜17一滤光片利用测微目镜，测量干涉条纹的弯曲量（即其峰谷读数差）及两相邻条纹之间的距离（它 相当于半波长），即可算出相应的峰、谷高度差h。(4-11)I a九H =B 2式中 a 干涉条纹的弯曲量；b 相邻干涉条纹的间距九光波波长。图 4 - 17干涉条纹干涉法主要用于测量表面粗糙度的Rz和Ry值，其测量范围通常为0. 050. 8um , 干涉法不适于测量非规则表面（如磨、研磨等）的 Sm。.4.针触法 针触法是利用仪器的测针与被测表面相接触，并使测针沿被测表面轻轻滑动来测量表 面粗糙度的一种方法，又称轮廓法。电动轮廓仪就是针触法测定表面粗糙度的常用仪器。国产BCJ-2型电动轮廓仪外形如 图4-18，其测量的基本原理是：将被测工件l放在工作台6的定位块7上，调整工件（或驱 动箱4）的倾斜度，使工件被测表面平行于传感器3的滑行方向。调整传感器及触针2的高 度，使触针与被测表面适当接触。启动电动机，使传感器带动触针在工件被测表面滑行。由 于被测表面有微小的峰谷，使触针在滑行的同时还沿轮廓的垂直方向上下运动。触针的运动 情况实际上反映了被测表面轮廓的情况。将触针运动的微小变化通过传感器转换成电信号， 并经计算和处理，便可由指示表5直接显示出Ra的大小。针触法测量表面粗糙度的最大优点是能够直接读出表面粗糙度Ra的数值，此外它还 能测量平面、轴、孔和圆弧面等各种形状的表面粗糙度。但受触针接触测量的影响，针触法 测量表面粗糙度的范围为Ra=0. 015um。图4-18BCJ 一 2型电动轮廓仪l一被测工件2一触针3 一传感器4 一驱动箱5 一指示表 6 一工作台 7 一定位块5. 印模法印模法是指用塑性材料将被测表面印模下来，然后对印模表面进行测量。常用的印模材料有川蜡、石蜡和低熔点合金等。这些材料的强度和硬度都不高，故一 般不用针触法测量它。由于印模材料不可能填满谷底，且取下印模时往往使印模波峰削平 所以测得印模的Rz值比实际略有缩小。一般需根据实验修正。印模法适用于大尺寸零件的内表面，测量范围为Rz=0. 8330um。本章小结表面粗糙度是零件被加工表面上的微观几何形状误差。表面粗糙度会影响零件的使用性国标规定，表面粗糙度的评定参数有轮廓算术平均偏差Ra、微观不平度十点高度Rz、 和轮廓最大高度Ry，表面粗糙度评定参数的值已经标准化。国家标准对表面粗糙度代（符）号及其标注作了规定。表面粗糙度的选择原则是：满足使 用性能，兼顾经济性。选用表面粗糙度数值常用类比法。表面粗糙度的检测方法有比较法、光切法、干涉法、针描法等，常用比较法、光切法、 干涉法。习题四4-1 表面粗糙度对零件的使用性能有哪些影响?4-2 为什么要规定取样长度和评定长度?它们之间有什么关系?4-3 表面粗糙度国家标准中规定了哪些评定参数?哪些是主参数?它们各有什么特点?4-4 选择表面粗糙度时应考虑哪些原则?4-5在一般情况下，40H7和80H7相比，0 30H7/f6和30H7/s6相比，哪个应选 较小的表面粗糙度值？4-6 解释图4-19 所示零件上标出的各表面粗糙度要求的含义。图 4-20习题 4-6 图4-7 试判断图4-20 所示零件表面粗糙度标注是否有错，若有加以改正。图 4-19习题 4-5 图4-8 试将下列表面粗糙度要求标注在图4-21 上。（1）用去材料的方法获得表面a和b,要求表面粗糙度参数Ra的上限值为1. 6um；（2）用任何方法加工0 d和0 d圆柱面，要求表面粗糙度参数Rz的上限值为6. 3um, 下限值为 3. 2 um；图 4-21习题 4-7 图