表面粗糙度教学课件图片

表面粗糙度教学课件什么是表面粗糙度表面粗糙度是指在加工表面上以一定的取样长度范围内所测得的微观几何形状偏差它是机械零件表面质量的重要指标之一，表征了表面的微观不平度表面粗糙度与表面波纹度和表面形状误差是有区别的表面粗糙度微观尺度的表面不平度，通常在微米级别•表面波纹度介于粗糙度和形状误差之间的中观不平度•形状误差宏观尺度的几何形状偏差，如圆度、直线度等•在实际工程中，表面粗糙度对零件的配合精度、密封性能、疲劳强度等都有重要影响表面粗糙度的形成原因切削加工因素材料因素切削刀具的几何形状、切削用量、刃口形状工件材料的硬度、塑性、韧性等性能会影响等直接决定了工件表面的微观形貌刀具的切削过程，从而影响表面粗糙度不同材料振动、磨损也会影响表面粗糙度在相同加工条件下可能产生不同的表面质量工艺因素不同的加工方法（如车削、铣削、磨削、抛光等）会形成不同的表面纹理特征和粗糙度值加工参数如进给量、切削速度等也会影响表面粗糙度表面形貌示意表面形貌是指工件表面微观几何特征的总体描述不同的加工方法会产生不同的表面形貌特征，这些特征通常可以通过表面粗糙度轮廓曲线来表示表面形貌的关键特征包括峰谷分布表面上高点和低点的空间分布情况•方向性表面纹理是否具有明显的方向性特征•周期性表面微观特征是否具有重复出现的规律•随机性表面微观特征的不规则程度•通过对表面形貌的研究，可以分析加工工艺的稳定性、预测零件的功能性能，以及评估表面处理的效果上图展示了典型的表面粗糙度轮廓曲线这种曲线是使用表面粗糙度测量仪对工件表面进行扫描得到的，反映了表面在微观尺度上的起伏变化实际轮廓与理想轮廓对比理想轮廓理想轮廓是指工件表面的设计轮廓，具有完美的几何形状，如直线、圆弧等在工程图纸中标注的尺寸和形状就是理想轮廓的描述完全符合设计要求•没有任何几何偏差•表面光滑无瑕疵•实际轮廓实际轮廓是指工件加工后的真实表面轮廓，它与理想轮廓存在偏差，包含各种误差和粗糙度包含宏观形状误差•包含波纹度误差•包含微观粗糙度•具有随机性特征•误差来源分析机床误差包括机床的几何精度、运动精度、变形和振动等机床的导轨不平直、主轴跳动等都会导致加工表面出现误差工艺系统误差包括刀具磨损、刀具安装误差、夹具误差、工件变形等这些因素会直接影响到加工表面的实际轮廓材料因素工件材料的不均匀性、内部应力、硬度分布不均等会导致加工过程中出现不均匀变形，影响实际轮廓环境因素评定长度与取样长度评定长度（）取样长度（）L l评定长度是指用于确定被评表面特征的一段取样长度是评定表面粗糙度时的基本长度单长度它通常包含多个取样长度，是表面粗位，是计算粗糙度参数的基准长度取样长糙度参数计算的基础在实际测量中，评定度的选择应考虑表面的周期性特征，使其能长度的选择应考虑表面特征的典型性和代表够包含足够多的表面微观特征性常用的取样长度有根据国家标准规定，评定长度通常为用于极精细表面•

0.08mm对于周期性表面评定长度וL=5用于精细表面•

0.25mm取样长度l最常用的取样长度•

0.8mm对于非周期性表面可根据具体情况确•用于较粗糙表面•

2.5mm定，但应保证测量的代表性用于很粗糙的表面•8mm评定长度过短可能无法反映表面的整体特征，而评定长度过长则可能增加测量时间和难度在上图中，表示单个取样长度，表示总评定长度，通常图中还显示了取样长度内的轮l LL=5l廓元素，这些元素是计算各种粗糙度参数的基础正确选择取样长度和评定长度对于获得准确的粗糙度测量结果至关重要表面粗糙度参数概览振幅参数描述轮廓高度特征的参数，是最常用的粗糙度参数类型算术平均偏差，最常用的粗糙度参数•Ra轮廓最大高度，十点高度的平均值1•Rz均方根偏差，对峰谷更敏感•Rq轮廓总高度，最高峰到最低谷的距离•Rt最大轮廓峰高•Rp最大轮廓谷深•Rv间距参数描述轮廓在水平方向上特征的参数2轮廓元素宽度的平均值•RSm每厘米轮廓峰数•RPc轮廓峰的平均间距•PSm混合参数同时考虑轮廓的高度和间距特征的参数3轮廓偏斜度，描述分布的不对称性•Rsk轮廓峰度，描述分布的陡峭程度•Rku轮廓均方根斜率•RΔq功能参数与表面功能性能相关的参数材料率，特定高度处的材料比例4•Rmr轮廓截面高度差•Rdc减小的峰高，与早期磨损相关•Rpk减小的谷深，与润滑油保持能力相关•Rvk表面粗糙度参数的选择应根据零件的功能要求和使用条件确定不同的参数反映表面特征的不同方面，综合使用多种参数可以更全面地评价表面质量在工程图纸上，通常只标注最重要的个参数，如或1-2Ra Rz算术平均偏差定义Ra算术平均偏差是表面粗糙度最常用的评定参数，它表示在取样长度内轮廓偏差绝对值的算术平均值反映了表面轮廓高度的平均偏离程Ra Ra度，是一种统计平均值的数学定义为Ra其中是取样长度•l是轮廓偏差，即实际轮廓与中心线之间的距离•yx表示偏差的绝对值•|yx|在实际测量中，通常使用离散采样点计算Ra具有良好的统计稳定性，对异常峰谷不敏感，能较好地反映表面的平均粗糙度水平Ra最大轮廓高度介绍Rz最大轮廓高度是表面粗糙度的另一个重要参数，它反映了表面轮廓在垂直方向Rz上的最大变化范围相比，对表面的极端特征（如最高峰和最低谷）更为敏Ra Rz感根据国际标准，的定义为在取样长度内，轮廓最高点到最低点的ISO4287Rz垂直距离在某些标准中，也被定义为五个取样长度内的最大轮廓高度的平均值，即Rz上图展示了的测量原理在每个取样长度内，找出最高峰和最低谷，计算它们Rz其中之间的垂直距离，然后取五个取样长度的平均值作为Rz是第个取样长度内的最大峰高•Rp_i i的特点Rz是第个取样长度内的最大谷深•Rv_i i对表面极端特征敏感，能反映表面的最大波动•适用于评价密封、配合等功能表面•对异常峰谷较敏感，测量的重复性较差•Ra能更好地反映表面对接触、磨损的影响•在工程应用中，常用于评价需要良好密封性能的表面，或者对表面峰谷高度有Rz严格限制的场合取样长度（）说明RSmRSm是表面粗糙度的间距参数，表示轮廓元素的平均宽度它反映了表面轮廓在水平方向上的特征，对于理解表面的周期性结构和加工纹理非常重要根据国际标准ISO4287，RSm的定义为在取样长度内，轮廓元素宽度的平均值其中•m是取样长度内轮廓元素的数量•X_{si}是第i个轮廓元素的宽度轮廓元素定义为从一个轮廓峰到下一个轮廓峰之间的部分，或者从一个轮廓谷到下一个轮廓谷之间的部分其他常用表面参数12材料率曲线（曲线）轮廓偏斜度（）和峰度（）Abbott-Firestone Rsk Rku材料率曲线是表示轮廓在不同高度处材料比例的累积分布这两个参数描述了轮廓高度分布的统计特性曲线它反映了表面从最高峰到最低谷的材料分布情况，（偏斜度）表示轮廓高度分布的不对称性•Rsk对预测表面的磨损行为和润滑特性非常有用表示分布偏向峰多谷少，表示分布偏向Rsk0Rsk0关键参数谷多峰少•Rmrc特定高度c处的材料率，表示该高度以上部•Rku（峰度）表示轮廓高度分布的陡峭程度分的材料所占的百分比Rku3表示分布比正态分布更陡峭，Rku3表示分布比正态分布更平缓核心粗糙度深度，表示表面的工作部分•Rk这些参数对于区分不同加工方法产生的表面特征非常有用减小的峰高，表示早期磨损部分•Rpk减小的谷深，表示润滑油保持能力•Rvk3三维表面参数（参数）S随着测量技术的发展，三维表面参数越来越受到重视这些参数考虑了表面的面积特征，而不仅仅是线性轮廓面积算术平均高度，是的三维扩展•Sa Ra面积均方根高度，是的三维扩展•Sq Rq面积最大高度，是的三维扩展•Sz Rz、面积偏斜度和峰度，是和的三维扩展•Ssk SkuRskRku三维参数能更全面地反映表面的实际特征，特别适用于各向异性表面的评价上图展示了典型的材料率曲线（曲线）横轴表示材料率（从到），纵轴表示轮廓高度曲线的形状Abbott-Firestone0%100%反映了表面材料分布的特点，对于预测表面的磨损行为和功能性能非常有用粗糙度对零件性能的影响密封性能摩擦性能表面粗糙度直接影响密封面的接触质量和密封表面粗糙度影响接触面积和实际接触压力，从效果过高的粗糙度会导致密封不严，而过低而影响摩擦系数和磨损率不同的摩擦条件需的粗糙度可能导致密封面过度吸附，增加拆卸要不同的表面粗糙度难度干摩擦较粗糙表面可减少粘着•静密封通常要求边界润滑需要适当粗糙度形成油池•Ra=

0.8~

1.6μm•动密封通常要求流体润滑要求较低粗糙度减少阻力•Ra=

0.2~

0.4μm•磨损特性疲劳强度表面粗糙度影响零件的磨合过程和稳定磨损阶表面粗糙度会形成微小缺口，成为应力集中源段的磨损率合理的表面粗糙度可延长零件寿和疲劳裂纹的起始点，影响零件的疲劳寿命命高应力部位要求低粗糙度•初期磨损表面峰值被磨平的过程•研究表明粗糙度每降低一级，疲劳寿命可•稳定磨损与表面材料和粗糙度相关•提高15%~20%加速磨损粗糙度变化是失效前兆•上图显示了由于表面粗糙度不合适导致的零件失效显微照片可以看到，表面的微观缺陷如何发展成更大的裂纹，最终导致零件失效合理控制表面粗糙度对于保证零件的使用性能和寿命至关重要国家标准与常用范围中国国家标准GB/T1031-2009《产品几何技术规范GPS表面结构轮廓法表面结构参数及其数值》规定了表面粗糙度参数的定义、计算方法和测量要求此标准与国际标准ISO4287保持一致标准规定的Ra值等级序列（单位μm）

0.

0120.

0250.

050.

10.

20.

40.

81.

63.

26.

312.52550100200在选择表面粗糙度时，应该优先使用上述标准等级值不同加工方法能达到的Ra值范围超精密加工（抛光、研磨）Ra

0.012~

0.1μm精密磨削Ra

0.1~

0.4μm一般磨削、精密车削Ra

0.4~

1.6μm一般车削、铣削Ra

1.6~

6.3μm粗加工（粗车、粗铣）Ra

6.3~25μm表面粗糙度的选用原则功能要求优先表面粗糙度的选择首先应满足零件的功能要求，如摩擦、密封、配合等不同功能表面需要不同的粗糙度值精密配合面低粗糙度，确保配合精度•滑动摩擦面适中粗糙度，有利于润滑•静摩擦面较高粗糙度，增加摩擦力•密封面低粗糙度，确保密封效果•装饰面低粗糙度，提高美观度•经济性与技术可行性平衡粗糙度要求越高，加工成本越高，应在满足功能的前提下选择经济合理的粗糙度值避免过高要求粗糙度每降低一级，成本可能增加•30%~50%考虑加工工艺能力选择常规工艺能达到的粗糙度范围•批量生产考虑稳定性选择能稳定保证的粗糙度值•考虑检测能力选择能有效检测的粗糙度范围•标准化与规范化应尽量使用标准推荐的值等级，避免使用非标准值，以便于加工和检测Ra优先选用标准等级值如、、等•

0.

81.

63.2μm同类产品保持一致便于生产组织和质量控制•遵循行业规范参考行业标准中的推荐值•考虑企业能力与企业加工设备和检测能力相匹配•上图展示了基于功能、材料和工艺的表面粗糙度选用比较图不同的应用场景需要不同的表面粗糙度值，合理选择粗糙度参数对于保证产品质量和控制生产成本都具有重要意义在实际工程中，应综合考虑多方面因素，选择最适合的表面粗糙度值粗糙度在图样上的标注方式根据国家标准《技术制图表面结构的表示法》，表面粗糙度在工程图样上有特定标注位置GB/T

131.1的标注方法正确的标注是确保零件加工质量的重要环节基本符号形式表面粗糙度符号应标注在视图中表示该表面的线上•基本符号由两条不等长直线组成，长边与被加工表面平行，短边与长边成°角符号的高度通60指向该表面的引出线上•常为3mm尺寸线的端点处•扩展符号形式标注方向基本符号适用于所有加工方法•符号的读法方向应与图样的主要文字方向一致，通常是从图样底边向上读带有水平延长线的符号表示必须去除材料的加工方法•特殊标注带有圆圈的符号表示不允许去除材料的加工方法•多个表面相同粗糙度可使用除注记外所有表面的标注方法•轮廓闭合表面可在轮廓线上任一位置标注•回转表面优先在轮廓线上标注•粗糙度代号与符号说明完整符号结构简化写法纹理方向符号在实际工程图中，通常使用简化的标注方式，只标注最重要的信息常见的简化写法包括只标注值•Ra Ra

3.2标注多个参数•Ra

3.2Rz16标注加工方法磨削•Ra

0.8标注纹理方向⊥•Ra

1.6简化写法应保证技术要求的明确性，避免歧义完整的表面粗糙度符号包括以下几个部分粗糙度参数值（如）•a Ra

3.2纹理方向符号表示加工表面的主要纹理方向加工方法、处理或涂层（如车削、磨削）•b⊥垂直于投影面内的符号标注线•加工纹理方向（如⊥、、、等）•c=X M平行于投影面内的符号标注线•=加工余量（用于留有加工余量的表面）•d交叉成任意角度•X其他粗糙度参数（如、等）•e RzRSm多向•M近似同心圆形•C近似径向•R在工程图样中正确使用表面粗糙度符号对于确保零件加工质量至关重要符号的完整性和准确性直接影响到加工人员对技术要求的理解，进而影响产品质量设计人员应熟练掌握表面粗糙度符号的标注规则，并根据零件的功能要求合理选择和标注表面粗糙度参数常见零件的粗糙度标注轴类零件粗糙度标注孔类零件粗糙度标注轴类零件的不同部位通常有不同的粗糙度要求•配合表面Ra

0.8~

3.2μm，取决于配合精度•轴肩定位面Ra

1.6~

3.2μm•密封部位Ra

0.4~

0.8μm•轴承座Ra

0.8~

1.6μm•键槽Ra

3.2~

6.3μm•非工作表面Ra

6.3~

12.5μm轴类零件的粗糙度标注应考虑其旋转特性和与其他零件的配合关系孔类零件的粗糙度标注要点•配合孔Ra

0.8~

3.2μm，取决于配合精度•定位孔Ra

1.6~

3.2μm•通孔Ra

3.2~

6.3μm•螺纹孔Ra

3.2~

6.3μm•密封孔Ra

0.8~

1.6μm平面零件粗糙度标注平面零件的粗糙度标注要点•定位基准面Ra

0.8~

1.6μm•密封面Ra

0.8~

1.6μm•装配面Ra

3.2~

6.3μm•自由表面Ra

6.3~

12.5μm不同部位粗糙度要求举例中心孔键槽倒角中心孔主要用于加工和检测时的定位，通常要求键槽是传递扭矩的重要部位，通常要求倒角主要用于防止伤人和便于装配，通常要求键槽底面装配引导倒角•Ra

3.2~

6.3μm•Ra

1.6~

3.2μm精密工件•Ra

0.8~

1.6μm键槽侧面（精密传动可要求更一般倒角•Ra

3.2μm•Ra

6.3μm一般工件低）•Ra

3.2μm重要装配部位的倒角粗糙度应适当降低，以减少中心孔的粗糙度直接影响加工精度和检测准确性键槽粗糙度过高会导致应力集中，降低疲劳强度装配损伤对于连续表面的粗糙度标注，应注意以下几点当连续表面需要相同的粗糙度时，可只在一处标注，并用粗实线标出该表面的范围

1.当连续表面需要不同的粗糙度时，应清晰标出各区域的分界线和各自的粗糙度要求

2.对于圆角、倒角等过渡表面，通常不单独标注粗糙度，除非有特殊要求

3.对于具有对称结构的零件，可在一侧标注粗糙度，另一侧默认相同

4.合理标注不同部位的粗糙度要求，可以有效指导加工，确保零件的功能要求，同时避免不必要的加工成本比较法评定表面粗糙度比较法是一种简便、快速的表面粗糙度评定方法，适用于现场检测和批量生产中的快速筛选它通过将被测表面与标准样块进行比较，判断其粗糙度等级比较法的基本原理准备一套表面粗糙度标准样块，覆盖所需的粗糙度范围

1.将被测表面与标准样块放在相同的光照条件下

2.通过视觉、触觉或简单的光学方法进行比较

3.找出与被测表面最接近的标准样块，确定其粗糙度值

4.比较法的特点操作简便，不需要复杂设备•检测速度快，适合现场和批量检测•精度有限，主要用于粗略评估•上图展示了典型的表面粗糙度标准样块这些样块通常按照不同结果受检测人员经验和主观因素影响•的加工方法（如车削、铣削、磨削等）和不同的粗糙度等级（如、、等）进行分类Ra

0.8Ra

1.6Ra

3.2比较法的操作步骤清洁被测表面，确保没有油污和灰尘

1.在相同的光照条件下，将被测表面与标准样块并排放置

2.目视比较表面的反光特性和纹理特征

3.必要时，可用手指触摸感受表面的粗糙程度

4.选择与被测表面最接近的标准样块，记录其粗糙度值

5.上图展示了人工目测比较表面粗糙度的流程在实际应用中，比较法通常作为快速检测手段，适用于不需要高精度的场合对于需要精确测量的重要表面，应使用轮廓法等仪器测量方法轮廓法的测量原理轮廓法是目前最常用的表面粗糙度测量方法，它通过探针沿被测表面移动，记录表面轮廓的高度变化，从而获得表面粗糙度参数轮廓法的测量原理锥形或球形测针（通常由金刚石制成）沿被测表面移动

1.测针随表面高低起伏上下移动

2.测针的垂直位移通过电感、电容或光学等传感器转换为电信号

3.电信号经放大、滤波后转换为数字信号

4.计算机处理数字信号，计算各种粗糙度参数

5.轮廓法的关键部件测针通常尖端半径为，锥角为°或°•2~10μm6090驱动机构使测针以恒定速度沿被测表面移动•位移传感器检测测针的垂直位移•信号处理系统滤波、放大和数字化处理•计算机系统数据分析和参数计算•上图展示了轮廓仪的基本结构图轮廓仪测量过程中，测针沿被测表面水平移动，垂直位移被传感器检测并转换为电信号，最终计算出表面粗糙度参数轮廓法的特点测量精度高，可达纳米级•可获得完整的表面轮廓曲线•可计算多种粗糙度参数（、、等）•Ra RzRSm测量结果可靠，重复性好•光切法与干涉法简介光切法原理光切法是一种非接触式表面粗糙度测量方法，基于光学成像原理将一束窄光线以一定角度投射到被测表面上

1.由于表面粗糙度的存在，反射的光线会形成一条不规则的光带

2.通过显微镜观察这条光带的形状变化

3.光带的不规则程度反映了表面粗糙度的大小

4.光切法的特点非接触测量，不损伤表面•测量速度快，适合现场检测•精度相对较低，主要用于粗略评估•适用于平面和大曲率表面•干涉法原理干涉法是基于光波干涉原理的高精度表面粗糙度测量方法将一束相干光分成两束参考光和测量光

1.测量光照射到被测表面并反射回来

2.反射回的测量光与参考光重合产生干涉

3.形成的干涉条纹反映了表面的高度变化

4.通过分析干涉条纹，计算表面粗糙度参数

5.干涉法的特点测量精度极高，可达纳米级•可测量三维表面形貌•非接触测量，不损伤表面•测量速度快，可实时成像•设备复杂，成本高•对环境振动敏感•上图展示了干涉法测量中产生的干涉条纹图片条纹的密度和形状反映了表面的高度变化，通过分析这些条纹可以计算出表面的粗糙度参数干涉法是目前精度最高的表面粗糙度测量方法之一，特别适用于超精密加工表面的测量上图展示了光学测量表面粗糙度的现场布置光学测量方法具有非接触、快速、无损伤等优点，适用于各种材料表面的测量，特别是对于软材料、精密表面等不适合接触式测量的场合随着光学技术和图像处理技术的发展，光学测量方法的应用越来越广泛表面粗糙度测量仪使用常见表面粗糙度测量仪现代表面粗糙度测量仪种类多样，功能强大根据测量原理和功能可分为•接触式轮廓仪最常用的表面粗糙度测量设备•便携式粗糙度仪适用于现场和大型工件测量•台式精密轮廓仪高精度实验室级测量设备•白光干涉仪非接触式高精度三维测量设备•共聚焦显微镜高分辨率三维表面测量设备选择合适的测量仪器应考虑•测量精度要求•被测表面的特点（尺寸、形状、材料等）•测量参数需求（Ra、Rz、Rq等）•测量环境（实验室或现场）•成本和效率需求上图展示了几种常见型号的表面粗糙度测量仪左侧是便携式粗糙度仪，适合现场测量；右侧是台式精密轮廓仪，适合实验室精密测量典型测量过程图片工件准备与放置传感头定位与接触界面显示与数据读取测量前需要正确放置工件，确保传感头的正确放置对测量结果至关重要现代粗糙度测量仪提供丰富的数据显示工件表面清洁，无油污和灰尘测针应垂直于被测表面实时轮廓曲线显示•••工件稳固放置，不会在测量过程中移动对于曲面，测针应沿主曲率方向移动多种粗糙度参数同时显示•••测量面朝上，便于测针接触测针应轻轻接触表面，不能用力过大统计分析功能（最大值、最小值、平均值等）•••对于圆柱面，使用型块固定测量方向应垂直于加工纹理方向轮廓分析工具（距离、角度测量等）•V••对于小型工件，使用专用夹具固定避开表面明显缺陷和异常区域数据导出和报告生成功能•••上图展示了表面粗糙度测量过程中的实时曲线输出现代粗糙度测量仪可以实时显示被测表面的轮廓曲线，并标注关键特征点，如最高峰、最低谷等这种直观的显示方式有助于操作人员判断测量结果的可靠性，发现表面的异常特征在实际测量中，应注意以下几点每个测量部位应进行多次测量（通常次），取平均值

1.3~5测量方向应垂直于加工纹理方向，以获得最大粗糙度值

2.测量位置应分布在表面的典型区域，避开边缘和异常区域

3.测量环境应避免振动、温度变化和灰尘污染

4.定期校准测量设备，确保测量结果的准确性

5.测量数据分析与读数说明现代表面粗糙度测量仪通常会提供丰富的数据分析功能，帮助操作人员全面了解被测表面的特征了解如何正确解读这些数据对于评价表面质量至关重要典型测量数据显示•基本参数显示Ra、Rz、Rq等主要参数值•轮廓曲线显示原始轮廓、滤波后轮廓•材料率曲线表面材料分布特征•参数统计多次测量的统计结果•合格判定与标准值的比较结果数据解读要点

1.关注主要参数值是否在技术要求范围内

2.观察轮廓曲线的形态特征（周期性、随机性等）

3.分析异常峰谷是否为实际表面特征或测量噪声

4.比较多次测量结果的一致性

5.结合其他参数全面评价表面质量上图展示了表面粗糙度测量仪显示的Ra、Rz等数据现代测量仪通常会同时显示多种粗糙度参数，以全面反映表面特征实验数据与误差说明典型实测数据表测量点Raμm Rzμm RSmmm

11.

568.

250.

12821.

628.

430.

13531.

487.

920.

12241.

538.

180.

13051.

598.

370.132平均值

1.

568.

230.129标准差

0.

050.

200.005上表展示了某车削表面的典型实测数据通过多点测量取平均值，可以获得更可靠的表面粗糙度评价结果标准差反映了表面均匀性，标准差越小表示表面越均匀测量误差来源

1.仪器误差•测针尺寸和形状误差•传感器线性误差•驱动系统误差•数据采集和处理误差

2.操作误差•测针放置不当•参数设置不正确•测量方向选择不当•测量点选择不具代表性上图展示了表面粗糙度测量误差的分析图片测量误差可能来自多个方面，包括仪器本身的误差、环境因素的影响、操作方法的不当等减小测量误差的方法

1.仪器定期校准•使用标准样块校准测量系统•检查测针状态，及时更换磨损测针•定期维护驱动系统和传感器

2.规范测量操作•选择合适的测量参数（取样长度、滤波器等）•正确放置和固定被测工件•选择具有代表性的测量位置和方向粗糙度与功能关系案例液压件案例轴承案例液压缸和活塞的表面粗糙度影响密封性能和摩擦特性轴承的表面粗糙度直接影响其运转性能和使用寿命过高粗糙度增加摩擦和磨损，减少寿命•缸筒内表面通常要求•Ra=

0.4~

0.8μm过低粗糙度不利于润滑油膜形成，可能导致卡死•活塞表面通常要求•Ra=

0.2~

0.4μm最佳粗糙度通常•Ra=

0.2~

0.4μm密封表面通常要求•Ra=

0.4~

0.8μm实验表明轴承套圈的表面粗糙度每降低，其使用20%研究显示液压缸的表面粗糙度每提高一级，泄漏率可寿命可延长约15%能增加30%~50%光学元件案例齿轮案例光学元件的表面粗糙度直接影响其光学性能齿轮齿面的表面粗糙度影响传动精度、噪声和寿命高精度镜面通常要求精密齿轮通常要求•Ra

0.008μm•Ra=

0.4~

0.8μm普通光学镜片通常要求普通齿轮通常要求•Ra

0.025μm•Ra=

1.6~

3.2μm反射镜表面要求无微小划痕重载齿轮表面经常需要硬化处理••实验表明光学元件表面粗糙度每降低，其散射损测试证明齿面粗糙度从降至，50%Ra

3.2μm Ra

0.8μm失可减少约齿轮噪声可降低分贝40%5~8上图展示了不同粗糙度轴承表面的对比和损伤情况左侧是合适粗糙度的轴承表面，表现出良好的润滑和耐磨性能；右侧是粗糙度不合适导致的轴承表面损伤，可以看到明显的擦伤、点蚀和剥落现象这张图片展示了液压缸表面粗糙度对密封性能的影响合适的表面粗糙度能够保证良好的密封效果，而过高或过低的粗糙度都会导致密封性能下降，引起泄漏或增加摩擦实际零件表面放大图片集1课程技能实操环节实验目标通过分组实验，使学生掌握表面粗糙度测量的基本方法和技能，能够正确操作表面轮廓仪，并分析测量结果实验设备•表面粗糙度测量仪（每组一台）•表面粗糙度标准样块•不同加工方法的测试样件（车削、铣削、磨削等）•测量辅助工具（V型块、夹具等）•清洁用品（无尘布、酒精等）分组安排将学生分为4-6人一组，每组指定一名组长负责协调工作各组成员分工如下•组长负责整体协调和实验报告编写•设备操作员负责测量仪器的操作•样品准备员负责样品的清洁和放置实验流程•数据记录员负责记录测量数据•数据分析员负责分析测量结果

1.设备准备（15分钟）•熟悉测量仪器的结构和功能•检查设备状态和校准情况•准备测试样件和辅助工具

2.标准样块测量（20分钟）•使用标准样块进行测量练习•比较测量结果与标准值的差异•调整测量参数和方法

3.不同样件测量（40分钟）•测量不同加工方法的样件表面•每个样件测量5个点，取平均值•记录Ra、Rz、RSm等参数

4.数据分析与讨论（25分钟）•分析不同加工方法的表面特征•比较测量结果与理论值的差异•讨论测量误差的可能来源

5.实验报告编写（20分钟）•整理测量数据和分析结果•编写实验报告初稿•准备小组汇报上图展示了表面粗糙度测量的完整工作流程学生在实验过程中应严格按照此流程进行操作，确保测量结果的准确性和可靠性实验结束后，各小组需要提交包含以下内容的实验报告知识回顾与重点基本概念主要参数表面粗糙度是指在加工表面上以一定的取样长度范围内所测得的微观几何形状偏差它与表面波纹度和形状表面粗糙度的主要评定参数包括误差有本质区别算术平均偏差，最常用•Ra表面粗糙度微观尺度（微米级）•轮廓最大高度•Rz表面波纹度中观尺度•轮廓元素宽度平均值•RSm形状误差宏观尺度•均方根偏差•Rq轮廓总高度•Rt标注方法测量方法表面粗糙度在图纸上的标注方法表面粗糙度的主要测量方法基本符号两条不等长直线组成比较法用标准样块比较••标注位置表面轮廓线或引出线上轮廓法用测针扫描表面••标注内容值、加工方法、纹理方向等光学法光切法、干涉法等•Ra•特殊标注多表面相同粗糙度的标注方法三维测量白光干涉仪、共聚焦显微镜等••上图总结了表面粗糙度的主要参数及其图解正确理解这些参数的定义和意义对于合理选择和评价表面粗糙度至关重要上图展示了表面粗糙度符号标注的常见误区在工程实践中，应避免这些错误，确保图纸标注的准确性和规范性常见的标注错误包括符号方向错误符号应按图纸主要文字方向放置

1.标注位置不当应标注在表面轮廓线或引出线上

2.参数单位错误值单位为，通常省略不写

3.Raμm符号比例不当符号各部分应保持标准比例

4.参数选择不合理应选择能反映表面功能的参数

5.过度标注不必要的表面不需标注粗糙度

6.课后思考与延展案例1传统制造与现代制造表面对比思考问题现代制造技术（如3D打印、激光加工、超精密加工等）与传统制造技术产生的表面有哪些本质区别？这些区别对表面粗糙度的评定方法提出了哪些新挑战？调研任务选择一种现代制造技术，收集其产生表面的显微照片和粗糙度数据，与传统加工方法进行对比分析，撰写一份技术报告2表面工程与性能优化思考问题如何通过表面工程技术（如表面织构、涂层、表面硬化等）优化零件表面性能？表面粗糙度在这些优化过程中扮演什么角色？实践任务设计一个简单的表面织构方案，预测其对特定应用（如减摩、增强润滑等）的影响，并尝试验证你的设计3生物仿生表面设计思考问题自然界中的生物表面（如荷叶、鲨鱼皮、壁虎脚掌等）具有独特的微观结构和表面特性这些特性如何启发工程表面的设计？如何评价这些复杂表面的粗糙度？。