干貨分享|一文了解粗糙度測(cè)量
發(fā)布時(shí)間：2022/3/17 16:51:34
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年間，德國的一些研究人員就開始了對(duì)表面粗糙度的研究。研究表明，材料的表面特性對(duì)機(jī)械性能有很大的影響，而隨著機(jī)械零部件的性能要求和加工工藝的提升，零部件表面的粗糙度情況也變得尤其重要。 
如果你仔細(xì)觀察機(jī)床加工零件的過程，你會(huì)注意到零件的表面在刀片和機(jī)床的作用下，表面呈現(xiàn)出一種復(fù)雜的形狀，它大多數(shù)情況下是由一系列不同高度、深度和間距的波峰波谷組成。這些波峰波谷非常微小，通常高度差只有十幾納米至幾微米。粗糙度的大小主要是由于刀具的形狀、進(jìn)給速度、以及轉(zhuǎn)速造成的。另外，由于機(jī)床在運(yùn)行過程中會(huì)產(chǎn)生周期性的震動(dòng)，則會(huì)在產(chǎn)品表面形成波長(zhǎng)稍大的周期性紋理，也就是我們通常說的波紋度。 
粗糙度由于是非常微觀的參數(shù)，因此早期的測(cè)量比較困難，在粗糙度要求不高的場(chǎng)合，通常可以通過目測(cè)或者觸摸等方式，或者與標(biāo)準(zhǔn)粗糙度樣本比對(duì)的來定性的評(píng)估粗糙度等級(jí)，而定量分析早期主要是采用光切顯微鏡進(jìn)行測(cè)量，但是隨著測(cè)量技術(shù)的升級(jí)，這種方式逐漸被替代，現(xiàn)在我們的測(cè)量方法是針描法-接觸式或者光學(xué)-非接觸兩種主要手段。
針描法，顧名思義就是通過一根針尖形狀和角度精確固定的細(xì)針緩慢劃過被測(cè)表面，高精密的傳感器記錄針尖的起伏移動(dòng)軌跡，然后就可以得到被測(cè)表面的微觀輪廓，從而進(jìn)行粗糙度的評(píng)估。為了增加使用壽命，針尖的材質(zhì)通常為金剛石。
粗糙度參數(shù)有別于一些常見的長(zhǎng)度測(cè)量，它并不是直接測(cè)得結(jié)果，而是通過對(duì)材料表面的輪廓曲線進(jìn)行分析和評(píng)估，最終得到我們所需要的粗糙度數(shù)值。
當(dāng)然早期的粗糙度評(píng)估標(biāo)準(zhǔn)并不統(tǒng)一，每個(gè)國家和企業(yè)都有自己的一套標(biāo)準(zhǔn)，為了便于相互交流，國際標(biāo)準(zhǔn)化組織ISO制定了的粗糙度標(biāo)準(zhǔn)以及統(tǒng)一了粗糙度參數(shù)的計(jì)算方式。常用的粗糙度參數(shù)及計(jì)算方式如下：
粗糙度平均值 Ra - 輪廓縱坐標(biāo)絕對(duì)值的算術(shù)平均值
均方根粗糙度Rq - 粗糙度輪廓縱坐標(biāo)均方根平均值
平均粗糙度深度 Rz - 單個(gè)粗糙度深度 Rzi 在連續(xù)的采樣 長(zhǎng)度上的算術(shù)平均值
最大粗糙度深度Rmax - Rmax 是在整個(gè)評(píng)價(jià)長(zhǎng)度內(nèi)最大的單個(gè)粗糙度深度
輪廓元素平均間距 RSm - 粗糙度輪廓元素之間間距的 算術(shù)平均值
最小波峰高度 Rpk - 由粗糙度核心輪廓產(chǎn)生的平均波峰高度 最小波谷深度 Rvk - 由粗糙度核心輪廓產(chǎn)生的平均波谷深度
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