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3.1 概述
在机械加工过程中，由于刀痕、切削过程中切屑分离时金属的塑性变形，工艺系统中的高频振动、刀具和被加工表面的摩擦等原因，致使被加工零件的表面产生微小的峰谷。这些微小峰谷的高低程度和间距状况就称为表面粗糙度，亦称微观不平度。
第3章 表面粗糙度
表面状况一般包括表面粗糙度（波距<1mm）、表面波度（波距在1～10mm）和几何形状误差（波距>10mm）。
影响零件表面的耐磨性；
影响零件配合性质的稳定性；
影响零件的抗疲劳强度；
对零件表面的抗腐蚀性、表面的密封性
和表面外观等性能有影响。
表面粗糙度对零件使用性能的影响
表面粗糙度国家标准
GB/T3505-2000《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/T1031-1995《表面粗糙度 参数及其数值》
GB/T 131-2006《产品几何技术规范（GPS）技术产品文件中表明结构的表示法》三个标准构成
取样长度lr :用于判别具有表面粗糙度特征的一段基准线长度。应包括五5个以上的峰和谷。
评定长度 ln ：评定轮廓所必需的一段表面长度 。一般推荐取ln=5lr。
3.2 表面粗糙度主要术语及评定参数
轮廓算术平均中线:在取样长度范围内，划分实际轮廓为上、下两部分，且使上、下面积相等的线 .
轮廓的最小二乘中线(简称中线)：在取样长度内使轮廓线上各点的轮廓偏距的平方和为最小 。
3.2.2表面粗糙度评定参数
轮廓算术平均偏差 : 在取样长度内，被测轮廓上各点至轮廓中线偏距绝对值的算术平均值.
能较全面客观地反映表面微观几何形状的特性，可优先选用。
1.幅度参数(GB/T3505—2009)
轮廓最大高度Rz : 在取样长度内，最高轮廓峰顶线与最低轮廓谷底线之间的距离.
GB/T3505—1983中这一参数用符号Ry表示
3.3 表面粗糙度选用与标注
绝大多数情况下，只要选用幅度参数即可。只有当幅度参数不能满足零件的使用要求时，才附加给出间距参数或混合参数以及曲线和相关参数。
优先选用Ra。轮廓最大高度Rz测点数少，一般不单独使用，常常与Ra联用，控制微观不平度谷深，从而控制微观裂纹的深度，常标注于受交变应力作用的工作表面。
首先满足零件表面的功能要求，其次应考虑检测的方便性及仪器设备条件等因素，同时考虑工艺的可行性和经济性。
3.3.1 表面粗糙度参数的选用
3.3.2 表面粗糙度参数数值的选用
在满足表面功能要求时尽量选用较大的表面粗糙度值；
同一零件上，工作表面小于非工作表面的粗糙度值；
摩擦表面比非摩擦表面的参数值要小；滑动摩擦表面比滚动摩擦表面的参数值小；运动速度高、单位压力大的摩擦表面的粗糙度值要小；
表面粗糙度参数值的选择既要满足零件的功能要求，又要考虑它的经济性，一般可参考经过验证的实例，用类比法来确定。选择原则如下：
受循环载荷的表面及容易引起应力集中的部位粗糙度值要小；
一般情况，过盈配合表面比间隙配合表面的粗糙度值要小；对间隙配合，间隙越小，粗糙度值应越小；
配合性质相同时，零件尺寸愈小则表面粗糙度值应愈小；同一精度等级，小尺寸比大尺寸、轴比孔的表面粗糙度值要小。
参数的允许值（GB/T1031-2009）
第1系列 第2系列 第1系列 第2系列 第1系列 第2系列 第1系列 第2系列
0.008
0.010
0.012 0.125 1.25 12.5
0.016 0.160 1.60 16.0
0.020 0.20 2.0 20.0
0.025 0.25 2.5 25
0.032 0.32 3.2 32
0.040 0.40 4.0 40
0.050 0.50 5.0 50
0.063 0.63 6.3 63
0.080 0.80 8.0 80
0.100 1.00 10.0 100
轮廊算术平均偏差Ra （ m）
表面粗糙度的表面特征、经济加工方法及应用
表面微观特性 Ra m 加工方法 应 用 举 例
粗糙 表面 微见刀痕 ≤20 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、齿轮皮带轮侧面、键槽底面、垫圈接触面
半光 表面 微见加工痕迹 ≤10 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
微见加工痕迹 ≤5 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 ≤2.5 车、刨、铣、镗、磨、拉、刮、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 ≤1.25 车、镗、磨、拉、刮、精铰、磨齿、滚压 圆柱销、圆锥销，与滚动轴承配合的表面，普通车床导轨面，内、外花键定心表面
表面粗糙度的表面特征、经济加工方法及应用
表面微观特性 Ra/ m Rz/ m 加工方法 应 用 举 例
光表面 微辨加工痕迹方向 ≤0.63 ≤3.2 精铰、精镗、磨、刮、滚压 要求配合性质稳定的配合表面，工作时受交变应力的零件，高精度车床的导轨面
不可辨加工痕迹方向 ≤0.32 ≤1.6 精磨、珩磨、超精加工 精度机床主轴锥孔、顶尖圆锥面、发动机曲轴、凸轮轴工作表面，高精度齿轮表面
极光表面 亮光泽面 ≤0.16 ≤0.8 精磨、研磨、普通抛光 精密机床主轴轴颈表面，一般量规工作表面，汽缸套内表面，活塞销表面
亮光泽面 ≤0.08 ≤0.4 超精磨、精抛光、镜面磨削 精密机床主轴轴颈表面，滚动轴承的滚珠，高压油泵中柱塞和柱塞配合的表面
镜状 光泽面 ≤0.04 ≤0.2 镜面 ≤0.04 ≤0.2 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
3.3.3 表面粗糙度的标注
1.表面粗糙度的符号
对于用去除材料的方法获得的表面，如车、铣、
刨、钻、磨、抛光、电火花加工等，如a所示；
对于用不去除材料的方法获得的表面，如铸造、
锻造、冲压、粉末冶金等，采用符号如b所示；
对于不拘加工方法获得的表面，如c所示。
a注写表面结构的单一要求
b注写第二个表面结构要求；
c注写加工要求；
d注写加工纹理方向符号；
e注写加工余量(mm) ；
2、表面粗糙度的代号
3、表面粗糙度代号的标注示例
表示不允许去除材料，单向上限值，默认传输带，R轮廓（粗糙度轮廓），轮廓的算术平均偏差上限值为1.6 m，评定长度为5个取样长度（默认）， “16%规则”（默认）
为了避免误解，在参数代号与极限值之间应插入空格
表示去除材料，单向上限值，默认传输带，R轮廓（粗糙度轮廓），轮廓最大高度的上限值为0.2 m，评定长度为5个,取样长度（默认）， “16%规则”（默认）
表示去除材料，单向上限值，默认传输带，R轮廓（粗糙度轮廓），轮廓最大高度的最大值0.2 m，评定长度为5个取样长度（默认），“最大规则”
3、表面粗糙度代号的标注示例
表示去除材料，单向上限值，传输带0.008—0.8mm，R轮廓（粗糙度轮廓），轮廓算术平均偏差上限值为3.2 m，评定长度为5个取样长度（默认）， “16%规则”（默认）
传输带“0.008～0.8”中的前后数值分别为短波λs和长波λc滤波器的截止波长，表示波长范围。此时取样长度等于λc，则 =0.8mm
表示去除材料，双向极限值，两极限值均使用默认传输带，R轮廓，上限值：算术平均偏差3.2 m，评定长度为5个取样长度（默认）， “最大规则”，下限值：算术平均偏差0.8 m, 评定长度为5个取样长度（默认），“16%规则”（默认）
本例为双向极限要求，用“U"和“L"分别表示上限值和下限值。在不致引起歧义时，可不加注“U” 和“L”
加工纹理方向符号标注示例
4、加工纹理方向
加工纹理方向符号标注示例
4、加工纹理方向
3.3.4 表面粗糙度代号的标注示例
必要时也可用带箭头或黑点的指引线引出标注
符号的尖端必须从材料外部指向被注表面
其数字及符号的方向与尺寸方向的注写一致
表面结构要求在图样中的简化注法
图3-11 封闭轮廓各表面有相同的表面粗糙度要求时的标注
图3-12 多数表面有相同表面粗糙度要求的简化注法
表面结构要求在图样中的简化注法
图3-13 图样空间有限时的简化注法
图3-14 多个表面具有相同粗糙度要求的简化注法
*3.4 表面粗糙度轮廓参数的检测
比较法是将被测表面与已知其幅度参数值的表面粗糙度标准样块（图3.26）直接进行比较，通过人的感官（肉眼看、手摸、指甲划动）来判断、估计被测表面的粗糙度值的一种方法。
1．比较法
比较法测量表面粗糙度简单易行，但测量精度不高
*3.4 表面粗糙度轮廓参数的检测
光学测量法又分为光切法和干涉法两种。光学测量法通常用于测量Rz值。
2．光学测量法
（1）光切法。光切法是利用光切原理测量表面粗糙度的方法，属于非接触测量的方法。采用光切原理制成的表面粗糙度轮廓测量仪称为光切显微镜（或称双管显微镜），它适宜于测量轮廓最大高度Rz值为0.5～60μm的平面和外圆柱面。
（2）干涉法。干涉法是指利用光波干涉原理和显微系统测量精密加工表面粗糙度轮廓的方法，属于非接触测量的方法。
*3.4 表面粗糙度轮廓参数的检测
3．针描法
针描法是利用触针划过被测表面，把表面粗糙度轮廓放大描绘出来，经过计算处理装置直接给出Ra值，是一种接触式测量方法。
除上述电动轮廓仪外，还有光学触针轮廓仪，它适用于非接触测量，以防止划伤零件表面，这种仪器通常直接显示Ra值，其测量范围为0.02～5μm。
The End !

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