粗糙度的精确概念
表面粗糙度(surface roughness)
在机械零件切削的过程中,刀具或砂轮遗留的刀痕,切屑分离时的塑性变形和机床振动等因素,会使零件的表面形成微小的峰谷.这些微小峰谷的高低程度和间距状况就叫做表面粗糙度,也称为微观不平度,它是一种微观几何形状误差.
表面粗糙度发展历史
表面粗糙度是由切削过程中刀具在工件表面上留下的刀痕而产生的。它是机械零件的一个主要几何精度指标, 对零件的性能会产生重要的影响。零件表面粗糙度直接影响零件的配合性质、疲劳强度、耐磨性、抗腐蚀性以及密封性等[1 ] 。因此,关于表面粗糙度测量的研究就一直没有停止。 传统的测量方法有比较法、针描法、光切法、干涉法和印模法等多种, 主要是使用样板、电动轮廓仪、光切显微镜、干涉显微镜等多种工具和计量仪器。
表面质量的特性是零件最重要的特性之一，在计量科学中表面质量的检测具有重要的地位。最早人们是用标准样件或样块，通过肉眼观察或用手触摸，对表面粗糙度做出定性的综合评定。
1929年德国的施马尔茨(G.Schmalz)首先对表面微观不平度的深度进行了定量测量。
1936年美国的艾卜特(E.J.Abbott)研制成功第一台车间用的测量表面粗糙度的轮廓仪。
1940年英国Taylor-Hobson公司研制成功表面粗糙度测量仪“泰吕塞夫(TALYSURF)”。以后，各国又相继研制出多种测量表面粗糙度的仪器。目前，测量表面粗糙度常用的方法有：比较法、光切法、干涉法、针描法和印模法等，而测量迅速方便、测值精度较高、应用最为广泛的就是采用针描法原理的表面粗糙度测量仪.
表面粗糙度的测量原理
测量工件表面粗糙度时，将传感器放在工件被测表面上，由仪器内部的驱动机构带动
传感器沿被测表面做等速滑行，传感器通过内置的锐利触针感受被测表面的粗糙度，此时工
件被测表面的粗糙度引起触针产生位移，该位移使传感器电感线圈的电感量发生变化，从而
在相敏整流器的输出端产生与被测表面粗糙度成比例的模拟信号，该信号经过放大及电平转
换之后进入数据采集系统，D S P芯片将采集的数据进行数字滤波和参数计算，测量结果在液
晶显示器显示出来。
粗糙度仪的应用领域
表面质量的特性是零件最重要的特性之一，在计量科学中表面质量的检测具有重要的地位。以前人们是用标准样件或样块，通过肉眼观察或用手触摸，对表面粗糙度做出定性的综合评定。目前粗糙度仪主要涉及的行业领域有：
一、非金属加工制造业，随着科技的进步与发展，越来越多的新型材料应用到加工工艺上，如陶瓷、塑料、聚乙烯，等等，现在有些轴承就是用特殊陶瓷材料加工制作的，还有泵阀等是利用聚乙烯材料加工制成的。这些材料质地坚硬，某些应用可以替代金属材料制作工件，在生产加工过程中也需要检测其表面粗糙度。
二、机械加工制造业，主要是金属加工制造。粗糙度仪最初的产生就是为了检测机械加工零件表面粗糙度而生的。尤其是触针式粗糙度测量仪比较适用于质地比较坚硬的金属表面的检测。如：汽车零配件加工制造业、机械零部件加工制造业，等等。这些加工制造行业只要涉及到工件表面质量的，对于粗糙度仪的检测应用是必不可少的。
三、随着粗糙度仪的技术和功能不断加强和完善，以及深入的推广和应用，越来越多的行业被发现会需求粗糙度的检测，除机械加工制造外，电力、通讯、电子、，如交换机上联轴器、集成电路半导体等生产加工过程中也需粗糙度的评定，甚至人们生活中使用的文具、餐具、人的牙齿表面都要用到表面粗糙度的检验。
下面根据粗糙度仪的具体使用对其应用行业进行细分：
1、 汽车制造及零配件加工
2、 机械零部件加工及传动装置
机械零部件包括：轴承、紧固件、冲压件、螺套螺栓、齿轮齿条、凸轮系统、联轴器、离合器、液压机具、减速机、微特电机、调速电动机。
3、 金属加工设备及机床附件、功能部件
金属加工设备包括：车床、铣床、钻床、磨床、冲床、锯床、电火花加工机、线切割机、激光加工机、倒角机、快速成型机、卧轴短台、数控强力、专用成形系列、自动攻丝机、钻孔攻丝复合机、衍磨机、雕刻机、试验机、专用试验机。
4、工艺装备
硬质合金刀具、齿轮加工刀具、螺纹加工刀具、刀具系统、陶瓷刀具、磨具、研具、刃磨机、耐磨件、夹具、气动夹具、液压夹具、模具标准件、模具材料、电动/气动工具、手动工具。
5、 通用机械及金属成形设备
起重设备、空气压缩机、阀门、泵、风机、制冷设备、滚丝机、冷轧机、打标机、铆接机、拉丝机、金属制品。
6、 表面工程处理
7、 冶金冶炼、轧制及锻压设备
冷轧薄板、镀锡原板、铝合金型材、不锈钢板、冷滚轧工件、轧制轧辊（制成铜片、铝片）、冷硬铸铁镜面辊、压延辊。
8、 气动、液压元器件及压力容器
9、 模具铸造、精密制造
塑料模具、冲压模具、盖体模具、压铸模具、熔炼设备、铸造设备、铁、铝铸件、有色金属型砂铸造件、碳钢铸件、不锈钢铸件、合金钢铸件、精密铸造件。
10、印刷、包装、轻工、纺织机械及医疗器械
11、石油、化工、煤炭、水泥机械及农业机械
12、粮油、食品、啤酒机械及制药机械
13、电力、电控及电子通信设备
14、航空航天、军工单位
15、大专院校、科研单位
16、造纸行业
17、工业陶瓷、压电陶瓷、电瓷、陶瓷脂、烤瓷、磨砂、高铝质陶瓷辊棒
18、橡胶、环氧树脂、聚乙烯
19、流体导管、复合玻纤温消音风管
20、水晶晶体、炭化硅、石墨、金刚石膜、磁石
21、合金门窗、门柄、座椅部件、不锈钢杯不锈钢餐具表面、水龙头表面
22、镀镉电池、望远镜筒
23、铜箔文具、中高档镍白铜笔头、硬质合金球珠、球座体、自动铅笔芯
24、医疗护理
25、服饰制造器械
例：型号: SRT-6210
1. 特性
该仪器采用计算机技术，符合国标GB/T 6062及ISO，DIN，ANSI和JIS四项标准，可以广泛适用于生产现场，可测量多种机加工零件的表面粗糙度，根据选定的测量条件计算出相应的参数，在液晶显示器上清晰地显示出全部测量参数。测量工件表面粗糙度时，将传感器放在工件被测面上，由仪器内部的驱动机构带动传感器沿被测表面做等速滑行，传感器通过内置的锐利触针感受被测表面粗糙度，此时工件被测表面的粗糙度引起触针产生位移，该位移使传感器电感线圈的电感量发生变化，从而在相敏整流器的输出端产生与被测表面粗糙度成比列的模拟信号，该信号经过放大及电平转换之后进入数据采集系统，DSP芯片将采集的数据进行数字滤波和参数计算，测量结果在液晶显示器显示出来，同时可以与PC机通讯，实现数据分析和打印。
* 多参数测量：Ra.Rz.Rq.Rt；
* 高精度电感传感器；
* RC.PC-RC.GAUSS.D-P四种滤波方式；
* 内置锂离子充电电池及充电控制电路，容量高；
* 机电一体化设计，体积小，重量轻，使用方便，内置标准RS232接口
可与PC机通讯；
* 具有自动关机功能。
此表有两种关机方式：一种为手动关机，另外一种为键盘操作5分钟关机。
* 此表能记忆7组测量数据及测量条件以备下次查看或连机处理；
* 具有公英制转换功能。
2 规格和参数
显示器：蓝色背光，4位数显，10mmLCD
测量参数：Ra、Rz、Rq、Rt。
测量范围：Ra，Rq0.005~16.00um/0.020~62.99uinch
Rz，Rt0.020~160.0um/0.078~629.9uinch
精确度：不大于±10%
示值变动性：不大于6%
传感器：
测量原理：电感式
半径：5um
材料：金刚石
测力：4mN（0.4gf）
角度：90°
纵向半经：48mm
最大驱动行程17.5mm/0.7inch
取样长度（任选）0.25mm，0.8mm，2.5mm
驱动速度：
测量是
当取样长度=0.25mm时，Vt=0.135mm/s
当取样长度=0.8mm= Vt=0.5mm/s
当取样长度=2.5mm Vt=1mm/s
返回时 Vt=1mm/s
滤波器轮廓
滤波轮廓： RC
PC-RC
GAUSS
不滤波轮廓：D-P
分辨率：
0.001um 当测量值＜10um时
0.01um 当测量值≤测量值≤100um时
0.1um 当测量值≥100um时
评定长度Ln：1-5L可选
电源：内置锂离子充电电池一块
自动关机
记忆功能： 7组
工作环境：
温度：0~50℃
湿度：＜80%RH
外型尺寸：140×52×48mm
净重：约420克
可选附件：
标配传感器SRP-100
深槽传感器SRP-110
曲面传感器SRP-120
延长杆 SER-150
测试台 SRS-1
校准块 SSP-180
RS232串口线，USB TO RS232连接线
表面粗糙度参数的定义
所有参数的定义依据ISO 4287—1997标准. 其中蓝色部分为最常用的参数。
Ra----轮廓的算术平均偏差（在取样长度内，被测实际轮廓上各点至轮廓中线距离绝对
值的平均值）
Rz----粗糙度最大峰-谷高度（在轮廓取样长度内的最大峰-谷高度）
Rz(JIS)--微观不平度十点平均高度（该参数也成为ISO试点高度参数，在取样长度内，
五个最大的轮廓峰和五个最大轮廓谷之间的平均高度差）
Rv----最大的谷值（在取样长度内，从轮廓中线到最低的谷值）
Rt----轮廓最大的高度（在取样长度内，轮廓最大的峰到最大的谷值之和，即Rt=Rp+Rv）
R3y—粗糙度峰-谷高度（R3y是靠计算在每一个取样长度中，三个最高的峰与三个最深
的谷之间的最小距离值：然后R3y是在取样长度内，找出这些值的最大制。建议
至少用五个取样长度来评定）
R3z—平均峰-谷高度（R3z是在整个评价长度上，在每一个取样长度上的三个最高的峰
和三个最深的谷之间的垂直距离的平均值）
Rp----最大的峰值（在取样长度内，在平均线以上的轮廓的最大高度）
Rc—轮廓要素的粗糙度平均高度（在取样长度内，轮廓要素的高度的平均值）
Rda—粗糙度算术平均倾斜Slop（在取样长度内，轮廓变化速率的绝对值的算术平均）
Rdq—粗糙度均方根倾斜
Rku—粗糙度峰度—概率密度函数
Rlo—粗糙度被测的轮廓长度（在评价长度内，轮廓表面的被测长度，是测针在测量期间，划过表面峰谷的总长度）
Rmr—粗糙度材料比曲线
Rpc—粗糙度峰计数
Rsm—粗糙度轮廓要素的平均宽度（在取样长度内，轮廓要素之间在平均线的平均间距）
Rvo—粗糙度测定体积的油保持力
Rs—粗糙度局部峰的平均间距
Rq—均方根粗糙度
RHSC—粗糙度高点计数
粗糙度仪的技术标准和检定规程
标准：
国家标准：JJF 1105-2003触针式表面粗糙度测量仪校准规范
美国标准： ASTM-D4414/B
检定规程：
JJG-2018-89表面粗糙度仪检定规程
表面粗糙度国际标准加工方法
标准等级代号
表面粗糙度
加工工具(方法)
加工材料及硬度要求
光度描述
粗研磨砂粒粒度
精研磨砂粒粒度
钻石膏抛光
SPI(A1)
Ra0.005
S136
54HRC
光洁度非常高,镜面效果
8407
52HRC
SPI(A2)
Ra0.01
DF-2
58HRC
光洁度较低,没有砂纸纹
XW-10
60HRC
SPI(A3)
Ra0.02
S136
300HB
光洁度更低一级,但没有砂纸纹
718SUPREME
300HB
SPI(B1)
Ra0.05
没有光亮度,有轻微3000#砂纸纹
SPI(B2)
Ra0.1
没有光亮度,有轻微2000#砂纸纹
SPI(B3)
Ra0.2
没有光亮度,有轻微1000#砂纸纹
不辨加工痕迹的方向
Ra0.4
精加工：精车＼精刨＼精铣＼磨＼铰＼刮
微辨加工痕迹的方向
Ra0.8
精加工：精车＼精刨＼精铣＼磨＼铰＼刮
可辨加工痕迹的方向
Ra1.6
Ra3.2
Ra6.3
Ra12.5
Ra25
Ra50