式中；Ypi——第i个最大轮廓峰高； Yvi——第i个最大轮廓谷深，谷深不取成负值。 （3）轮廓最大高度 R y 在取样长度内，轮廓的峰顶线与轮廓谷底线之间的距 离（图6-8）。
图6-8 高度特征参数 公式表示为
R y y p max y v max
轮廓峰顶线和轮廓谷底线，分别指在取样长度l内，平行 于基准线且通过轮廓最高点和最低点的直线。
第6章 表面粗糙度
6.1 概述
• 课时数：0.5课时 • 重点：表面粗糙度概念 • 难点：表面粗糙度与表面宏观几何形状误差、表面波度的 区别 •授课方式：新授 •新课导入： 切削加工的零件，不仅有尺寸精度和形位公差的要求， 而且有表面质量的要求。表面质量影响零件的使用性能。 表面粗糙度就是用来衡量零件表面质量的。
6.1.1 表面粗糙度的概念
零件被加工表面上的微观的几何形状误差称为表面粗糙度， 又称微观不平度。 1.表面粗糙度产生的原因 在切削加工过程中，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 2.表面粗糙度与表面波度、形状误差的区别 波距λ 小于 1mm的属于表面粗糙度；波距λ 在1~10mm的属于表面波度； 波距λ 大于10mm的属于形状误差。波距λ 与波幅h的比值 小于40时属于表面粗糙度；比值在40~1000时属于表面波度； 比值大于1000时属于形状误差。如图6-1所示。
6.2.2 表面粗糙度的评定参数
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（图6-7）。
公式表示为
或近似为
1 l Ra y x dx l 0
1 n Ra y i n i 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； n——取样数。
图6-7 轮廓算术平均偏差
度
轮廓算术平均偏差 Ra 较全面地反映表面粗糙度的高
特征，概念清楚，检测方便，为当前世界各国普遍采用。
（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（图6-8）。 公式表示为
5 1 5 Rz y pi yvi 5 i 1 i 1
图6-6 轮廓中线
（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 Fi Fi。这条假想线就是轮廓算术平均中线（图6-6b中 的O1 O1和O2 O2）。
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，两者相差 不大.
6.2.1 基本术语和定义（摘自GB 3505-2000）
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。
图6-3 表面轮廓
图6-4 加工纹理方向
2、取样长度l
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。
图6-5 取样长度和评定长度
4、基准线 用以测量或评定表面粗糙度数值大小的一条参考线称 为基准线，基准线通常有轮廓最小二乘中线和轮廓算术平 均中线两种。
（1） 轮廓最小二乘中线（简称中线） 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 2 y i ，这条假想线就是最小二乘中线（图 最小，即 =Min 6-6a中的 和 ）。 O O 1O1 2O 2
图6-1 加工误差示意图
6.1.2 表面粗糙度对零件使用性能的影响
1.影响两接触表面间的摩擦、磨损和接触变形
图6-2 实际接触面
表面的凹凸不平使两表面接触时实际接触面积减小，接 触部分压力增加。表面越粗糙，接触面积越小，压力越大， 接触变形越大，摩擦阻力也增加，磨损也越快。
2.影响配合性质 表面粗糙使间隙配合，间隙增大；过盈配合的过盈减小； 过渡配合变松。 3.影响疲劳强度 表面微观不平度的凹痕越深，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.影响耐腐蚀性 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、表 面反射能力和外观质量等都有影响。

取样长度应与表面粗糙度的要求相适应(表6-1)。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，一般应包含5个以上的轮廓峰和轮廓谷。
表6-1 取样长度与评定长度的选用值 (摘自GB1031—1995)
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6-5所示。 为了充分合理地反映表面的特性，通常取几个取样 长度来评定表面粗糙度，一般 l n =5l。
本课小结


表面粗糙度是指零件被加工表面上的微观几何形 状误差。它不同于表面宏观几何形状误差以及表 面波度 。 表面粗糙度影响零件的使用性能。
作业
习题6 6-1
6.2 表面粗糙度的评定参数和国家标准
• 课时数：2课时 • 重点：轮廓算术平均偏差Ra及其国家标准 • 难点：用以测量或评定表面粗糙度数值大小的基准线 •授课方式：新授 •新课导入： 表面粗糙度对零件的使用有着重要的影响。国家标准 GB 3505－1995对表面粗糙度的评定参数及其数值作了相应 的规定。
2.间距特征参数——附加参数 （1） 轮廓微观不平度的平均间距S m 在取样长度内轮廓微 观不平度间距 S mi 的平均值（图6-9）。所谓轮廓微观不平度 的间距Smi是指轮廓峰和相邻的轮廓谷在中线上的一段长度。
1 n S m S mi n i 1
（2）轮廓的单峰平均间距S 在取样长度内轮廓的单峰间距 Si 的算术平均值（图6-9）。所谓轮廓单峰间距Si是指两相邻 单峰的最高点之间距离投影在中线上的长度。