从头到尾：表面测量基础

当工程师在打印件上包含表面光洁度规格时，其目的通常不仅仅是让零件看起来不错。表面光洁度会影响零件的装配、磨损、反射光、传递热量、分配润滑和接受涂层的方式。表面处理应由零件的功能决定：您需要一个满足应用工程要求的表面，而不是浪费时间和精力来获得比必要质量更高的表面处理。 （事实上​​，许多应用程序在一定量的“纹理”下会做得更好，太精细的饰面可能和太粗糙一样糟糕。）

三十年前，当大多数尺寸公差以千分之一英寸为单位时，表面光洁度的百万分之几的差异通常是无关紧要的。现在，“十分之一”甚至百万分之几的公差已经司空见惯，表面光洁度的变化在总误差预算中占了相当大的比例。

请注意以下示例：

表面上的最大峰谷高度通常是平均表面光洁度的四到五倍，通过 Ra 方法测量。因此，Ra 值为 16 μ” 的部件可能具有 64 μ” 或更大的峰谷高度。如果您试图满足 0.0001" 的尺寸规格，则 16 μ" 表面处理代表了允许公差的一半以上。

表面光洁度（也称为轮廓）由两个部分组成：波纹度和粗糙度。波纹或更长波长的变化是由宏观影响引起的，例如磨损的主轴轴承或车间其他设备的振动。粗糙度——磨削、铣削或其他加工过程中刀具痕迹的短波长图案——受刀具状况和质量的影响。两者都会受到操作者选择的进给速度和切削深度的影响。

尽管指甲便笺簿可以为完成提供有用的指导，但它们无法满足现代文档和可追溯性的要求。因此，表面光洁度计的重要性日益增加。有两种基本类型：撬装式或平均系统；和无滑轨或轮廓系统。滑轨计有一个铰接式探头组件，探头骑在一个相对较宽的滑轨旁边，该滑轨也接触工件。滑轨倾向于滤除波纹，因此探头仅测量短波长变化。打滑量规具有刻度盘或 LCD 读数器，可将测量值显示为单个数值。

无滑轨计包含一个光滑、平坦的内表面作为参考，因此探头可以响应波纹度和粗糙度。为了能够分别分析长波长和短波长的变化，轮廓仪通常会生成一个图表（在纸上或计算机屏幕上），而不是一个单一的数值结果。

每个应用程序对粗糙度和波纹度的不同组合做出不同的反应，业界通过创建 100 多个不同的公式来根据相同的测量数据计算表面光洁度参数来做出响应。其中许多是非常特定于应用程序的，大多数商店都能够将他们的测量限制在六个左右的参数内。在几乎所有情况下，测量值都以微英寸或微米为单位。 Ra 是使用最广泛的参数，因为它提供了从位于给定截止长度的最高点和最低点之间某处的平均线测量的表面不规则性的算术平均值。稍微复杂一点的变体 Rq 使用均方根计算来计算几何平均粗糙度——如果你愿意的话，是平均平均值。

然而，这两种方法都倾向于最大限度地减少表面异常（如毛刺或划痕）的影响。如果这些因素对应用至关重要，则 Rmax、Ry、Rt 和 Rtm 都将粗糙度计算为最大峰谷高度的函数。 Rz（“十点高度”参数）也很有用，它计算采样范围内十个最大峰谷差的平均值。

如果在图纸上标注了表面光洁度但未另行规定，则采用 Ra 是标准做法。但没有一个参数对所有类型的零件都是最好的，许多应用最好使用两个或多个参数：例如，Ra（平均粗糙度）结合 Rmax（最大粗糙度）可以很好地了解零件的总体情况。性能，并提醒 QA 存在潜在的破坏性表面异常。

表面光洁度不仅仅是一个需要迎接的挑战：它也代表了一个机遇。在某些情况下，如果您可以对表面光洁度保持良好的控制，则可以安全地降低其他区域的精度。

曾在《质量》杂志上发表过。