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表面粗糙度之表示法
    從量測(cè)儀器上,我們多可獲得工件表面不規(guī)則狀況的放大結(jié)果,而此一結(jié)果 常被稱為"表面輪廓圖"(surface profile)。當(dāng)儀器的尖筆正沿著工件表面 進(jìn)行掃描時(shí),其垂直方向的運(yùn)動(dòng)乃可被放大而被繪製下來(lái),且在同時(shí),我們亦 可直接自儀器上讀出在該處工件表面上的表面粗度算術(shù)平均值究竟為多少。

    在1930年以前,這*是要憑觸覺(jué)來(lái)建立標(biāo)準(zhǔn)。檢驗(yàn)時(shí)必須使用一系列 具有不同粗度的試片,工廠人員在使用這些試片時(shí),先用他的手指甲劃過(guò)標(biāo)準(zhǔn) 的試片表面,然後再劃過(guò)他製造出來(lái)之工件的表面,當(dāng)感覺(jué)這兩個(gè)表面具有相 同的粗度時(shí),則工件表面便被認(rèn)為足夠光滑了。在表面密封、滾珠軸承、齒 輪、凸輪或軸頸等應(yīng)用場(chǎng)合,表面光度對(duì)於設(shè)備的功能能否發(fā)揮影響很大,有 人發(fā)現(xiàn),設(shè)備的性能與對(duì)數(shù)的表面光度值成線性的變化關(guān)係。
也就是說(shuō),要使性能提高一倍時(shí),平均的波峰到波谷的粗度值必須減低十倍。於是乎,對(duì)表面粗糙度量化的要求也就產(chǎn)生了。
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     圖 1  表面輪廓包含了粗糙度曲線與波浪起伏的曲線

表面輪廓斷面曲線中,包含了粗糙度曲線與波浪起伏的曲線(圖 1),一般 說(shuō)來(lái)波浪起伏的曲線是屬於輪廓量測(cè)的範(fàn)圍,其值遠(yuǎn)大於表面粗糙度之值(有 關(guān)輪廓量測(cè)請(qǐng)參閱第六章),但也有將表面輪廓斷面兩種曲線分開(kāi)或合併考慮 的作法,因此也就有了各種表面粗糙度之定義,如表 1.儘管各種表面粗糙度之定義有那麼多,一般表面粗糙度之表示法只有下列 三種:Ra(中心線平均粗糙度)、Rymax(zui大高度粗糙度)、Rtm (十點(diǎn)平均粗 糙度),現(xiàn)分述如下:
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         圖 2  中心線平均粗糙度之測(cè)量長(zhǎng)度L

1. Ra :中心線平均粗糙度
    若從加工面之粗糙曲線上,截取一段測(cè)量長(zhǎng)度L(圖 2) ,並以該長(zhǎng)度內(nèi) 粗糙深之中心線為x軸,取中心線之垂直線為y軸,則粗糙曲線可用y = f(x)表之。以中心線為基準(zhǔn)將下方曲線反摺。然後計(jì)算中心線上方經(jīng)反摺後之全部曲 線所涵蓋面積, 再以測(cè)量長(zhǎng)度除之。所得數(shù)值以μm為單位, 即為該加工面 測(cè)量長(zhǎng)度範(fàn)圍內(nèi)之中心線平均粗糙度值, 其數(shù)學(xué)定義為：
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中心線方向細(xì)分單位等間隔後取各分段點(diǎn)所對(duì)應(yīng)之 hi 值,利用下式可得到 Ra的近似: (圖 3)
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      圖 3 測(cè)量長(zhǎng)度範(fàn)圍內(nèi)之中心線平均粗糙度值Ra的近似

    中心線在表面具有曲度或形狀誤差時(shí),則成曲線,粗糙度沿此曲線量取。 測(cè)量長(zhǎng)度限於量具大小而無(wú)法涵蓋整個(gè)機(jī)件表面,因此,一次量取求得之Ra 只是表面某部分的中心線平均粗糙度,故應(yīng)在被測(cè)物表面多選幾個(gè)不同的位 置測(cè)量,將全部測(cè)得之Ra取其算術(shù)平均值則為表面的中心線平均粗糙度。
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         圖 4 zui大高度粗操度

2. Rymax :zui大高度粗糙度(圖 4)
    由表面曲線上截取基準(zhǔn)長(zhǎng)度L做為測(cè)量長(zhǎng)度,如圖所示,自該長(zhǎng)度內(nèi)曲線之 zui高點(diǎn)與zui低點(diǎn),分別畫出與曲線平均線平行之線時(shí),該二線之間距即為zui大 粗糙度,也就是測(cè)量長(zhǎng)度內(nèi)沿垂直方向量取zui高點(diǎn)與zui低點(diǎn)之距離。Rymax 值以μm 為單位,並在數(shù)值後加上小寫字母s以區(qū)分 Rymax 值。若由粗糙曲 線上截取基準(zhǔn)長(zhǎng)度L做為測(cè)量長(zhǎng)度,則量測(cè)之值亦稱為zui大高度粗糙度,但符 號(hào)改為 Rt , 使用時(shí)須注意。
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            圖 5   Rtm :十點(diǎn)平均粗糙度

3. Rtm :十點(diǎn)平均粗糙度(圖 5)
    由表面曲線上截取基準(zhǔn)長(zhǎng)度L做為測(cè)量長(zhǎng)度,求出第三高波峰與第三深波谷 ,分別畫出二條平行線,兩平行線間距即為十點(diǎn)平均粗糙度值Rz其值以μm為 單位,並在數(shù)值後加上小寫字母z以區(qū)別另兩種粗糙度。 三種粗糙度數(shù)值間之關(guān)係約為:
4 Ra ≒ Rymax ≒ Rtm


各種加工方法能得到的表面光度

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          圖 6    各種加工方法能得到的表面光度

    對(duì)機(jī)械加工而言,鑄造、鍛造、粗車、搪光、銑切、研磨、擦光、所造成 工件之表面粗糙程度恰好由粗到細(xì)依序排列。(圖 6) 粗糙度值與各種加工法之關(guān)係:
1.超光面:基準(zhǔn)長(zhǎng)度L=0.08mm,以超光加工方法,所得之表面,其加工面 光滑如鏡面。
    
2.精切面:基準(zhǔn)長(zhǎng)度L=0.8mm,經(jīng)一次或多次精密車、銑、磨光、搪光、 研光、擦光、拋光或刮絞、搪等有屑切削加工法所得之表面 幾乎無(wú)法以觸覺(jué)或視覺(jué)分辨出加工之刀痕,故較細(xì)切面光滑。

3.細(xì)切面:基準(zhǔn)長(zhǎng)度L=2.5mm,經(jīng)一次或多次較精細(xì)車銑、刨、磨、鑽、 搪絞或銼等有屑切削加工所得之表面以觸覺(jué)試之,似甚光滑, 但由視覺(jué)仍可分辨出有模糊之刀痕,故較粗切面光。

4.粗切面:基準(zhǔn)長(zhǎng)度L=8mm,經(jīng)一次或多次粗車、銑、刨、磨、鑽、搪或 銼等有屑切削加工所得之表面,能以觸覺(jué)及視覺(jué)分別出殘留有 明顯之刀痕。

5.光胚面:基準(zhǔn)長(zhǎng)度L不予規(guī)定,一般鑄造、鍛造、壓鑄、輥軋、氣焰或 電弧切割等無(wú)屑加工方法所得之表面,必要時(shí)尚可整修之毛頭 ,惟其黑皮胚料仍可保留。