粗糙度的精確概念
表面粗糙度(surface roughness)
在機械零件切削的過程中,刀具或砂輪遺留的刀痕,切屑分離時的塑性變形和工具機振動等因素,會使零件的表面形成微小的峰谷.這些微小峰谷的高低程度和間距狀況就叫做表面粗糙度,也稱為微觀不平度,它是一種微觀幾何形狀誤差.
表面粗糙度發展歷史
表面粗糙度是由切削過程中刀具在工件表面上留下的刀痕而產生的。它是機械零件的一個主要幾何精度指標, 對零件的性能會產生重要的影響。零件表面粗糙度直接影響零件的配合性質、疲勞強度、耐磨性、抗腐蝕性以及密封性等[1 ] 。因此,關於表面粗糙度測量的研究就一直沒有停止。 傳統的測量方法有比較法、針描法、光切法、干涉法和印模法等多種, 主要是使用樣板、電動輪廓儀、光切顯微鏡、干涉顯微鏡等多種工具和計量儀器。
表面質量的特性是零件最重要的特性之一，在計量科學中表面質量的檢測具有重要的地位。最早人們是用標準樣件或樣塊，通過肉眼觀察或用手觸摸，對表面粗糙度做出定性的綜合評定。
1929年德國的施馬爾茨(G.Schmalz)首先對表面微觀不平度的深度進行了定量測量。
1936年美國的艾卜特(E.J.Abbott)研製成功第一台車間用的測量表面粗糙度的輪廓儀。
1940年英國Taylor-Hobson公司研製成功表面粗糙度測量儀“泰呂塞夫(TALYSURF)”。以後，各國又相繼研製出多種測量表面粗糙度的儀器。目前，測量表面粗糙度常用的方法有：比較法、光切法、干涉法、針描法和印模法等，而測量迅速方便、測值精度較高、套用最為廣泛的就是採用針描法原理的表面粗糙度測量儀.
表面粗糙度的測量原理
測量工件表面粗糙度時，將感測器放在工件被測表面上，由儀器內部的驅動機構帶動
感測器沿被測表面做等速滑行，感測器通過內置的銳利觸針感受被測表面的粗糙度，此時工
件被測表面的粗糙度引起觸針產生位移，該位移使感測器電感線圈的電感量發生變化，從而
在相敏整流器的輸出端產生與被測表面粗糙度成比例的模擬信號，該信號經過放大及電平轉
換之後進入數據採集系統，D S P晶片將採集的數據進行數字濾波和參數計算，測量結果在液
晶顯示器顯示出來。
粗糙度儀的套用領域
表面質量的特性是零件最重要的特性之一，在計量科學中表面質量的檢測具有重要的地位。以前人們是用標準樣件或樣塊，通過肉眼觀察或用手觸摸，對表面粗糙度做出定性的綜合評定。目前粗糙度儀主要涉及的行業領域有：
一、非金屬加工製造業，隨著科技的進步與發展，越來越多的新型材料套用到加工工藝上，如陶瓷、塑膠、聚乙烯，等等，現在有些軸承就是用特殊陶瓷材料加工製作的，還有泵閥等是利用聚乙烯材料加工製成的。這些材料質地堅硬，某些套用可以替代金屬材料製作工件，在生產加工過程中也需要檢測其表面粗糙度。
二、機械加工製造業，主要是金屬加工製造。粗糙度儀最初的產生就是為了檢測機械加工零件表面粗糙度而生的。尤其是觸針式粗糙度測量儀比較適用於質地比較堅硬的金屬表面的檢測。如：汽車零配件加工製造業、機械零部件加工製造業，等等。這些加工製造行業只要涉及到工件表面質量的，對於粗糙度儀的檢測套用是必不可少的。
三、隨著粗糙度儀的技術和功能不斷加強和完善，以及深入的推廣和套用，越來越多的行業被發現會需求粗糙度的檢測，除機械加工製造外，電力、通訊、電子、，如交換機上聯軸器、積體電路半導體等生產加工過程中也需粗糙度的評定，甚至人們生活中使用的文具、餐具、人的牙齒表面都要用到表面粗糙度的檢驗。
下面根據粗糙度儀的具體使用對其套用行業進行細分：
1、 汽車製造及零配件加工
2、 機械零部件加工及傳動裝置
機械零部件包括：軸承、緊固件、衝壓件、螺套螺栓、齒輪齒條、凸輪系統、聯軸器、離合器、液壓機具、減速機、微特電機、調速電動機。
3、 金屬加工設備及工具機附屬檔案、功能部件
金屬加工設備包括：車床、銑床、鑽床、磨床、沖床、鋸床、電火花加工機、線切割機、雷射加工機、倒角機、快速成型機、臥軸短台、數控強力、專用成形系列、自動攻絲機、鑽孔攻絲複合機、衍磨機、雕刻機、試驗機、專用試驗機。
4、工藝裝備
硬質合金刀具、齒輪加工刀具、螺紋加工刀具、刀具系統、陶瓷刀具、磨具、研具、刃磨機、耐磨件、夾具、氣動夾具、液壓夾具、模具標準件、模具材料、電動/氣動工具、手動工具。
5、 通用機械及金屬成形設備
起重設備、空氣壓縮機、閥門、泵、風機、製冷設備、滾絲機、冷軋機、打標機、鉚接機、拉絲機、金屬製品。
6、 表面工程處理
7、 冶金冶煉、軋制及鍛壓設備
冷軋薄板、鍍錫原板、鋁合金型材、不鏽鋼板、冷滾軋工件、軋制軋輥（製成銅片、鋁片）、冷硬鑄鐵鏡面輥、壓延輥。
8、 氣動、液壓元器件及壓力容器
9、 模具鑄造、精密製造
塑膠模具、衝壓模具、蓋體模具、壓鑄模具、熔煉設備、鑄造設備、鐵、鋁鑄件、有色金屬型砂鑄造件、碳鋼鑄件、不鏽鋼鑄件、合金鋼鑄件、精密鑄造件。
10、印刷、包裝、輕工、紡織機械及醫療器械
11、石油、化工、煤炭、水泥機械及農業機械
12、糧油、食品、啤酒機械及製藥機械
13、電力、電控及電子通信設備
14、航空航天、軍工單位
15、大專院校、科研單位
16、造紙行業
17、工業陶瓷、壓電陶瓷、電瓷、陶瓷脂、烤瓷、磨砂、高鋁質陶瓷輥棒
18、橡膠、環氧樹脂、聚乙烯
19、流體導管、複合玻纖溫消音風管
20、水晶晶體、炭化矽、石墨、金剛石膜、磁石
21、合金門窗、門柄、座椅部件、不鏽鋼杯不鏽鋼餐具表面、水龍頭表面
22、鍍鎘電池、望遠鏡筒
23、銅箔文具、中高檔鎳白銅筆頭、硬質合金球珠、球座體、自動鉛筆芯
24、醫療護理
25、服飾製造器械
例：型號: SRT-6210
1. 特性
該儀器採用計算機技術，符合國標GB/T 6062及ISO，DIN，ANSI和JIS四項標準，可以廣泛適用於生產現場，可測量多種機加工零件的表面粗糙度，根據選定的測量條件計算出相應的參數，在液晶顯示器上清晰地顯示出全部測量參數。測量工件表面粗糙度時，將感測器放在工件被測面上，由儀器內部的驅動機構帶動感測器沿被測表面做等速滑行，感測器通過內置的銳利觸針感受被測表面粗糙度，此時工件被測表面的粗糙度引起觸針產生位移，該位移使感測器電感線圈的電感量發生變化，從而在相敏整流器的輸出端產生與被測表面粗糙度成比列的模擬信號，該信號經過放大及電平轉換之後進入數據採集系統，DSP晶片將採集的數據進行數字濾波和參數計算，測量結果在液晶顯示器顯示出來，同時可以與PC機通訊，實現數據分析和列印。
* 多參數測量：Ra.Rz.Rq.Rt；
* 高精度電感感測器；
* RC.PC-RC.GAUSS.D-P四種濾波方式；
* 內置鋰離子充電電池及充電控制電路，容量高；
* 機電一體化設計，體積小，重量輕，使用方便，內置標準RS232接口
可與PC機通訊；
* 具有自動關機功能。
此表有兩種關機方式：一種為手動關機，另外一種為鍵盤操作5分鐘關機。
* 此表能記憶7組測量數據及測量條件以備下次查看或連機處理；
* 具有公英制轉換功能。
2 規格和參數
顯示器：藍色背光，4位數顯，10mmLCD
測量參數：Ra、Rz、Rq、Rt。
測量範圍：Ra，Rq0.005~16.00um/0.020~62.99uinch
Rz，Rt0.020~160.0um/0.078~629.9uinch
精確度：不大於±10%
示值變動性：不大於6%
感測器：
測量原理：電感式
半徑：5um
材料：金剛石
測力：4mN（0.4gf）
角度：90°
縱向半經：48mm
最大驅動行程17.5mm/0.7inch
取樣長度（任選）0.25mm，0.8mm，2.5mm
驅動速度：
測量是
當取樣長度=0.25mm時，Vt=0.135mm/s
當取樣長度=0.8mm= Vt=0.5mm/s
當取樣長度=2.5mm Vt=1mm/s
返回時 Vt=1mm/s
濾波器輪廓
濾波輪廓： RC
PC-RC
GAUSS
不濾波輪廓：D-P
解析度：
0.001um 當測量值<10um時
0.01um 當測量值≤測量值≤100um時
0.1um 當測量值≥100um時
評定長度Ln：1-5L可選
電源：內置鋰離子充電電池一塊
自動關機
記憶功能： 7組
工作環境：
溫度：0~50℃
濕度：<80%RH
外型尺寸：140×52×48mm
淨重：約420克
可選附屬檔案：
標配感測器SRP-100
深槽感測器SRP-110
曲面感測器SRP-120
延長桿 SER-150
測試台 SRS-1
校準塊 SSP-180
RS232串口線，USB TO RS232連線線
表面粗糙度參數的定義
所有參數的定義依據ISO 4287—1997標準. 其中藍色部分為最常用的參數。
Ra----輪廓的算術平均偏差（在取樣長度內，被測實際輪廓上各點至輪廓中線距離絕對
值的平均值）
Rz----粗糙度最大峰-谷高度（在輪廓取樣長度內的最大峰-谷高度）
Rz(JIS)--微觀不平度十點平均高度（該參數也成為ISO試點高度參數，在取樣長度內，
五個最大的輪廓峰和五個最大輪廓谷之間的平均高度差）
Rv----最大的谷值（在取樣長度內，從輪廓中線到最低的谷值）
Rt----輪廓最大的高度（在取樣長度內，輪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是靠計算在每一個取樣長度中，三個最高的峰與三個最深
的谷之間的最小距離值：然後R3y是在取樣長度內，找出這些值的最大制。建議
至少用五個取樣長度來評定）
R3z—平均峰-谷高度（R3z是在整個評價長度上，在每一個取樣長度上的三個最高的峰
和三個最深的谷之間的垂直距離的平均值）
Rp----最大的峰值（在取樣長度內，在平均線以上的輪廓的最大高度）
Rc—輪廓要素的粗糙度平均高度（在取樣長度內，輪廓要素的高度的平均值）
Rda—粗糙度算術平均傾斜Slop（在取樣長度內，輪廓變化速率的絕對值的算術平均）
Rdq—粗糙度均方根傾斜
Rku—粗糙度峰度—機率密度函式
rlo—粗糙度被測的輪廓長度（在評價長度內，輪廓表面的被測長度，是測針在測量期間，划過表面峰谷的總長度）
Rmr—粗糙度材料比曲線
Rpc—粗糙度峰計數
Rsm—粗糙度輪廓要素的平均寬度（在取樣長度內，輪廓要素之間在平均線的平均間距）
Rvo—粗糙度測定體積的油保持力
Rs—粗糙度局部峰的平均間距
Rq—均方根粗糙度
RHSC—粗糙度高點計數
粗糙度儀的技術標準和檢定規程
標準：
國家標準：JJF 1105-2003觸針式表面粗糙度測量儀校準規範
美國標準： ASTM-D4414/B
檢定規程：
JJG-2018-89表面粗糙度儀檢定規程
表面粗糙度國際標準加工方法
| 標準等級代號 | 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 | 鑽石膏拋光 | |||||
| SPI(A1) | Ra0.005 | S136 | 54HRC | 光潔度非常高，鏡面效果 | |||
| 8407 | 52HRC | ||||||
| SPI(A2) | Ra0.01 | DF-2 | 58HRC | 光潔度較低，沒有砂紙紋 | |||
| XW-10 | 60HRC | ||||||
| SPI(A3) | Ra0.02 | S136 | 300HB | 光潔度更低一級，但沒有砂紙紋 | |||
| 718SUPREME | 300HB | ||||||
| SPI(B1) | Ra0.05 | 沒有光亮度，有輕微3000#砂紙紋 | |||||
| SPI(B2) | Ra0.1 | 沒有光亮度，有輕微2000#砂紙紋 | |||||
| SPI(B3) | Ra0.2 | 沒有光亮度，有輕微1000#砂紙紋 不辨加工痕跡的方向 | |||||
| Ra0.4 | 精加工：精車\精刨\精銑\磨\鉸\刮 | 微辨加工痕跡的方向 | |||||
| Ra0.8 | 精加工：精車\精刨\精銑\磨\鉸\刮 | 可辨加工痕跡的方向 | |||||
| Ra1.6 | |||||||
| Ra3.2 | |||||||
| Ra6.3 | |||||||
| Ra12.5 | |||||||
| Ra25 | |||||||
| Ra50 |
