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機床振動等因素，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。產品的工作性能、可靠性、壽命在很大程度上取決于主要零件的表面質量，因而粗糙度是重要的工業參數。

表面粗糙度檢測方法

對表面粗糙度的評價主要分為定性和定量兩種評定方法。定性評定是將待測表面和已知表面粗糙度級別的標準樣板相比較，通過目估或借助于顯微鏡以判別其級別。定量評定則是通過一定的測量方法和相應的儀器，測出待測表面的粗糙度數值。

1.粗糙度樣板比較法

表面粗糙度樣板是按各種加工方法做成的不同幾何形狀的一套標準表面樣塊，用來與被測的表面比較。以樣塊工作面的表面粗糙度為標準，憑觸覺（如手感）或視覺（可借助放大鏡、比較顯微鏡等）與待測工件表面進行比對，從而判斷被檢查表面的粗糙度是否滿足要求。這是一種定性的檢查方法。所選用的樣塊和被測零件的加工方法必須相同，并且樣塊的材料、形狀、表面色澤等應盡可能與被測零件一致。根據被測表面加工痕跡的深淺來決定其表面粗糙度輪廓是否符合技術要求。若被測表面加工痕跡的深度相當于或小于樣塊加工痕跡的深度，則表示該被測表面粗糙度輪廓幅度參數Ra值不大于樣塊所標記的Ra值。

觸覺比較法適用于檢測Ra值為0.63~10mm的外表面；目測法適用于檢測Ra值2.5~80mm的表面；用5～10倍放大鏡比較適用于檢測Ra值0.32~2.5mm的表面；用比較顯微鏡適用于檢測Ra值0.08~10mm的表面。

這種方法簡單易行，工廠比較常用，尤其是車間檢驗中常用。一般只用于粗糙度評定參數值較大的情況下，其判斷的準確性很大程度上取決于檢驗人員的經驗，只能定性測量，無法得到定量值，當有爭議時可用儀器進行測量。

2. 印模法測量

對于大型零件或零件內表面等（如深孔、盲孔、凹槽、內螺紋）不易直接測量的情況下可用印模法。印模表面的峰谷值總要比被測表面的峰谷值要小些，因而對此結果需加以修正。其修正系數值與所用材料等有關，應由實驗來確定。

3.觸針法測量

觸針法又稱針描法，它是一種接觸式測量方法，是利用儀器的測針與被測表面相接觸，并使測針沿其表面輕輕劃過以測量表面粗糙度的一種測量法。

將一個很尖的觸針垂直安置在被測表面上作橫向移動，由于工作表面粗糙不平，因而觸針將隨著被測表面輪廓形狀作垂直起伏運動。將這種微小位移通過電路轉換成電信號并加以放大和運算處理，即可得到工件表面粗糙度參數值；也可通過記錄器描繪出表面輪廓圖形，再進行數據處理，進而得出表面粗糙度參數值。

該方法適宜測量Ra值為0.025~12.5mm，Rz值為0.02~160μm范圍內的表面粗糙度。觸針法不能用于軟質材料、現場高速在線場合，這是因為用針測量輪廓時，針尖必須給表面施加一定的壓力，使觸針易劃破被測表面及測量速度低。因此，在測量高密表面、不允許有劃傷軟質表面及需要在線高速測量表面，觸針法就顯得力不從心了。另外，由于橫向分辨率會受觸針直徑限制，不宜對超光滑表面的測量。

4.光切法測量

所謂光切法就是用一狹窄的扁平光束以一定的傾斜角照射到被測表面上，光束在被測表面上發生反射，將表面微觀粗糙度用顯微鏡放大成像進行觀測。測量儀器用光切顯微鏡，有JSG型和9J型。它可用于測量車、銑、刨及其他類似方法加工的金屬外表面，還可觀察木材、紙張、塑料、電鍍層等表面。從目鏡觀察表面粗糙度輪廓圖像，用測微裝置測量Rz值，也可以通過測量描繪出的輪廓圖像，再計算Ra值，因其方法較繁瑣而不常用，適用于計量室測量表面粗糙度Rz為0.8~100μm（相當于Ra值為0.16~20μm）的平面和外圓柱表面。

5.干涉法測量

干涉法是利用干涉顯微鏡測量表面粗糙度，聯合運用干涉原理和顯微放大原理。對測量面垂直高度方向的微觀不平度通過光波干涉法進行放大測量，對表面粗糙度的水平參數通過顯微放大系統測量。干涉顯微鏡具有表面信息直觀和測量精度高等優點，而且一次就可測定一塊面積。根據分光方案的不同，分光路干涉顯微鏡可分為Michelson，Mirau和Linik三種。

干涉法主要用于測量表面粗糙度的Ry和Rz參數，這種方法適宜測量Rz值為0.063~1.0μm（相當于Ra值為0.01~0.16μm）的平面、外圓柱面和球面。

6.散射法測量

散射法是采用光強對比來評價表面結構的一種方法。光源發射的光波通過光學系統平行或發散地入射到被測工件表面，被測件表面反射光波所反映的被測件表面形狀的光學信息由與光學信息相關的各種形式的光電傳感器和后處理電路予以處理。

對于表面粗糙度數值較小的表面，散射光能較弱，反射光能較強；反之，表面粗糙度數值較大的表面，散射光能較強，反射光能較弱。

基于光學散射原理的表面粗糙度檢測方法，具有結構簡單、體積小、易于集成產品、動態響應好、適于在線測量等優點。該方法的缺點是測量精度不高，用于超光滑表面粗糙度的測量還有待進一步改進。

這種方法適宜測量Ra值為0.012~2.0μm的平面、外圓柱面和球面、樣塊等。也可以用來測量零件表面劃線、鍍層等深度。

7.光學探針法

原理上類似機械探針式測量方法，探針改用聚焦光束取代金剛石針尖，表面輪廓高度的變化通過檢測焦點誤差來實現。目前采用的有激光三角法探針、光學臨界角法探針、像散法探針、共焦掃描探針、基于光纖的光學針掃描法等。

光學探針式測量系統的測量范圍比其他方法要大許多，它不僅能測量局部表面的粗糙度，還能精確測量1mm范圍內的表面形狀變化，以及檢測表面的微小缺陷。

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