表面粗糙度仪之表示法

從量測儀器上,我們多可獲得工件表面不規則狀況的放大結果,而此一結果 常被稱為

"表面輪廓圖"(surface profile)。當儀器的尖筆正沿著工件表面 進行掃描時,其垂直方向的運

動乃可被放大而被繪製下來,且在同時,我們亦 可直接自儀器上讀出在該處工件表面上的

表面粗度算術平均值究竟為多少。

在1930年以前,這完全是要憑觸覺來建立標準。檢驗時必須使用一系列 具有不同

粗度的試片,工廠人員在使用這些試片時,先用他的手指甲劃過標準 的試片表面,然後再劃

過他製造出來之工件的表面,當感覺這兩個表面具有相 同的粗度時,則工件表面便被認為

足夠光滑了。在表面密封、滾珠軸承、齒 輪、凸輪或軸頸等應用場合,表面光度對於設備

的功能能否發揮影響很大,有 人發現,設備的性能與對數的表面光度值成線性的變化關係。

也就是說,要使 性能提高一倍時,平均的波峰到波谷的粗度值必須減低十倍。於是乎,對表面

粗糙度量化的要求也就產生了。

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 說來波浪起伏

的曲線是屬於輪廓量測的範圍,其值遠大於表面粗糙度之值(有 關輪廓量測請參閱第六章),

但也有將表面輪廓斷面兩種曲線分開或合併考慮 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(最大高度粗糙度)、Rtm (十點平均粗 糙度),現分述如下:

圖 2 中心線平均粗糙度之測量長度L

1. Ra :中心線平均粗糙度

若從加工面之粗糙曲線上,截取一段測量長度L(圖 2) ,並以該長度內 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。以中心線為基準將下方曲線反

摺。然後計算中心線上方經反摺後之全部曲 線所涵蓋面積, 再以測量長度除之。所得數值

以μm為單位, 即為該加工面 測量長度範圍內之中心線平均粗糙度值, 其數學定義為：

中心線方向細分單位等間隔後取各分段點所對應之 hi 值,利用下式可

得到 Ra的近似: (圖 3)

圖 3 測量長度範圍內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,則成曲線,粗糙度沿此曲線量取。 測量長度限於量具大小

而無法涵蓋整個機件表面,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

應在被測物表面多選幾個不同的位 置測量,將全部測得之Ra取其算術平均值則為表面的

中心線平均粗糙度。

圖 4 最大高度粗操度

2. Rymax :最大高度粗糙度(圖 4)

由表面曲線上截取基準長度L做為測量長度,如圖所示,自該長度內曲線之 最高點與

最低點,分別畫出與曲線平均線平行之線時,該二線之間距即為最大 粗糙度,也就是測量長度

內沿垂直方向量取最高點與最低點之距離。Rymax 值以μm 為單位,並在數值後加上小寫

字母s以區分 Rymax 值。若由粗糙曲 線上截取基準長度L做為測量長度,則量測之值亦稱為

最大高度粗糙度,但符 號改為 Rt , 使用時須注意。

圖 5 Rtm :十點平均粗糙度

3. Rtm :十點平均粗糙度(圖 5)

由表面曲線上截取基準長度L做為測量長度,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平均粗糙度值Rz其值以μ北京时代弹簧试验机m為 單位,並在數值後加上小寫

字母z以區別另兩種粗糙度。 三種粗糙度數值間之 Ra ≒ Rymax ≒ Rtm

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