1. 表面粗糙度Ra的含义

表面粗糙度(surface roughness)是指加工表面具有的较小间距和微小峰谷的不平度，其两波峰或两波谷之间的距离（波距）很小（在1mm以下），它属于微观几何形状误差。由于加工中的材料塑性变形、机械振动、摩擦等原因，总是存在着几何形状误差；表面粗糙度越小，则表面越光滑。

而Ra是算术平均粗糙度，Ra 是表面上每个点的高度偏离平均高度的平均值，表示在基准长度上粗糙度的绝对值的平均值，该绝对值是相对于平均高度来说的。

2.表面粗糙度的重要性

表面粗糙度的重要性，在超精密加工领域体现的淋漓尽致，对于高精度零件，这些微小的颗粒可以导致质量的缺陷。不仅仅是对工件精度的影响，工件表面的光泽感和质感的差异也是影响产品形象和品牌的因素之一。

同时表面粗糙度低也能为产品提供一定的视觉外观和触觉外观，如手机这类电子产品，人们选购时都会考虑其外壳的光洁度和粗糙度，也就是外观和触感。另外表面粗糙度低还有利于清洁，不容易藏污纳垢，能减少细菌在表面黏附。

3.表面粗糙度影响的因素

对耐磨性的影响。表面越粗糙，配合表面间的有效接触面积越小，压强越大，摩擦阻力越大，磨损就越快。

对配合稳定性的影响。对间隙配合来说，表面越粗糙，就越容易产生摩擦导致磨损，使工作过程中间隙逐渐增大；对过盈配合来说，由于装配时将微观凸峰挤平，减小了实际有效过盈，降低了连接强度。

对疲劳强度的影响。粗糙零件的表面存在较大的波谷，它们像尖角缺口和裂纹一样，对应力集中很敏感，从而影响零件的疲劳强度。

对耐腐蚀性的影响。粗糙的零件表面，易使腐蚀性气体或液体通过表面的微观凹谷渗入到金属内层，造成表面腐蚀。

对密封性的影响。粗糙的表面之间无法严密地贴合，气体或液体通过接触面间的缝隙渗漏。

对接触刚度的影响。接触刚度是零件结合面在外力作用下，抵抗接触变形的能力。机器的刚度在很大程度上取决于各零件之间的接触刚度。

对测量精度的影响。零件被测表面和测量工具测量面的表面粗糙度都会直接影响测量的精度，尤其是在精密测量时。 此外，表面粗糙度对零件的镀涂层、导热性和接触电阻、反射能力和辐射性能、液体和气体流动的阻力、导体表面电流的流通等都会有不同程度的影响。

4.影响表面粗糙度的因素

温度。切割磨削时的温度过高，会导致表面不均匀和表面粗糙度增加，如“橘皮”现象就是由于温度过高而导致的。需要掌握各种材料最适合切割的温度。

加工方法。由于加工方法和工件材料的不同，被加工表面留下痕迹的深浅、疏密、形状和纹理都有差别。例如加工过程中刀具与零件表面间的摩擦、切屑分离时表面层金属的塑性变形以及工艺系统中的高频振动等。

5.测量表面粗糙度的方法

（1）接触式

使用接触式轮廓仪，对样本表面进行检测。接触式轮廓仪的触针顶端直接接触到样本表面，对样本表面进行追踪，通过上下运动的发生供电子检测，电子信号经过放大和数字转换处理后得出表面粗糙度。

为了使接触式表面粗糙度轮廓仪能够精确测量，触针尖端的半径必须尽可能小，接触压力较低。接触式粗糙度仪能够产生清晰的波形轮廓，能够长距离测量。当触笔沿着产品表面移动时，测量范围通常可达25mm，该位移被转换成轮廓仪屏幕上显示的数字值。

（2）非接触式

非接触式表面粗糙度轮廓仪对表面粗糙度的测量，就是利用对被测表面形貌没有影响的手段间接反映被测表面的信息来进行测量的方法，避免了与测量装置直接接触引入的测量误差。最常用的技术包括共焦显微镜、激光三角测量和数字全息术等。

其中最常见的就是光学轮廓仪了，将通过参考镜反射光线引导到工件表面，从而实现相机利用3D方式检测表面。

非接触式轮廓仪不受笔触限制，可以测量更大的范围，同时能够检测到工件表面微米以下的变化，更快得出表面粗糙度结果。

下图为接触式和非接触式测量对比

6.不同加工方法能够实现的表面粗糙度