机械加工表面粗糙度测量基本指南

“表面粗糙度ra是CNC加工中的一个重要因素，因为它决定了生产零件的性能、磨损和寿命。”

加工表面的表面光洁度是决定所生产零件的质量、可靠性和性能的核心因素。这是因为光滑的表面比粗糙的表面更耐用，因为它们可以减少摩擦。重要的是要知道，在不同的领域，需要不同程度的粗糙度。了解各种类型的表面光洁度和 表面粗糙度 可以有助于提高所制造零件的质量和性能。  

 

什么是表面光洁度图表？

表面光洁度图表用于制造过程中显示不同类型的表面光洁度及其相关的粗糙度值。它可以帮助工程师确定最适合零件的光洁度，以满足所需的性能和外观。它还以微米或微英寸为单位，并描述了每种光洁度的实现方式。

表面粗糙度图

 

什么是机械加工表面光洁度？ 

加工精加工选项

加工 表面光洁度 可以描述为通过变形、切割甚至添加材料来改变金属表面的过程。它测量表面的纹理，其特点是： 

• 位置： 表面图案的方向是制造过程的结果。 
• 波纹度： 额外的严重扭曲，例如扭曲或任何其他不符合既定标准的扭曲。 
• 表面粗糙度ra: 表面粗糙度和细齿距。机械师使用表面光洁度一词来表示 表面粗糙度，术语“表面纹理”涵盖了这三者。

 

机加工表面处理的优点

机加工表面处理具有以下优势。首先，它们通过消除表面上的任何不规则性来平整表面，从而使表面更加平坦。这反过来有助于提高产品的质量。 

此外，这些表面处理有助于增强涂层的附着力，从而使油漆和涂料在表面具有更好的附着力。这不仅提高了保护水平，还延长了保护层的存在时间。光滑的表面也更吸引眼球，这对于消费品来说可能至关重要。机加工表面处理除了提供光滑有光泽的表面外，还能提供防腐蚀和防化学品保护。这使得产品经久耐用，尤其是在极端使用条件下。 

此外，这些表面处理通过增加导电性和提高材料的导电性来提高导电性。这在电子应用中尤其如此。最后，机加工表面处理通过最大限度地减少摩擦来提高产品的强度，摩擦会使产品容易磨损，从而使产品变弱。这使得零件在执行所需功能时更加坚固和可靠。

 

表面粗糙度符号和术语

• Ra（平均粗糙度）： 这定义了表面长度上表面最高点和最低点的平均值。它也被称为中心线平均值 (CLA)。 
• Rz（平均粗糙度深度）： 这会计算最高点和最低点之间 5 个最大差异的平均值。为了确定粗糙度，它会进行这些测量，然后找到平均粗糙度。  
• Rp（峰高）： 这是评估长度上波峰到表面轮廓中线之间的距离。 
• Rv（谷深）： 这确定了评估长度上表面轮廓最低点与表面轮廓平均线的偏差。 
• Rmax（型材最大高度）： 这定义了评估跨度最高点和最低点之间的最大差异。

以下是各种类型的 表面处理符号及其含义 

=: 表示切削刀具留下的与图纸所示表面或视图平行的齿槽。  

⊥ ：显示与图纸上描绘的表面或视图垂直的切削刀具痕迹。  

X：指切削刀具所留下的痕迹，这些痕迹彼此成直角。  

M：指通常通过抛光或研磨产生的凹槽，在这种情况下，图案可以延伸或不一定必须在一个方向上。  

C：指以表面中心为同心圆的标记。  

R：与切削刀具在表面留下的痕迹有关，这些痕迹与表面平行，也可能是径向的。

 

获得不同表面粗糙度 Ra 的可能性

根据项目需要，加工过程中表面的粗糙度保持在一定水平。这不是偶然发生的，而是有计划的，其值通常根据 ISO 4287 等规范设定。这些标准定义的 Ra 值介于 25μm 和 0μm 之间，与一系列制造和后处理操作相关。 

At 普罗莱恩科技我们为 CNC 加工应用提供四种常见的表面粗糙度 ra 等级：

• 3. 2μm Ra 

• 1.6 微米镭 

• 0.8 微米镭 

•  0.4 微米镭 

粗糙度水平对于所有应用来说并不相同；它取决于特定表面的具体用途。表面粗糙度 Ra 值小于上述值时，应仅在必要时指定，因为它们需要更多的加工工作、时间和成本。后处理操作通常不用于实现特定的 表面粗糙度指数 值，因为方法无法准确调节，并且会影响组件的公差。  

 

比较 CNC 加工的表面粗糙度

表面粗糙度决定了部件的功能、性能和使用寿命。它会影响摩擦系数、噪音、磨损、热量和粘附性。虽然表面光滑度在某些应用中可能不是很重要，但在其他应用中却非常重要，特别是在高张力、高应力和高振动应用、配合和移动组件、快速旋转部件和医疗植入物中。 

Prolean Tech 提供的表面粗糙度等级如下： 

• 3.2 微米镭 

这种标准商用机器表面处理适用于大多数消费部件。它略显粗糙，表面光滑，上面有切割痕迹。对于承受压力、负载和振动的部件，最大表面粗糙度 ra 应为 2 μm Ra，对于负载轻且运动缓慢的配合移动表面，可以应用相同的标准。这种表面处理是通过高速、轻进给和轻切割来实现的。 

• 1.6 微米镭 

这种表面处理仅会留下微弱的切割痕迹，应该用于需要紧密配合和受力部分的部件。它适用于慢速移动和低承载能力表面，但不适用于高速旋转部件和振动载荷大的部件。这种表面粗糙度是在受控条件下，以高速、精细进给和轻度切割产生的。对于标准铝合金（例如 3. 1645），此选项会使生产价格增加约 2.5%，并且根据部件的复杂程度，成本可能会上升。 

• 0.8 微米镭 

0μm Ra 通常被称为高质量表面光洁度，公差要求更严格，成本也更高。这对于受应力集中的部件是必需的，当运动不规则且负载较小时，可用于轴承。对于标准铝合金，这种光洁度会使复杂部件的生产成本增加约 8% 甚至更多。 

• 0.4 微米镭 

0.4 μm Ra 是最平滑、最高质量的表面粗糙度，建议用于承受张力或压力的部件以及轴承和轴等旋转速度非常快的部件。这种平滑度最难实现，仅应在对应用至关重要时指定。对于复杂部件，此选项会使标准铝合金的生产成本增加约 11-15% 甚至更多。

 

评估表面粗糙度的方法 

在制造过程中，表面光洁度的量化对于帮助产品达到标准和功能至关重要。然而，可以使用多种方法，每种方法都适用于要求和要清洁的表面。 

1. 直接接触测量 

至于接触法，则是使用与被研究表面接触的仪器。在这种情况下，通常使用触针轮廓仪。触针在其上移动，看起来像是在画出轮廓、峰和谷。然后，它根据工具中的这些变化形成轮廓，用于分析从学生那里收集的数据。 

 用法： 非常适合用于需要进行量化的情况。不建议用于软材料或可能被挤压或压痕的材料，因为接触会改变表面特性。 

2.非接触式测量 

非接触式技术使用光学或激光工具，例如激光扫描显微镜。这些设备将光照射到表面上，然后捕获反射光，以确定表面的粗糙度。 

用法： 用于必须避免接触表面的情况，因为这可能会损坏材料，例如敏感或脆弱的表面。这些方法也适用于不规则表面，尽管它们的有效性取决于表面的反射率和颜色。 

3. 比较测量 

比较法是一种根据先前定义的几个特性评估表面的方法。为此，在部件表面上放置具有标准粗糙度值的比较器。 

用法： 这些方法快速、便宜，可用于首次评估或当医生只想大致了解自己正在处理的情况时使用。然而，它们不如直接测量方法精确，更多的是一种感知测量。

4. 在线测量 

成型测量是在制造过程的某个特定阶段检查表面粗糙度。在这些工具中，一些在线轮廓仪或传感器安装在 CNC 机器上，以实时提供有关表面粗糙度的信息。 

用法： 最适合需要更频繁、大量检查监控参数的应用。此策略是实时的，可能不如作品创作后所采取的策略那么准确。 

5. 分析技术 

轮廓测量技术使用轮廓仪（例如 3D 轮廓仪）来创建表面轮廓。它给出了表面和表面纹理的总体概念。 

用法： 主要用于需要进行额外表面分析的研发部门。它相当复杂，需要应用相当复杂的技术，也可能需要很多时间。 

6. 面积测量技术 

在这种情况下，与线接触相比，面积测量法用于测量更大面积上的表面粗糙度。这些是光学轮廓仪和干涉仪，它们提供所研究表面的总体概况。 

用法： 适用于粗糙表面或对表面粗糙度 (Ra) 的一般状态感兴趣的情况。不太适合非常高分辨率的表面分析。 

7. 显微镜技术 

其他表面表征技术包括电子显微镜，它可以提供放大的表面图像并提供微观层面的数据。 

用法： 它最适用于研究和任何精度至关重要的领域，例如半导体生产。这些领域略微复杂，需要使用某些类型的设备

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表面粗糙度测量图表备忘单

此备忘单可帮助您快速了解各种表面处理，从而帮助您为您的应用选择合适的表面处理。

微米 (μm)	微英寸 (μin)	描述和应用
25	1000	锯切或粗锻造成的粗糙表面适合未加工的间隙区域。
12.5	500	在车削、铣削和盘磨过程中，粗进给和重切削常常会导致表面粗糙。
6.3	250	由表面磨削、盘磨削和铣削产生。用于有应力要求的间隙表面。
3.2	125	粗糙表面，适用于承受振动、负载和高应力的部件。
1.6	63	采用精细进给和高速度进行控制加工可获得良好的表面效果。
0.8	32	需要精确控制的高级表面处理，采用圆柱形、无心或表面磨床进行加工。非常适合非移动或轻载部件。
0.4	16	通过金刚砂抛光、研磨或粗珩磨实现高质量表面处理。适用于对光滑度要求较高的应用。
0.2	8	精细表面处理通过研磨、抛光或珩磨实现。非常适合用于部件沿纹理滑动的表面。
0.1	4	通过研磨、抛光或珩磨而形成的非常精致的表面。用于设计精度至关重要的仪表和仪器工作。
0.05	2	通过细致的抛光、珩磨或超精加工可实现极致精细的表面处理。最适合精密量块。
0.025	1	最精致的表面光洁度，以最高精度通过抛光、珩磨或超精加工制成。用于精细且灵敏的精密仪表。

 

如何实现不同的表面粗糙度等级？

这个 表面粗糙度测量 设计师和制造商可以调整粗糙度以确保产品特性的恒定性。粗糙度决定了零件与环境的相互作用，因为它决定了磨损、撕裂和腐蚀。此外，一些粗糙度参数可用于增强涂层附着力或提高导电性。 

Ra 值通常用于测量表面粗糙度，标准值为 12.5 μm Ra（非常粗糙）至 0.4 μm Ra（非常光滑）。创建各种表面粗糙度所使用的各种技术 表面处理类型 取决于产品的具体用途。 

加工后表面光洁度

作为加工成品零件

加工后的表面处理保持了近邻公差，通常为 ± 0 毫米或更佳。这种表面处理在加工后立即完成，并使用 CAM 或计算机辅助制造来确保精度，具体取决于设计。但是，这种方法更便宜，因为它不需要其他额外费用，而其他表面处理则可能因使用的工具而留下痕迹，并具有发白的外观。这种表面处理非常适合原型、固定装置和夹具，因为成品的成本和精度是需要考虑的因素。 

喷砂处理

喷砂表面精加工部分

喷砂是使用压缩空气枪将微小的玻璃珠喷射到表面，可产生具有中等图案的暗淡或缎面效果。这种方法还有助于掩盖加工过程中留下的痕迹，并提供闪亮的表面。但是，它无法将尺寸定义到高细节水平，这对需要高维度的项目不利。喷砂中唯一改变的因素是所用玻璃珠的尺寸。 

阳极氧化

阳极氧化件 

阳极氧化是一种在表面形成保护性氧化膜的电解过程 金属表面处理 部件。将部件浸入酸浴中并连接到电源，涂层向各个方向生长。这种方法比喷丸处理更能控制尺寸，并提供不导电的坚硬表面。阳极氧化主要在铝和钛及其合金上进行。

阳极氧化 II 型

标准阳极氧化或 II 型阳极氧化可使表面变得透明或有色，最大厚度为 25 μm。这种表面处理适用于需要坚硬、光滑且美观的外表面的部件。它更便宜，并提供相当好的保护和外观。  

阳极氧化类型 III

III 型是一种更先进的工艺，称为“硬涂层”阳极氧化，它使用更高的电流密度并严格控制溶液的温度，保持在零摄氏度。这种方法可以产生约 125μm 的更厚的涂层，并且具有更好的硬度和腐蚀特性。尽管它比其他两种方法更昂贵，但 III 型阳极氧化适用于需要额外保护的高应力工程应用。

 

如何选择正确的表面处理技术？

选择正确的表面处理技术对于项目的成功至关重要。以下是帮助您做出最佳决策的分步指南。 

1. 识别材料： 必须了解，处理各种材料的方法不同，才能达到所需的效果。首先，确定要使用的材料，以便选择正确的技术来应用。 
2. 定义完成的目的： 考虑一下您对表面光洁度的要求——外观、改善防腐性能还是降低摩擦力。因此，根据产品的功能，这将决定您的选择。 
3. 审查可用的精加工技术： 了解您要使用的材料可以采用何种表面处理。例如，阳极氧化适用于铝，而钝化适用于不锈钢。 
4. 评估美学要求： 如果物品的外观有问题，那么打磨或激光蚀刻可能更适合获得所需的效果。  
5. 评估耐久性需求： 对于预计会遭受高磨损的其他区域，则可能需要为零件使用更坚硬的涂层，例如 DLC。 
6. 考虑维护需求： 表面处理有多种类型，每种类型都有自己的特点，都需要某种形式的维护。考虑一下在整个产品生命周期中，您愿意花多少时间进行产品维护。 
7. 测试完成情况： 建议在大规模应用饰面之前，应该对一小部分材料进行测试，看看其是否符合要求。 
8. 环境影响因素： 有些精加工工艺对环境的影响比其他工艺更大。如果您担心环境因素，那么最好选择其他无害方式。 
9. 预算限制： 最后，将精加工技术的成本纳入您准备花费的总金额中。确保所选方法既便宜又能满足所有项目要求。

结语

现代制造工艺中的表面粗糙度通常成本高昂且难以实现。因此，如果要在制造的零件上实施正确的表面处理技术，则必须使用正确的技术。因此，应了解材料表面硬化的性质，以实现所需的结果。关于表面处理解决方案，值得一提的是，能够以合理的价格为您提供专业服务的公司是 ProLeanTech。我们的员工训练有素，因此他们可以应用正确的技术来提供正确的表面光洁度规格。 

 

ProLeanTech 表面 整理服务

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