機械加工表面粗糙度測量基本指南

“表面粗糙度 ra 是數控加工中的一個重要因素，因為它決定了所生產零件的性能、磨損和使用壽命。”

加工表面的表面光潔度是決定所生產零件的品質、可靠性和性能的核心因素。這是因為光滑的表面減少了摩擦，因此零件比粗糙的表面更耐用。重要的是要知道，在不同的領域，需要不同程度的粗糙度。了解各種類型的表面處理和 表面粗糙度ra 對於製造零件的品質和性能很有用。  

 

什麼是表面光潔度圖表？

表面光潔度圖表在製造中用於顯示不同類型的表面光潔度以及與其相關的粗糙度值。它可以幫助工程師確定零件最合適的表面處理，以滿足所需的性能和外觀。它還具有微米或微英寸的單位以及如何實現每種表面處理的描述。

表面粗糙度圖

 

什麼是機械加工表面光潔度？ 

機械加工精加工選項

加工 表面光潔度 可以描述為透過使金屬變形或透過切割甚至添加材料來改變金屬表面的過程。它測量表面的紋理，其特點是： 

• 放置： 表面圖案的方向是製造過程的結果。 
• 波紋度： 其他嚴重扭曲，例如翹曲或任何其他偏離設定標準的扭曲。 
• 表面粗糙度ra： 次表面粗糙度和細齒距。機械師使用術語“表面光潔度”來表示 表面粗糙度，術語表面紋理涵蓋所有這三個。

 

機械加工表面處理的優點

機械加工表面光潔度具有以下優點。首先，他們透過消除表面上的任何不規則來平整表面，從而使表面更加平坦。這反過來又有助於提高產品的品質。 

此外，這些飾面有助於增強塗層的附著力，從而使油漆和塗料在表面上具有更好的附著力。這不僅提高了防護等級，而且還延長了防護層的存在期限。光滑的表面看起來也更吸引眼球，這對消費品來說可能至關重要。機械加工表面處理除了提供光滑、閃亮的表面外，還可以防止腐蝕和化學物質。這使得產品非常耐用，尤其是在極端的使用條件下。 

此外，這些飾面透過包括導電性和增加材料的電導率來增加電導率。在電子應用中尤其如此。最後，機械加工表面光潔度透過最大限度地減少摩擦來增強產品的強度，而摩擦會導致產品容易磨損，從而削弱產品的強度。這使得部件在執行所需功能時更加堅固和可靠。

 

表面粗糙度符號和術語

• Ra（平均粗糙度）： 這定義了表面長度上表面高點和表面低點的平均值。它還具有中心線平均線 (CLA) 的名稱。 
• Rz（平均粗糙度深度）： 這計算最高高點和最低低點之間五個最大差異的平均值。為了確定粗糙度，需要進行這些測量，然後找到平均粗糙度。  
• Rp（峰值高度）： 這是在評估長度上波峰到表面輪廓中線之間的距離。 
• Rv（山谷深度）： 這確定了在評估長度上表面輪廓的最低點與表面輪廓的中線的偏差。 
• Rmax（輪廓的最大高度）： 這定義了評估範圍的最高點和最低點之間的最大差異。

這裡有各種類型的 表面光潔度符號，以及它們的意義 

=: 表示切削刀具留下的齒槽，該齒槽與圖中所示的表面或視圖平行。  

⊥ ：顯示垂直於圖面上描繪的表面或視圖的切削刀具痕跡。  

X：指切削刀具留下的痕跡，這些痕跡彼此成直角。  

M：指通常透過拋光或研磨形成的凹槽，在這種情況下，圖案可以沿著一個方向延伸，也不必沿著一個方向延伸。  

C：表示放置在與表面中心同心的圓圈中的標記。  

R：與切削刀具在表面上形成的標記有關，並且與表面平行，並且可以是徑向的。

 

獲得不同表面粗糙度 Ra 的可能性

機械加工中的表面粗糙度根據項目的需要保持在一定水準。這不是偶然發生的，而是有計劃的，這些值通常根據 ISO 4287 等規範設定。 

At 普羅萊恩科技，我們為 CNC 加工應用提供四種常見的表面粗糙度 ra 等級：

• 3. 2微米Ra 

• 1.6 微米鐳 

• 0.8 微米鐳 

•  0.4 微米鐳 

所有應用的粗糙度水準並不相同；這取決於特定表面的具體用途。小於上述值的表面粗糙度Ra值僅在必要時才應指定，因為它們需要更多的加工工作、時間和成本。後處理操作通常不用於獲得特定的 表面粗糙度指數 值，因為這些方法無法準確調節，並且會影響組件的公差。  

 

比較 CNC 加工的表面粗糙度

表面的粗糙度決定了零件的功能、性能和使用壽命。它影響摩擦係數、噪音、磨損、熱量和附著力。雖然表面的光滑度在某些應用中可能不是很重要，但在其他應用中卻非常重要，特別是在高張力、高應力和高振動應用、配合和移動組件、快速旋轉部件和醫療植入物中。 

以下是 Prolean Tech 提供的表面粗糙度等級： 

• 3.2 微米鐳 

這種標準的商用機器表面處理用於大多數消費部件。它略顯粗糙，表面有光澤，上面有切割痕跡。對於承受應力、負荷和振動的零件，最大表面粗糙度ra應為2μm Ra，對於負荷輕且運動慢的配合運動表面，可採用相同的標準。這種精加工是透過高速、輕量進給和輕量切割來完成的。 

• 1.6 微米鐳 

這種表面處理僅具有微弱的切割痕跡，應用於需要緊密配合和受力部分的零件。它適用於緩慢移動和低承載能力的表面，但不適用於高速旋轉零件和具有高振動負荷的零件。這種表面粗糙度是在受控條件下以高速、精細進給和輕切削產生的。對於標準鋁合金（例如 3. 1645），此選項會使生產價格增加約 2.5%，並且根據零件的複雜程度，成本可能會上升。 

• 0.8 微米鐳 

0. 8 μm Ra 通常被稱為高品質表面光潔度，它的公差要求更嚴格，而且價格也更高。這對於承受應力集中的部件是必需的，並且當運動不規則且負載小時可用於軸承。對於標準鋁合金來說，這種表面處理會使複雜零件的生產價格增加約 5% 甚至更多。 

• 0.4 微米鐳 

0.4 μm Ra 是最光滑、最高品質的表面粗糙度，建議用於承受張力或應力的零件以及旋轉速度非常快的零件（例如軸承和軸）。這種平滑度是最難實現的，只有在它對應用至關重要時才應指定。此選項使標準鋁合金的生產價格增加約 11-15%，對於複雜零件則增加更多。

 

評估表面粗糙度的方法 

表面光潔度對於在製造過程中進行量化非常重要，以幫助其達到產品的標準和功能。然而，可以使用多種方法，並且每種方法都適合需要和要清潔的表面。 

1. 直接接觸測量 

關於接觸方法，這些方法使用與所研究的表面接觸的儀器。在這種情況下，通常使用觸針輪廓儀。手寫筆在上面移動，看起來像是在繪製輪廓、波峰和波谷。然後，它根據工具中的這些變化形成一個概況，用於分析從學生收集的數據。 

 用法： 非常適合在需要進行一些量化的情況下使用。對於軟材料或可能被擠壓或壓痕的材料，不建議這樣做，因為接觸會改變表面特性。 

2. 非接觸式測量 

非接觸式技術使用光學或雷射工具，例如雷射掃描顯微鏡。這些設備將光照射在表面上，然後捕捉反射光，以確定表面的粗糙度。 

用法： 用於可能必須避免接觸表面的地方，因為這可能會損壞材料，例如敏感或脆弱的表面。這些方法也適用於不規則表面，儘管其有效性取決於表面的反射率和顏色。 

3. 比較測量 

比較方法是一種評估表面先前定義的幾個特徵的方法。為此，在零件表面上設定了具有標準粗糙度值的比較器。 

用法： 這些方法快速、便宜，可用於首次評估或當醫生只是想大致了解他/她正在處理的情況時。然而，它們不如直接測量方法那麼精確，更多的是一種感知測量。

4. 過程中測量 

成形測量是在製造過程的某個特定階段對錶面粗糙度的檢查。在這些工具中，一些線上輪廓儀或感測器安裝在CNC機床上，以即時提供表面粗糙度資訊。 

用法： 最適合需要更頻繁、大量檢查監控參數的應用。該策略是即時的，可能不如作品創作後採取的策略那麼準確。 

5. 分析技術 

輪廓分析技術使用輪廓儀（例如 3D 輪廓儀）來建立表面輪廓。它給出了表面和表面紋理的整體概念。 

用法： 主要適用於需要額外表面分析的研發部門。它相當複雜，需要應用相當複雜的技術，也可能需要很多時間。 

6. 面積測量技術 

在這種情況下，與線接觸相比，面積測量方法用於測量更大面積上的表面粗糙度。這些是光學輪廓儀和乾涉儀，可提供所研究表面的整體外觀。 

用法： 適用於粗糙表面或對錶面粗糙度 (Ra) 的一般狀態感興趣時。不太適合高解析度表面分析。 

7. 顯微鏡技術 

其他表面表徵技術包括電子顯微鏡，它可以提供大幅放大的表面圖像並提供微觀層面的數據。 

用法： 它在研究和任何精度至關重要的領域（例如半導體生產）中最有用。這些稍微複雜一些並且需要使用某些類型的設備

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表面粗糙度測量圖表備忘單

這張備忘單提供了了解各種表面光潔度的快速參考，幫助您為您的應用選擇正確的光潔度。

微米 (μm)	微英吋 (μin)	描述和應用
25	1000	鋸切或粗鍛的粗糙表面適用於未加工的間隙區域。
12.5	500	粗進給和重切削導致的粗糙表面在車削、銑削和盤磨削中很常見。
6.3	250	由表面磨削、盤磨削和銑削產生。用於有應力需求的間隙表面。
3.2	125	粗加工，適用於承受振動、負載和高應力的零件。
1.6	63	使用精細進給和高速進行受控加工，獲得良好的光潔度。
0.8	32	需要精確控制的高級光潔度，由圓柱磨床、無心磨床或平面磨床生產。非常適合非移動或輕負載零件。
0.4	16	透過金剛砂拋光、研磨或粗珩磨實現高品質的表面處理。適用於對平滑度要求嚴格的應用。
0.2	8	精細的表面處理是透過研磨、拋光或珩磨來實現的。非常適合組件在紋理上滑動的表面。
0.1	4	透過研磨、拋光或珩磨獲得非常精緻的表面效果。用於設計精度至關重要的儀表和儀器工作。
0.05	2	透過細緻的拋光、珩磨或超精加工可實現極其精細的表面處理。最適合精密量塊。
0.025	1	最精緻的表面光潔度，透過拋光、珩磨或超精加工以最高精度生產。用於精密、靈敏的精密儀表。

 

如何實現不同的表面粗糙度等級？

表面粗糙度測量 可由設計者和製造商進行調整，以確保產品特性的恆定性。粗糙度定義了零件如何與環境相互作用，就像它定義了磨損、撕裂和腐蝕一樣。此外，一些粗糙度參數可用於增強塗層附著力或增強電導率。 

Ra值通常用於測量表面的粗糙度，標準值約為12.5μm Ra（非常粗糙）至0.4μm Ra（非常光滑）。用於創建各種不同的技術 表面處理類型 取決於產品的具體用途。 

加工完成狀態

作為機械加工成品零件

加工後的光潔度保持接近的公差，通常為 ± 0. 05 毫米或更好。這種精加工是在加工後立即完成的，並根據設計使用 CAM 或電腦輔助製造來提高精度。然而，這種方法更便宜，因為它不需要其他飾面的額外費用，表面可能會因所使用的工具而受到損傷，並且具有發白的外觀。這種表面處理非常適合關注成品成本和精度的原型、固定裝置和夾具。 

噴砂處理

噴砂表面精加工零件

噴砂是透過使用壓縮空氣槍在表面上噴射微小的玻璃珠來實現的，從而產生具有適度圖案的啞光或緞面表面。這種方法還有助於掩蓋加工過程中留下的痕跡，並提供閃亮的表面。然而，它無法將維度定義為高水準的細節，這對於需要高維度的項目來說是不利的。噴砂中唯一改變的因素是所使用的玻璃珠的尺寸。 

陽極氧化

陽極處理零件 

陽極氧化是一種在工件上形成保護性氧化膜的電解過程 金屬表面處理 成分。將零件浸入酸浴中並連接到電源，塗層向各個方向生長。這種方法比噴砂能更好地控制尺寸，並提供不導電的硬表面。陽極氧化主要對鋁、鈦及其合金進行。

II 型陽極氧化

標準陽極氧化或 II 型陽極氧化可產生透明或著色的表面，最大厚度為 25 μm。這種表面處理對於需要堅硬、光滑且美觀的外表面的零件非常有用。它更便宜，並提供相當好的保護和外觀。  

III 型陽極氧化

III型是一種更成熟的工藝，稱為「硬塗層」陽極氧化，它使用更高的電流密度並嚴格控制溶液的溫度，使其保持在攝氏零度。此方法得到的層厚約125μm，具有較好的硬度和腐蝕性能。儘管 III 型陽極氧化成本比其他兩種更高，但它適用於需要額外保護的高應力工程應用。

 

如何選擇正確的表面處理技術？

選擇正確的表面處理技術對於專案的成功至關重要。這是幫助您做出最佳決定的逐步指南。 

1. 識別材料： 人們必須了解，必須採用不同的方法來處理各種材料才能達到所需的光潔度。首先，確定您要使用的材料，以便您可以選擇要應用的正確技術。 
2. 定義完成的目的： 考慮一下您對錶面光潔度的要求 - 外觀、改進的腐蝕防護或更低的摩擦。因此，根據產品的功能，這將決定您的選擇。 
3. 查看可用的整理技術： 找出可應用於您想要使用的材料的表面處理。例如，陽極氧化適用於鋁，而鈍化適用於不銹鋼。 
4. 評估美學要求： 如果物品的外觀有問題，那麼打磨或雷射蝕刻可能更適合獲得所需的表面效果。  
5. 評估耐用性需求： 對於預計會遭受高磨損的其他區域，零件可能需要更硬的塗層，例如 DLC。 
6. 考慮維護需求： 飾面有多種類型，每種都有其類型，並且都需要某種形式的維護。考慮一下您願意在產品的整個生命週期中花費多少時間進行產品維護。 
7. 測試完成： 建議在大面積塗上飾面漆之前，先對一小部分材料進行測試，看看是否符合要求。 
8. 環境影響因素： 某些精加工製程對環境的影響比其他製程更大。如果您擔心環境因素，那麼最好選擇其他無害的方式。 
9. 預算限制： 最後，根據您準備花費的總金額來計算整理技術的成本。確保所選方法成本低廉，但同時必須能夠滿足所有專案要求。

結語

現代製造流程中的表面粗糙度通常成本高且難以實現。因此，如果要在製造的零件上實施正確的表面精加工技術，則必須使用正確的表面精加工技術。因此，應了解材料表面硬化的性質以達到預期的結果。關於表面處理解決方案，值得一提的是，能夠以合理的價格為您提供專業服務的公司是ProLeanTech。我們的員工訓練有素，因此他們可以應用正確的技術來提供正確的表面光潔度規格。 

 

ProLeanTech 表面 整理服務

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