上海岁月

表面粗糙度理论与标准的发展
表面粗糙度标准的提出和发展与工业生产技术的发展密切相关，它经历了由定性评定到定量评定两个阶段。表面粗糙度对机器零件表面性能的影响从1918年开始首先受到注意，在飞机和飞机发动机设计中，由于要求用最少材料达到最大的强度，人们开始对加工表面的刀痕和刮痕对疲劳强度的影响加以研究。但由于测量困难，当时没有定量数值上的评定要求，只是根据目测感觉来确定。在20世纪20～30年代，世界上很多工业国家广泛采用三角符号(▽)的组合来表示不同精度的加工表面。
为研究表面粗糙度对零件性能的影响和度量表面微观不平度的需要，从20年代末到30年代，德国、美国和英国等国的一些专家设计制作了轮廓记录仪、轮廓仪，同时也产生出了光切式显微镜和干涉显微镜等用光学方法来测量表面微观不平度的仪器，给从数值上定量评定表面粗糙度创造了条件。从30年代起，已对表面粗糙度定量评定参数进行了研究，如美国的Abbott就提出了用距表面轮廓峰顶的深度和支承长度率曲线来表征表面粗糙度。1936年出版了Schmaltz论述表面粗糙度的专著，对表面粗糙度的评定参数和数值的标准化提出了建议。但粗糙度评定参数及其数值的使用，真正成为一个被广泛接受的标准还是从40年代各国相应的国家标准发布以后开始的。
首先是美国在1940年发布了ASA B46.1国家标准，之后又经过几次修订，成为现行标准ANSI/ASME B46.1-1988《表面结构表面粗糙度、表面波纹度和加工纹理》，该标准采用中线制，并将Ra作为主参数；接着前苏联在1945年发布了GOCT2789-1945《表面光洁度、表面微观几何形状、分级和表示法》国家标准，而后经过了3次修订成为GOCT2789-1973《表面粗糙度参数和特征》，该标准也采用中线制，并规定了包括轮廓均方根偏差(即现在的Rq)在内的6个评定参数及其相应的参数值。另外，其它工业发达国家的标准大多是在50年代制定的，如联邦德国在1952年2月发布了DIN4760和DIN4762有关表面粗糙度的评定参数和术语等方面的标准等。
以上各国的国家标准中都采用了中线制作为表面粗糙度参数的计算制，具体参数千差万别，但其定义的主要参数依然是Ra(或Rq)，这也是国际间交流使用最广泛的一个参数。

从量测仪器上,我们多可获得工件表面不规则状况的放大结果,而此一结果 常被称为"表面轮廓图"(surface profile)。当仪器的尖笔正沿着工件表面 进行扫描时,其垂直方向的运动乃可被放大而被绘制下来,且在同时,我们亦 可直接自仪器上读出在该处工件表面上的表面粗度算术平均值究竟为多少。

在1930年以前,这完全是要凭触觉来建立标准。检验时必须使用一系列 具有不同粗度的试片,工厂人员在使用这些试片时,先用他的手指甲划过标准 的试片表面,然后再划过他制造出来之工件的表面,当感觉这两个表面具有相 同的粗度时,则工件表面便被认为足够光滑了。在表面密封、滚珠轴承、齿 轮、凸轮或轴颈等应用场合,表面光度对于设备的功能能否发挥影响很大,有 人发现,设备的性能与对数的表面光度值成线性的变化关系。

也就是说,要使 性能提高一倍时,平均的波峰到波谷的粗度值必须减低十倍。于是乎,对表面 粗糙度量化的要求也就产生了。