整理粗糙度参数解说.docx
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整理粗糙度参数解说
参数解说
介绍
参数概述
表面纹理可由与一定的纹理特性相关的参数来量化。
这些参数可按测量的特点类型，被分成几组类型。
它们是：
Amplitude（幅值）
Spacing（间距）
Hybrid（混合）
R&W：
R+W
Aspheric（非球面）
曲线及相关参数
Rk参数
影响表面粗糙度的数字评估是三个特性长度。
它们是：
取样长度，也被称为Cut-OffLength
评价长度，也被称为AssessmentLength或DataLength
横向移动长度
另外，屏幕上的帮助工具，以一个容易阅读的ExploringSurfaceTexture（表面形貌浏览）文本描述，其主题详细包括了什么是表面形貌及为什么必需测量它。
该文本包括用FormTalysurf仪器提供通常的表面形貌背景信息和测量仪器的特殊测针类型。
它也给出了参数的有用信息：
它们的来历和使用。
对进一步更深的
表面评论及其测量，可从TaylorHobson的手册Precision2中得到。
幅值参数
这些是测量在轮廓（Z轴）的垂直位移。
这类参数包括:
未滤波参数
滤波的粗糙度参数
滤波的波纹度参数
Pa
Ra
Wa
Pku
Rku
Wku
Pp
Rp
VVp
Pq
Rq
Wq
Psk
Rsk
Wsk
Pt
Rt
Wt
Pv
Rv
Wv
Pz
Rz
Wz
Pz（JIS）
Rz（JIS）
Wc
PcRc
R3y
R3z
间距参数
这些参数是沿表面（X轴）对不规则间距的测量，而与不规则的幅值无关。
这类参数包括
未滤波参数
滤波的粗糙度参数
滤波的波纹度参数
PHSC
F?
HSC
WHSC
PLo
RLo
WLo
Ppc
Rpc
Wpc
PS
RS
WS
PSm
RSm
WSrn
混合参数
指与表面不规则的幅值参数和间距参数都有关的参数（若由和X轴）,或者规定了
一个重，如面积或体积，被称作Hybrid
（混合）参数。
这类参数包括:
未滤波参数
滤波的粗糙度参数
滤波的波纹度参数
Pah
RAa
WAa
Pac
R6c
Woe
P\q
RAq
WAq
PZq
RXq
WXq
PVo
RVo
WVo
曲线及相关参数
这些参数是沿表面（X轴）对不规则间距的测量，而与不规则的幅值无关。
这类参数包括：
原始轮廓
轮廓高度幅值曲线
Pc
Pmr
Pmr（c）
滤波的粗糙度
轮廓高度幅值曲线
Rc
Rmr
Rmr（c）
滤波的波纹度
轮廓高度幅值曲线
Wc
Wmr
Wmr（c）
F^nw参数
这些参数与府日修数相关，被定义在标准BSISO12085:
1996里面。
这些分析包括:
Pt
R
AR
Rx
SR
SAR
SW
SAW
Wte
W
AW
Wx
非球面分析参数
这些参数与非球面形状的特殊分析有关。
这些分析包括:
Fig
-Ra
-Rt
'Smx
・Smn
Tilt
-Xp
-Xt
-Xv
Rk#数
这些参数从来自丁粗糙度测量的材料比曲线的计算而得，并提供以下的值
核心粗糙度深度=Rk
简化的峰高度=Rpk
简化的谷高度=Rvk
这些参数被定义在BSISO13565part2:
1996里面。
长度-概述
有三个与表面形貌定量评定有关的特性长度。
它们是：
取样长度，也被称为Cut-OffLength（长度）
评价长度也被称为Assessment（评估）Length或Data（数据）Length
移动长度
取样长度，Cut-OffLength
这是用来识别不规则表面粗糙度特性的参考线的长度。
取样长度是用丁在测量箱移动方向识别表现测量轮廓特性的长度。
粗糙度和波纹度分析的取样长度等丁所选滤波器的波长。
未滤波的（原始）轮廓
的取样长度等丁其评价长度。
分析长度
形状参考形状参考-概述
量化粗糙度的主要需求是提供一些与测量轮廓数据相关的基准。
在表面计量学里，我们不能测量大多数材料的直径（这届直径计量的领域）,但可测量其对理想形状（如一个极佳的平面）的偏差。
因此，当进行测量和评价结果时，必须考虑表面的形状。
它一开始就把仪器调整到与表面的独特形状相适应。
然后用与代表零件理想形状（或与实际接近的近似值）的一个参考线（或几条线）来计算出测量数据。
用FormTalysurfSeries仪器评价的参考有：
最小二乘直线
最小区域直线
基准（仪器硬件参考）
♦最小二乘圆弧
半径，椭圆或双曲线
非球面
最小二乘直线
最小二乘（LS）线一般被用作平■均参考线。
在表面形貌分析中，最小二乘的最佳直线与评价原始轮廓的测量数据相匹配。
LS线的定位使得轮廓上偏离该线的平方和为最小。
它是通过轮廓数据而提供的唯一的参考线。
最小二乘线（LSline）的图形解释.
最小二乘平■均线（X-X）使得下式的和为最小
a2+b2+c2+d?
+e22
最小区域直线（MZ）
最小区域参考定义了一对直线，这一对平行直线正好包容了整个轮廓，使得在这两条线间的距离（区域）为最小。
显示的参考线是这两条线间的平均价位置，所有的参数计算都以此为参考。
最小区域（MZ直线的图形解释
注意：
该参考线适合丁已往任何一种滤波器和取样长度的截取。
因此，所显示的有时令
人误解。
基准（仪器硬件参考）
在测量期间，来自传感器的电输出是测针的位移和与测针走过的表面相关的传感器测杆的结合。
（也就是，该信号输出是测针跟随表面轮廓和与表面相关的测杆位置改变而升降的结果）。
因此，如果输出真实的表现了表面，那么测杆必须沿与表面精确平行的直线而横向移动（因此必须消除传感器测杆的相对运动）。
通常，E两种带动传感器的方法。
它们是skid（导头）或independentdatum
（独力基准）。
在仪器所带的资料"ExploringSurfaceTexture（探究表面形
貌）”中，有导头用处的论述。
一个独力的精确的直线基准，是与FormTalysurf
系列仪器的横向单元一致的。
一个独力直线基准的用处是，使得所有不规则表面的粗糙度，波纹度和形状可以被测量和分析。
测杆的垂直测量范围（即，测针所允许的最大偏斜）限制了分析零件形状的范围。
最小二乘圆弧
被测表面的半径可由与测量数据相匹配的一个圆弧而决定。
该位置使得从轮廓到该圆弧的线的偏差的平方和未最小。
然后可计算出该圆弧的半径。
其使用的原理类似丁计算最小二乘直线时所讲的。
绝对最小二乘圆弧
使用该选项，使得形状误差可用用户指定的参考半径来计算。
当选择LSArcAbsolute（绝对最小二乘圆弧）时，用户必须在分析对话框的形状栏里，按FormQualifiersox（形状限定）输入参考半径的尺寸
LS*径的图形解释
最小二乘圆弧（r-r）的位置使得下式的和为最小，然后可以计算出半径R,
a?
+b2+c2+d2+e2口2
未滤波参数
未滤波参数-概述
原始轮廓数据（有时称为未滤波数据）含有所有被测表面的粗糙度和波纹度特性，它只随采集数据的方法和仪器的校准修正系数而改变。
这些数据真正代表什么，将取决丁数据的采集方法。
影响它的几个因素是：
测针顶尖的尺寸和形状。
由丁测针顶尖影响着表面特性并防碍（由丁其尺寸或形状）对实际轮廓表面的全
面跟踪，因此需要对表面数据进行一些滤波。
当用合适的测针进行表面形貌的测
量时，这种影响通常是很小的。
当测量形状时，有时需首选一个长的测针，目的是为了在分析时剔除一些表面形貌特性。
测量时用合适的刹车块或不用刹车块（与独立基准有关）。
使用刹车块的仪器仅用作测量表面形貌（粗糙度和波纹度）。
形状测量必需以一个独立的直线基准为参考。
被测表面的长度
当测量一个表面的长度时，测量长度应该与实际是一样长的。
这样能得到最合适
的形状，并提供足够的数据量进行精确的分析。
用FormTalysurf系歹0仪器评价的未滤波参数有：
Pa,Pq,Pp,Pv,Pt,Psk,Pku,Pda,Pdq,Plq,PS,PSm,Pz,Pz（JIS）,Plo,
Pc,Pdc,Pmr,
Pmr（c）,PHSC,PPc,Pvo
标准BSISO3274:
1996包含了接触（测针）仪器的名词特性。
标准ISO4287:
1997包含了表面形貌：
轮廓方法一术语，定义和表面形貌参数。
轮廓高度幅值曲线
高度幅值曲线说明了在测量轮廓数据中出现相同高度的峰的频率。
从这个图可得到原始轮廓，粗糙度和波纹度的分析，这与在材料比中的分析显示是一致的。
轮廓高度幅值曲线的解释
A=材料比曲线B=幅值分布曲线
C=峰的幅值D=等幅值峰出现的个数。
Pa
P毗普遍认可的，最常用的粗糙度国际参数。
它是指在评价长度内，轮廓偏离平
均线的算术平■均。
iri
pa=m街加
0
Pa的图形解释
从数学意义讲，P*在全部评价长度内，轮廓偏离平均线的算术平■均值。
形象化说明P球源的方法如下:
A平均线X-X与测量数据相匹配
B在评价长度ln内且在平■均线以下的轮廓部分，被翻转然后放在该平■均线以
上。
CPa是在原始平均线以上，轮廓的平均高度。
Pa的局限性
不同特性的表面可能产生相同的Pail
Pc基础轮廓的原始平均高度
该参数是在评价长度内，基础轮廓的高度的平■均值。
在评估长度内，最大峰-谷距的10咐作为峰高的辨别标准，而间隔是评价长度的1%
这些参数被定义在ISO42871997para.4.1.4中。
Pc的图形解释
Pdii（PAa）原始算术平均斜率
Pda（PAa）是被测轮廓数据的算术平均斜率（与所选的基准线有关）。
也就是，在评价长度内，轮廓变化速率绝对值的算术平■均。
FJ%皈
这里，dz/dx是轮廓的瞬时斜率。
Slope的图形解释
估计轮廓局部斜率的公式，在ISO4287中有详细说明：
d^=BOAX知3-9%"45工什「45牛1+9面-气3）
上述公式所用滤波器的采样间隔在ISO3274para3.2.9中有规定，这里zi是第i个轮廓点的高度，M是相邻轮廓点之间的问距。
Pdc（pac｝是两个材料比水平面之间的垂直距离。
该参数被定义在ISO42871997para4.5.3中Pdc（Pdc）的图形解释
d=P6c=两个材料比值之间的距离（Pmr0和Pmr1）。
P5c=C（Pmr1）-C（Pnir2）:
（Pmr1）-C（Pnir2）;（Pm1Pdq原始均方根
Pdq（PAq）是在评价长度内，纵坐标斜率dz/dx的均方根值。
PAqj£w-9）dx
/n
佰（X）曲or
这里，6）是在任意点的轮廓的斜率，
日一吊
这些参数被定义在ISO42871997para.4.4.1请看PdaM率的图形解释。
PHSC原始高点计数
高点计数参数量化了全部轮廓峰（在评价长度内）的数量，这些峰指超过设置的
与平■均线平■行的参考线边框之上的峰。
该参考线可被设置为在最高峰以下所选择的深度，在平均线之下或之上所选择的距离。
高点计数的图形解释
Pku—原始峰度一概率密度函数
Pku（Pku）-峰度是轮廓高度幅值曲线关丁评价线的形状（尖锐程度）的度量，它被评价为：
在评价长度内，纵坐标值Z（x）的四次方与PRq（Pq）的四次籍的商。
Pku=七
时
Pku的应用
该参数很大程度上受到孤峰或孤谷的影响，并且如果被测表面的尖峰均匀地分布在平均线之上和之下，这些孤峰或孤谷可被发现。
它提供了表面轮廓的尖峰的测量，并且当考虑到表面的摩擦力时，它可被用在与偏斜参数（Psk）有关的场合。
Pku的图形解释
如果表面数据的轮廓高度幅值分布曲线均匀地被高斯形状而平■衡，那么该表面的
Pk吩析会产生一个近似三（3）的值。
崎岖不平■表面的Pk吩析，将产生一个比三（3）小的值。
尖峰表面的分析将产生一个比三（3）大的Pkufflo
崎岖不平的表面有较低的峰度值：
Pku<3
一个极佳的任意表面的峰度值为：
Pku=3
尖刻的表面有较高的峰度值：
Pku>3
Plo原始被测的轮廓长度
该参数是在评价长度内的，轮廓表面的被测长度。
它是测针所划过的表面的总长度，它在测量期间覆盖了表面所有的峰和谷。
TvqiF
Plo的图形解释
Plo就是由此得到的长度
在评价长度内，如果轮廓能被延长为一条直线，那么
—fe►
A=起始轮廓表面B=终止轮廓表面In=评价长度
P入q原始均方根
PIq（P入q）是被测表面的空间波长容量的均方根测量。
它提供了在局部峰和局部谷之间的空间测量，并考虑了它们的相关振幅和单独的空间频率。
这是一个混合参数，并且由幅值和和空间信息共同决定。
因此，对某些应用，它比起仅基丁幅值或空间数据的参数更有用。
数学表达式为：
：
该参数由评价长度来决定。
Pmr原始材料比曲线
Pmrt材料比（也称为承受比）参数，它是承受表面（用评价长度的白分比表示）的长度的测量，在该承受表面上，轮廓的峰被一条与轮廓的平均线平行的线所割。
定义为承受表面的直线，其设置的所选深度在最高峰以下，或其设置的所选距离在轮廓的平均线之上或之下。
但这条线被设置为最大的轮廓谷的深度时，那么Pmr是100%,因为所有轮廓在该承受线之上。
作为选择，如果某应用需要一个特殊的承受比，那么被削掉峰的值决定了该深度轮廓材料比曲线的解释
靠测绘对应的在最高轮廓峰以下深度（或平均线以下的距离）且在0^日100%艮制范围的材料比值（mr）,然后就可得到材料比（或Abbott-Firestone）曲线。
该曲线描绘了轮廓表面作为深度功能的材料比。
该材料比取决丁在被选深度画出与中心线平行的承受线的图表，然后测量被截取
轮廓的长度。
依靠测绘在轮廓深度范围的材料比这种方法，可以看出材料比值随深度而变化,并且提供了一种区别轮廓不同形状的手段。
引出
材料比参数类似丁磨损，它规定了一个承受面，相当丁一个零件在另一个零件上相对移动。
为形象化说明该参数有何作用，我们假设有一个平■面（例如一块金届板）静止在轮廓的最高峰上。
当峰磨损时，剩余轮廓（承受线）的顶部直线向轮廓下面移，与金届板（承受表面）接触的表面的长度在增加。
材料比（MaterialRatio）是在轮廓上任意指定表面深度上，承受表面的长度与评价长度之比，它用白分比表示。
MdterialRatio="队诳危xj0O%
A=假想的金属板B=承受线In=评价长度
局限性
虽然材料比参数类似丁磨损效应，但实际上它通常不能代替运行试验。
这是因为:
1.材料比是一小部分长度，而不是一个表面区域。
2.仅从表面的相当短的取样来决定，而忽略了可能导致波纹度或形状的间隙。
3.该参数与空载的表面有关，但在应用中，一个真实的表面可要承受弹性变型。
4.在实际中，包括两个接触的表面，而两个表面的特性有部分引起磨损。
5.磨损经常伴随者材料的物理流动，而用一条画的线对其进行完美的顶部和几何切割，这可能是不合实际的。
尽管有以上这些限制，这仍是一个找到应用的算法和与性能有效相关的参数。
Pmr（c）
Pmr（c）是在最高峰以下给出深度C±，轮廓的长度（MaterialLength）与评价长度（EvaluationLength）的比。
Materiallength（c）
Pmif（c）=Evaluationlength
有关更详细的内容请看Pmr
PPc-原始峰计数
在FormTalysurf系歹0评价中，参数PPCfe原始轮廓上评价的计数峰的参数。
PPc!
相对丁平均线，通过可选的带宽中心的局部峰的个数。
该计数在评价长度内来计算，给出的结果是每cm（或每英寸）多少峰。
在少丁1cm（或1英寸）的长度内的峰计数，可用乘法因数来得到。
因此，该参数应该在尽可能大的评价长度
内来计量。
NqufD^akscounted
PPc=Lvaluationlength（cm）=Peaks/cm
参考线与平均线平行,并可被设置为最高峰以下的可选深度，或者平均线以下或以上的可选距离，或者Pmr（c）值。
峰计数的图形解释
Pp原始最大的轮廓峰高
Pp是在评价长度内，在平■均线以上的轮廓的最大高度
Pp的图形解释
A=平均线In=评价长度
局限性
当考虑摩擦和磨损特性时，由丁表面的相互作用集中在此，因此峰是重要的。
峰
的存在使得零件尺寸的测量受到磨损而不可靠，因为磨损去除了应包括在原始测量中的峰。
必须说明，不能保证测量会包括一个表面的所有。
因此，该参数的结果，必须对同一表面进行重复测量而得到，它往往是变化的。
Pq原始的均方根
P殂在评价长度内的均方根（rms）参数。
__1
Pq=Jz'（K）-注业1""nJ2Mdx
这里：
Pq的引出
均方根值（rms）是将每个值平■方，然后将该平■方的平■均再开平■方。
a+b+c+d
例如，这里有a,b,c,d四个值的算术平均是：
4其均方根
值是：
与算术平均值相比，rms具有侧重给出较高值的作用。
这可用下面的三组值来说
明：
3,4,52,4,61,4,7
其每一组的算术平均是4,这三组中，较高的值按1连续增加（5,6,7）,正好等丁较低的值按1连续减小（3,2,1）。
其各自的rms（均方根值）值是\16.6.<18-6,<22,说明最大数字的增加，在权重上超过了最低数字的减小。
这就是为什么会有两个平■均值（Pa和Pq）的原因。
Pa＜容易的从轮廓记录中得到,因此该参数最初适用在粗糙度测量仪器变成通用仪器之前。
从统计学来讲,rms（均方根）值比算术平■均值更有意义。
Pq的图形解释
PS原始的局部峰的平均间距
PW在测量的评价长度内，相邻峰的平■均问距。
一个局部峰是在两个相邻最小间的测量轮廓的最高部分，如果在峰和前面最小值
间的高度至少是轮廓所有的峰谷距的1%则包括该局部峰。
PS勺图形解释
i=n
ps=iys，_（Xs1+Xs2+.Xsn）
"斤乙JrF
i-i
这里：
n=峰间距的个数In=评价长度B=平均线
Psk原始歪斜
Psk是轮廓高度幅值曲线上相对平■均线的不对称（歪斜）的计量，它被评价为在
评价长度内坐标值Z（x）的平均立方值与PRq（Pq）的立方的商
1「1Jn3n
*六雨5斤qJ2%）故
Psk的应用
该参数受孤峰或孤谷的影响很大，并能辨别不对称轮廓的特征，在此用Pa,Pq
和Pt的值来评价是不足的。
轮廓高度幅值曲线的形状能够提供很多信息。
一个对称的表面轮廓产生一个相对平均线对称的轮廓高度曲线。
一个不对称的表面轮廓产生一个相对平■均线的歪斜的曲线。
歪斜的方向取决丁在平■均线以上（负歪斜）或以下（正歪斜）的材料的大小。
因此，这会提供一个区别这些轮廓类型的方法。
一个好的承受表面的特性是应该具有负歪斜，说明目前有较少的峰尖能被快速磨掉。
一个具有正歪斜的表面，尽管在工作磨合后可以得到合适的承受表面，但其
对油的保持力很可能较差。
通常,Psk值可从测量a得到：
高磨表面是负的，
大地表面是零，
回转表面是正的。
与之相关的参数Pku（峰度），检查了轮廓高度幅值曲线的形状（尖锐性），并提供了任意轮廓上的信息。
Psk的图形解释
PSm轮廓要素的原始平均宽度
该参数是在评价长度内，轮廓要素在平均线的平■均值。
一个轮廓要素指相邻的一个峰和一个谷。
它按通过平均线以上的尖端来计算。
定义该参数的一般形式是：
PS旌在评价长度内轮廓峰之间的问距的平■均值。
如果未指定高度和问距的区别，默认高度被认为是在评估值内，最大峰-谷值的
10%，而默认间距被认为是评价长度的1%
m
PSm==
i=1
PSr-mj图形解释
竺一竺一《_空3■浮..―宓
P赢佬§二（XSl+X32+j,,XSn）
i=1n
这里：
n=峰间距的个数，ln=评价长度
Pt原始的最大峰-谷高度
Pt定义了在轮廓评价长度内的最大峰-谷高度。
（例如，在评价长度内最高的峰和最深的谷间的距离。
）
Pt的图形解释
局限性
当考虑摩擦和磨损特性时，由丁表面的相互作用集中在此，因此峰是重要的。
峰
的存在使得零件尺寸的测量受到磨损而不可靠，因为磨损去除了应包括在原始测量中的峰。
谷对丁润滑油的保持是重要的。
然而破裂传播和侵蚀从谷开始。
不能保证测量会包括极端的表面。
因此，如果一个表面被重新测量偶数次以上，那么表面的一点不同部分可能引起结果的变化。
Pv原始最大轮廓深度
Pv是在评价长度内，在平■均线以下的轮廓的最大深度。
Pv的图形解释
Pv的局限性
谷对丁润滑油的保持是重要的。
然而破裂传播和侵蚀从谷开始。
必须说明，不能保证测量会包括一个表面的所有。
因此，该参数的结果，必须对同一表面进行重复测量而得到，它往往是变化的。
Pvo原始的测定体积的油保持力
该参数用来决定在被选的材料比值时，表面的油保持量，其结果按每单位表面积所保持的油量而给出。
评价所需要面积的决定，受材料比曲线的限制。
选择部分评价的材料比曲线的两种方法提供为：
按材料比%
按材料比唯参考平面和材料表面深度。
材料比噱考平■面指定了部分材料比曲线，它在评价时被剔除，材料表面深度决定了材料比咻平。
该方法使不必要的数据从评估中剔除。
油保持力参数的图形解释
A=平均线In=评价长度
注意：
在默认情况下，Pz=Pt,因此Pt被推荐使用。
滤波参数-粗糙度
粗糙度参数-概述
评价粗糙度参数的根据是粗糙度轮廓。
这是靠对原始轮廓用一个轮廓滤波器
（Ac）,抑制掉长波成份而得到。
影响滤波数据的因素有：
所选滤波器的粗糙度波长
标准滤波器取样长度是：
•公制：
0.0025mm,0008mm,0025mm,008mm,025mm,08mm
2.5mm,8.0mm,25.0mm
•英制：
0.0001in,0.0003in,0.001in,0.003in,0.01in,0.03in,0.1in,
0.3in,1.0in
所选滤波器粗糙度的类型（ISO-2CR,2CRPC或高斯）
♦测杆测尖的尺寸和形状。
一些表面数据的滤波不考虑测尖的表面特性，从完全地跟随表面的实际轮廓来预
防测尖的尺寸或形状。
当正确的测针用作表面形貌测量时，其影响通常很小。
由FormTalysurf系歹0评价的粗糙度滤波参数是：
Ra,Rc,R_\aRScRAq.RRq,RHSC.Rku（Kurtosis）,Ria.Rlq,RmrRmrfc）,RPc（Peak
Count）,Rp.RqRSrRsk,Rsm.RtRv;RVo.Rz（ISO）.
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