表(biao)面粗(cu)糙度(du)(du)標準的(de)提出和(he)發展與工業生產(chan)技術的(de)發展密切相關，它經歷了由(you)定(ding)性評定(ding)到定(ding)量評定(ding)兩(liang)個階段。表(biao)面粗(cu)糙度(du)(du)對機(ji)器零件(jian)表(biao)面性能的(de)影(ying)響(xiang)(xiang)從1918年開始(shi)首(shou)先(xian)受到注意，在飛機(ji)和(he)飛機(ji)發動機(ji)設計中(zhong)，由(you)于要求用*少(shao)材料達到*大的(de)強度(du)(du)，人們開始(shi)對加(jia)工表(biao)面的(de)刀痕(hen)和(he)刮痕(hen)對疲勞強度(du)(du)的(de)影(ying)響(xiang)(xiang)加(jia)以研究。但由(you)于測量困難，當時沒有定(ding)量數值(zhi)上的(de)評定(ding)要求，只是根據目測感(gan)覺來確(que)定(ding)。在20世(shi)紀20～30年代，世(shi)界上很多工業國家廣泛采用三角符(fu)號(▽)的(de)組(zu)合來表(biao)示不(bu)同精度(du)(du)的(de)加(jia)工表(biao)面。

為研究表(biao)(biao)(biao)(biao)面粗(cu)(cu)(cu)糙(cao)(cao)度(du)對零件性能的(de)(de)(de)(de)影響和度(du)量(liang)表(biao)(biao)(biao)(biao)面微(wei)(wei)觀不平度(du)的(de)(de)(de)(de)需要，從(cong)20年(nian)代末到30年(nian)代，德國(guo)(guo)、美國(guo)(guo)和英(ying)國(guo)(guo)等國(guo)(guo)的(de)(de)(de)(de)一(yi)些專家設計(ji)制作了(le)(le)輪廓(kuo)記錄儀、輪廓(kuo)儀，同時也產生出了(le)(le)光切式顯微(wei)(wei)鏡(jing)和干(gan)涉顯微(wei)(wei)鏡(jing)等用(yong)光學方(fang)法來(lai)(lai)測量(liang)表(biao)(biao)(biao)(biao)面微(wei)(wei)觀不平度(du)的(de)(de)(de)(de)儀器，給從(cong)數值上定量(liang)評定表(biao)(biao)(biao)(biao)面粗(cu)(cu)(cu)糙(cao)(cao)度(du)創造了(le)(le)條件。從(cong)30年(nian)代起，已對表(biao)(biao)(biao)(biao)面粗(cu)(cu)(cu)糙(cao)(cao)度(du)定量(liang)評定參(can)數進行了(le)(le)研究，如美國(guo)(guo)的(de)(de)(de)(de)Abbott就提出了(le)(le)用(yong)距表(biao)(biao)(biao)(biao)面輪廓(kuo)峰頂的(de)(de)(de)(de)深(shen)度(du)和支承長度(du)率曲(qu)線來(lai)(lai)表(biao)(biao)(biao)(biao)征(zheng)表(biao)(biao)(biao)(biao)面粗(cu)(cu)(cu)糙(cao)(cao)度(du)。1936年(nian)出版(ban)了(le)(le)Schmaltz論述表(biao)(biao)(biao)(biao)面粗(cu)(cu)(cu)糙(cao)(cao)度(du)的(de)(de)(de)(de)專著(zhu)，對表(biao)(biao)(biao)(biao)面粗(cu)(cu)(cu)糙(cao)(cao)度(du)的(de)(de)(de)(de)評定參(can)數和數值的(de)(de)(de)(de)標(biao)準(zhun)化提出了(le)(le)建議(yi)。但粗(cu)(cu)(cu)糙(cao)(cao)度(du)評定參(can)數及其(qi)數值的(de)(de)(de)(de)使用(yong)，真(zhen)正成為一(yi)個被廣(guang)泛接受的(de)(de)(de)(de)標(biao)準(zhun)還(huan)是從(cong)40年(nian)代各國(guo)(guo)相應的(de)(de)(de)(de)國(guo)(guo)家標(biao)準(zhun)發布以后開始的(de)(de)(de)(de)。

首先是(shi)美國(guo)在(zai)(zai)(zai) 1940 年發布(bu)了(le) ASAB46.1國(guo)家(jia)標準(zhun)，之后(hou)又經過幾次修訂(ding)，成為(wei)現行標準(zhun)ANSI/ASMEB46.1-1988《表(biao)面(mian)(mian)(mian)結構表(biao)面(mian)(mian)(mian)粗(cu)糙度(du)、表(biao)面(mian)(mian)(mian)波紋度(du)和(he)加工(gong)(gong)紋理》，該(gai)標準(zhun)采用(yong)中線制，并將(jiang)Ra作為(wei)主(zhu)參(can)(can)數；接著(zhu)前蘇聯在(zai)(zai)(zai)1945年發布(bu)了(le) GOCT2789-1945《表(biao)面(mian)(mian)(mian)光潔度(du)、表(biao)面(mian)(mian)(mian)微觀幾何形狀、分級和(he)表(biao)示(shi)法(fa)》國(guo)家(jia)標準(zhun)，而后(hou)經過了(le) 3次修訂(ding)成為(wei)GOCT2789-1973《表(biao)面(mian)(mian)(mian)粗(cu)糙度(du)參(can)(can)數和(he)特征》，該(gai)標準(zhun)也采用(yong)中線制，并規定(ding)了(le)包括(kuo)輪廓(kuo)均方根(gen)偏(pian)差(即現在(zai)(zai)(zai)的(de)(de)(de)(de) Rq)在(zai)(zai)(zai)內(nei)的(de)(de)(de)(de)6個評定(ding)參(can)(can)數及其(qi)相(xiang)應的(de)(de)(de)(de)參(can)(can)數值。另外，其(qi)它工(gong)(gong)業發達國(guo)家(jia)的(de)(de)(de)(de)標準(zhun)大多是(shi)在(zai)(zai)(zai) 50 年代制定(ding)的(de)(de)(de)(de)，如聯邦德國(guo)在(zai)(zai)(zai) 1952 年 2月發布(bu)了(le)DIN4760 和(he) DIN4762 有關表(biao)面(mian)(mian)(mian)粗(cu)糙度(du)的(de)(de)(de)(de)評定(ding)參(can)(can)數和(he)術語等(deng)方面(mian)(mian)(mian)的(de)(de)(de)(de)標準(zhun)等(deng)。

以上各國的國家標準中都采用了中線制作為表面粗糙度參數的計算制，具體參數千差萬別，但其定義的主要參數依然是Ra(或Rq)，這也是國際間交流使用*廣泛的一平》個參數。

二、表面粗糙度標準中的基本參數定義

隨著工業的發展和對外開放與技術合作的需要，我國對表面粗糙度的研究和標準化愈來愈被科技和工業界所重視，為迅速改變國內表面粗糙度方面的術語和概念不統一的局面，并達到與國際統一的作用，我國等效采用國際標準化組織(ISO)有關的國際標準制訂了GB3505-1983《表面粗糙度術語表面及其參數》。GB3505專門對有關表面粗糙度的表面及其參數等術語作了規定，其中有三個部分共27 個參數術語：a.與微觀不平度高度特性有關的表面粗糙度參數術語。其中定義的常用術語為：輪廓算術平均偏差 Ra、輪廓均方根偏差Rq、輪廓*大高度Ry和微觀不平度十點高度 Rz等 11 個參數。b.與微觀不平度間距特性有關的表面粗糙度參數術語。其中有輪廓微觀不平度的平均間距Sm、輪廓峰密度 D、輪廓均方根波長lq以及輪廓的單峰平均間距 S 等共 9個參數。c.與微觀不平度形狀特性有關的表面粗糙度參數術語。這其中有輪廓偏斜度Sk、輪廓均方根斜率 Dq和輪廓支承長度率 tp等共 5個參數。

三、精密加工表面性能評價的內容及其迫切性

表(biao)(biao)面粗糙(cao)度(du)參數這一概念開始提出時就是為(wei)了研究零(ling)件(jian)表(biao)(biao)面和(he)其性(xing)能(neng)之間的(de)(de)關系，實現對表(biao)(biao)面形貌準確的(de)(de)量(liang)化(hua)的(de)(de)描述。隨著加(jia)工精度(du)要(yao)求的(de)(de)提高(gao)以及對具(ju)有特殊功能(neng)零(ling)件(jian)表(biao)(biao)面的(de)(de)加(jia)工需求，提出了表(biao)(biao)面粗糙(cao)度(du)評(ping)價參數的(de)(de)定量(liang)計(ji)算方法和(he)數值規定，同時這也推動(dong)了國家標(biao)準及國際標(biao)準的(de)(de)形成和(he)發展。

在現代工業(ye)生(sheng)產(chan)中，許多制件(jian)的(de)(de)(de)(de)(de)表(biao)面(mian)(mian)(mian)(mian)(mian)被加工而具(ju)有特(te)定的(de)(de)(de)(de)(de)技術性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)特(te)征(zheng)(zheng)(zheng)，諸(zhu)如：制件(jian)表(biao)面(mian)(mian)(mian)(mian)(mian)的(de)(de)(de)(de)(de)耐磨(mo)性(xing)(xing)(xing)、密封(feng)性(xing)(xing)(xing)、配合性(xing)(xing)(xing)質(zhi)、傳(chuan)熱性(xing)(xing)(xing)、導電性(xing)(xing)(xing)以及對(dui)光線和(he)(he)(he)聲波的(de)(de)(de)(de)(de)反射(she)性(xing)(xing)(xing)，液體(ti)和(he)(he)(he)氣體(ti)在壁面(mian)(mian)(mian)(mian)(mian)的(de)(de)(de)(de)(de)流動性(xing)(xing)(xing)、腐蝕(shi)性(xing)(xing)(xing)，薄膜、集成(cheng)電路元(yuan)件(jian)以及人造器官的(de)(de)(de)(de)(de)表(biao)面(mian)(mian)(mian)(mian)(mian)性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)，測(ce)量儀器和(he)(he)(he)機(ji)床的(de)(de)(de)(de)(de)精度、可靠性(xing)(xing)(xing)、振動和(he)(he)(he)噪聲等等功(gong)能(neng)(neng)(neng)(neng)，而這(zhe)些技術性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)的(de)(de)(de)(de)(de)評(ping)價(jia)常(chang)常(chang)依(yi)賴于制件(jian)表(biao)面(mian)(mian)(mian)(mian)(mian)特(te)征(zheng)(zheng)(zheng)的(de)(de)(de)(de)(de)狀況，也(ye)就是(shi)與表(biao)面(mian)(mian)(mian)(mian)(mian)的(de)(de)(de)(de)(de)幾何結構特(te)征(zheng)(zheng)(zheng)有密切(qie)聯系。因此，控制加工表(biao)面(mian)(mian)(mian)(mian)(mian)質(zhi)量的(de)(de)(de)(de)(de)核(he)心問題在于它的(de)(de)(de)(de)(de)使用(yong)(yong)功(gong)能(neng)(neng)(neng)(neng)，應該根(gen)據(ju)各類制件(jian)自身(shen)的(de)(de)(de)(de)(de)特(te)點規定能(neng)(neng)(neng)(neng)滿足(zu)其使用(yong)(yong)要(yao)求的(de)(de)(de)(de)(de)表(biao)面(mian)(mian)(mian)(mian)(mian)特(te)征(zheng)(zheng)(zheng)參(can)量。不難看出，對(dui)特(te)定的(de)(de)(de)(de)(de)加工表(biao)面(mian)(mian)(mian)(mian)(mian)，我們總希望用(yong)(yong)*(或比(bi)較)恰當的(de)(de)(de)(de)(de)表(biao)面(mian)(mian)(mian)(mian)(mian)特(te)征(zheng)(zheng)(zheng)參(can)數(shu)去評(ping)價(jia)它，以期達到(dao)預(yu)期的(de)(de)(de)(de)(de)功(gong)能(neng)(neng)(neng)(neng)要(yao)求；同時我們希望參(can)數(shu)本(ben)身(shen)應該穩定，能(neng)(neng)(neng)(neng)夠反映表(biao)面(mian)(mian)(mian)(mian)(mian)本(ben)質(zhi)的(de)(de)(de)(de)(de)特(te)征(zheng)(zheng)(zheng)，不受(shou)評(ping)定基準(zhun)及儀器分辨(bian)率(lv)的(de)(de)(de)(de)(de)影響，減(jian)少因對(dui)隨機(ji)過程進(jin)行測(ce)量而帶(dai)來參(can)數(shu)示值誤差。

但是(shi)從標(biao)準(zhun)(zhun)制定的(de)(de)(de)(de)特(te)(te)點和內(nei)容上我(wo)們(men)容易(yi)發現(xian)，隨著現(xian)代工(gong)業的(de)(de)(de)(de)發展(zhan)，特(te)(te)別是(shi)新(xin)型表(biao)面(mian)(mian)加(jia)工(gong)方(fang)法(fa)(fa)不斷出現(xian)和新(xin)的(de)(de)(de)(de)測(ce)量器具及測(ce)量方(fang)法(fa)(fa)的(de)(de)(de)(de)應(ying)用，標(biao)準(zhun)(zhun)中的(de)(de)(de)(de)許(xu)多參數已無法(fa)(fa)適應(ying)現(xian)代生產的(de)(de)(de)(de)需求，尤其(qi)是(shi)在一(yi)些特(te)(te)殊加(jia)工(gong)場合(he)，如(ru)精加(jia)工(gong)時，用不同方(fang)法(fa)(fa)加(jia)工(gong)得(de)到的(de)(de)(de)(de)Ra值(zhi)相同(或很相近)的(de)(de)(de)(de)表(biao)面(mian)(mian)就(jiu)不一(yi)定會具有(you)相同的(de)(de)(de)(de)使(shi)用功能(neng)，可見，此(ci)時Ra值(zhi)對這類表(biao)面(mian)(mian)的(de)(de)(de)(de)評定顯得(de)無能(neng)為力了(le)，而(er)且傳(chuan)統評定方(fang)法(fa)(fa)過于注(zhu)重對高(gao)度信(xin)息做平(ping)均化處理(li)，而(er)幾(ji)乎忽視水平(ping)方(fang)向的(de)(de)(de)(de)屬性(xing)，未(wei)能(neng)反(fan)映表(biao)面(mian)(mian)形貌(mao)的(de)(de)(de)(de)**信(xin)息。近年來(lai)在表(biao)面(mian)(mian)特(te)(te)性(xing)研(yan)究(jiu)(jiu)的(de)(de)(de)(de)領域內(nei)，相對地說，關(guan)于零(ling)件(jian)表(biao)面(mian)(mian)功能(neng)特(te)(te)性(xing)方(fang)面(mian)(mian)的(de)(de)(de)(de)研(yan)究(jiu)(jiu)本身就(jiu)較為薄弱，因為它牽涉到很多學科和技術領域。機器的(de)(de)(de)(de)各類零(ling)件(jian)在使(shi)用中各有(you)不同的(de)(de)(de)(de)要求，研(yan)究(jiu)(jiu)表(biao)面(mian)(mian)特(te)(te)征(zheng)的(de)(de)(de)(de)功能(neng)適應(ying)性(xing)將十分復雜(za)，這也(ye)限制了(le)對表(biao)面(mian)(mian)形貌(mao)與其(qi)功能(neng)特(te)(te)性(xing)關(guan)系的(de)(de)(de)(de)研(yan)究(jiu)(jiu)。

工業生產的飛速發展迫切需要更加行之有效且適應性更強的表面特征評價參數的出現，為解決這一矛盾，各國的許多學者都在這方面加大研究力度，以期在不遠的將來制訂出一套功能特性顯著的參數。另一方面，為了防止“參數爆炸”，同時也防止大量相關參數的出現，要做到用一個參數來評價多個性能特性，用數量很少的一組參數實現對表面的本質特征的準確描述。

四、 表面粗糙度理論的新進展

表面形貌評定的核心在于特征信號的無失真提取和對使用性能的量化評定，國內外學者在這一方面做了大量工作，提出了許多分離與重構方法。隨著當今微機處理技術、集成電路技術、機電一體化技術等的發展，出現了用分形法、Motif法、功能參數集法、時間序列技術分析法、*小二乘多項式擬合法、濾波法等各種評定理論與方法，取得了顯著進展，下面對相對而言比較成熟的分形法、Motif法、特定功能參數集法進行介紹。1. 分形幾何理論

*近，國內外在(zai)表(biao)(biao)(biao)征(zheng)和研究(jiu)機加(jia)(jia)工表(biao)(biao)(biao)面(mian)的(de)(de)微(wei)觀結構、接觸機理和表(biao)(biao)(biao)面(mian)粗糙(cao)度(du)(du)等方面(mian)越來越多(duo)地(di)使用分(fen)形幾何理論(lun)這(zhe)一有力的(de)(de)數(shu)學工具。研究(jiu)表(biao)(biao)(biao)明，很多(duo)種機加(jia)(jia)工表(biao)(biao)(biao)面(mian)呈現出隨機性(xing)(xing)、多(duo)尺(chi)度(du)(du)性(xing)(xing)和自仿射性(xing)(xing)，即具有分(fen)形的(de)(de)基本特征(zheng)，因而(er)使用分(fen)形幾何來研究(jiu)表(biao)(biao)(biao)面(mian)形貌將是合理地(di)、有效地(di)。確定分(fen)形的(de)(de)重(zhong)要參數(shu)有分(fen)形維(wei)數(shu)D和特征(zheng)長(chang)度(du)(du)A，它們可(ke)以衡量(liang)機加(jia)(jia)工表(biao)(biao)(biao)面(mian)輪廓(kuo)的(de)(de)不規(gui)則(ze)性(xing)(xing)，理論(lun)上不隨取(qu)樣長(chang)度(du)(du)變化和儀器分(fen)辨率變化，并(bing)能反映表(biao)(biao)(biao)面(mian)形貌本質的(de)(de)特征(zheng)，能夠提供(gong)(gong)傳統的(de)(de)表(biao)(biao)(biao)面(mian)粗糙(cao)度(du)(du)評定參數(shu)(如Ra、Ry、Rz等)所不能提供(gong)(gong)的(de)(de)信息。美(mei)國TopoMetrix公司生產的(de)(de)掃描探(tan)針顯(xian)微(wei)鏡(SPM)軟件體系中，已將分(fen)形維(wei)數(shu)作為評價表(biao)(biao)(biao)面(mian)微(wei)觀形貌的(de)(de)參數(shu)之一。

機械加(jia)工表面(mian)(mian)分(fen)形維數表達了表面(mian)(mian)所具(ju)有的(de)復雜結(jie)(jie)構(gou)(gou)(gou)的(de)多少(shao)以及這些結(jie)(jie)構(gou)(gou)(gou)的(de)微(wei)細程度，微(wei)細結(jie)(jie)構(gou)(gou)(gou)在整個(ge)表面(mian)(mian)中所占能量的(de)相(xiang)對(dui)大(da)小。分(fen)形維數越大(da)，表面(mian)(mian)中非規則的(de)結(jie)(jie)構(gou)(gou)(gou)就越多，并且結(jie)(jie)構(gou)(gou)(gou)越精細，精細結(jie)(jie)構(gou)(gou)(gou)所具(ju)有的(de)能量相(xiang)對(dui)越大(da)，具(ju)有更強的(de)填充空間(jian)的(de)能力。

分形理論在實際應用中還有許多工作有待進一步研究。一是并非所有表面都具有分形特征，分形維數能否完全表征實際表面，還有待進一步研究；二是現有的分形數學模型并沒有考慮表面的功能特性，也沒有一種方法能**確定分形參數。2、motif 法

隨著制造技術的(de)(de)不(bu)斷進(jin)步，表(biao)(biao)(biao)(biao)面(mian)(mian)質量不(bu)僅(jin)表(biao)(biao)(biao)(biao)現為表(biao)(biao)(biao)(biao)面(mian)(mian)的(de)(de)形狀誤差(cha)、波度(du)、表(biao)(biao)(biao)(biao)面(mian)(mian)粗糙度(du)等要(yao)求，而且對表(biao)(biao)(biao)(biao)面(mian)(mian)的(de)(de)峰(feng)、谷(gu)及其形成的(de)(de)溝、脈(mo)走向與(yu)分(fen)布等也有要(yao)求，需(xu)要(yao)對與(yu)表(biao)(biao)(biao)(biao)面(mian)(mian)功(gong)能密切相關的(de)(de)表(biao)(biao)(biao)(biao)面(mian)(mian)紋理結構(gou)進(jin)行綜(zong)合評(ping)定。顯然，現在普遍采用的(de)(de)以2維參數(shu)為基礎的(de)(de)表(biao)(biao)(biao)(biao)面(mian)(mian)形貌評(ping)定方(fang)法過于注重高(gao)度(du)信(xin)息(xi)，對高(gao)度(du)信(xin)息(xi)做(zuo)平均化處理，而幾乎忽(hu)視水平方(fang)向的(de)(de)屬(shu)性，不(bu)能反映(ying)表(biao)(biao)(biao)(biao)面(mian)(mian)的(de)(de)其實形貌。

Motif法(fa)基于地貌學理(li)論(lun)從表面原始(shi)信(xin)息出發，不采用任何輪(lun)廓(kuo)濾(lv)波(bo)器(qi)，通過設(she)定(ding)不同(tong)的閾值(zhi)將波(bo)度和(he)(he)表面粗糙度分離開來，強(qiang)調大的輪(lun)廓(kuo)峰(feng)和(he)(he)谷對功能的影響，在評(ping)定(ding)中選取(qu)了(le)重(zhong)要的輪(lun)廓(kuo)特征，而忽略了(le)不重(zhong)要的特征，該方法(fa)被引(yin)入法(fa)國汽車工業表面粗糙度和(he)(he)波(bo)度標準，也(ye)已制訂成國際標準ISO12085。

Motif 由兩個(ge)(ge)單(dan)個(ge)(ge)輪廓峰的(de)(de)*高點(dian)之間(jian)的(de)(de)基本輪廓部(bu)分組成，兩個(ge)(ge)峰之間(jian)的(de)(de)谷為一個(ge)(ge)單(dan)個(ge)(ge)的(de)(de) Motif，如圖(tu) 1 所(suo)示，

圖.1Motif

并(bing)(bing)用(yong)平行于輪(lun)廓(kuo)的總(zong)走(zou)向的長(chang)度 AR，垂直(zhi)于基本(ben)輪(lun)廓(kuo)總(zong)走(zou)向的兩(liang)個(ge)深度 Hj和Hj+1，以及(ji)特征量(liang)T(T=min[Hj，Hj+1])表(biao)(biao)征。在(zai)設定閾值條件下，Motifs經過不斷的合(he)并(bing)(bing)，得(de)到評定表(biao)(biao)面功能(neng)的Motifs集(ji)合(he)，ISO12085推薦的參數見表(biao)(biao) 1。

表.1 Motif法的表征參數

Motif 的(de)合并(bing)應遵循 4 個條(tiao)件(jian)，否則 2個相鄰的(de)峰不(bu)能被(bei)合并(bing)，只能作為單個的(de)Motif 處(chu)理(li)。

1. 包絡條件如果兩個相鄰 Motif 的中間峰大于兩邊的峰，則 2 個 Motif不能合并。
2. 寬度條件 2 個相鄰Motif合并后的長度不大于A(對表面粗糙度Motif)或B(對表面波度)，則可以合并。預先設定的Motif 寬度的*大值 A可以分離表面粗糙度和表面波度，實際上即為閾值。設定的 B 值則可以分離波度和殘留形狀。
3. 擴大條件 2 個 Motif 合并后的高度必須大于或等于原來的 2 個 Motif
4. 度條件單個 Motif 的高度必須小于合并后 Motif 高度的 60%。

Motif 法僅用7個參數就能對表面粗糙度和波紋度進行完整的描述，它尤其適合沒有預行程或延遲行程的輪廓；在未知表面和過程上進行技術分析；與表面的包絡面相關的性能研究；辯識粗糙度和波度具有相當接近波長的輪廓。Motif法以寬度閾值代替取樣長度，自動給定截止波長，真實匹配輪廓的局部特征，評定參數少。但是Motif法的四個合并條件是來自多年的實踐工作經驗，缺乏理論依據，并且三維 Motif仍沒有統一的定義和合并準則。3.特定功能參數集

在(zai)(zai)工程應用(yong)中(zhong)，機加(jia)工的(de)(de)(de)許多零件表(biao)面需要(yao)具有(you)特(te)定的(de)(de)(de)功(gong)能(neng)特(te)性(xing)(xing)(xing)，如(ru)支(zhi)承(cheng)性(xing)(xing)(xing)能(neng)、密(mi)封(feng)性(xing)(xing)(xing)和潤(run)(run)滑(hua)油滯(zhi)留性(xing)(xing)(xing)能(neng)等。基于(yu)這(zhe)些功(gong)能(neng)需求，零件表(biao)面就必(bi)須被設計、加(jia)工成(cheng)特(te)定的(de)(de)(de)形(xing)貌以滿(man)足預(yu)期的(de)(de)(de)應用(yong)。所以我們有(you)必(bi)要(yao)定義特(te)定的(de)(de)(de)功(gong)能(neng)參數來(lai)有(you)效地表(biao)征零件表(biao)面的(de)(de)(de)特(te)殊(shu)屬性(xing)(xing)(xing)，零件表(biao)面從接觸應用(yong)角(jiao)度(du)(如(ru)摩擦(ca)磨(mo)損，潤(run)(run)滑(hua)，密(mi)封(feng)緊(jin)密(mi)性(xing)(xing)(xing)，接觸應力，接觸剛(gang)度(du)、承(cheng)載面積和熱(re)導率(lv)等)和非接觸應用(yong)角(jiao)度(du)(如(ru)光學鏡頭，表(biao)面維護和表(biao)面油漆處理)來(lai)看，其在(zai)(zai)功(gong)能(neng)方(fang)面的(de)(de)(de)特(te)殊(shu)屬性(xing)(xing)(xing)要(yao)**極(ji)其廣泛的(de)(de)(de)。在(zai)(zai)實(shi)際工程應用(yong)中(zhong)應針對表(biao)面特(te)殊(shu)性(xing)(xing)(xing)能(neng)要(yao)求設定功(gong)能(neng)參數集(ji)(ji)。比較(jiao)典(dian)型(xing)的(de)(de)(de)是表(biao)征具有(you)高預(yu)應力表(biao)面的(de)(de)(de)基于(yu)輪(lun)廓支(zhi)承(cheng)度(du)率(lv)曲線(xian)的(de)(de)(de)Rk功(gong)能(neng)參數集(ji)(ji)。

在 20 世紀 80 年(nian)代初，Trautwein提出(chu)了(le)一個(ge)關于(yu)Abbott-Firestone曲(qu)(qu)(qu)線(xian)(xian)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)兩段(duan)線(xian)(xian)性(xing)模型，他用這(zhe)(zhe)個(ge)模型去表(biao)(biao)示缸(gang)(gang)(gang)膛表(biao)(biao)面(mian)(mian)(mian)(mian)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)特征(zheng)。從這(zhe)(zhe)個(ge)模型中還引伸出(chu)一個(ge)被(bei)稱為液體滯(zhi)留容積的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)參數。*近，又(you)有(you)學者把Abbott-Firestone曲(qu)(qu)(qu)線(xian)(xian)分(fen)(fen)成三(san)個(ge)區(qu)域，并(bing)在此基礎上(shang)提出(chu)了(le)Rk參數集(ji)，該參數集(ji)也正式地被(bei)寫進(jin)德國DIN4776標(biao)準(zhun)。這(zhe)(zhe)個(ge)參數集(ji)主(zhu)要(yao)是用于(yu)表(biao)(biao)征(zheng)具有(you)高預應(ying)(ying)(ying)(ying)力的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)表(biao)(biao)面(mian)(mian)(mian)(mian)，如珩磨(mo)(mo)(mo)(mo)表(biao)(biao)面(mian)(mian)(mian)(mian)、拋光表(biao)(biao)面(mian)(mian)(mian)(mian)、磨(mo)(mo)(mo)(mo)削表(biao)(biao)面(mian)(mian)(mian)(mian)等，這(zhe)(zhe)些相關的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)參數將輪(lun)(lun)(lun)廓(kuo)(kuo)(kuo)支(zhi)(zhi)承度(du)率(lv)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)增長(chang)描述(shu)成粗(cu)糙度(du)輪(lun)(lun)(lun)廓(kuo)(kuo)(kuo)深度(du)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)函數，結合氣(qi)缸(gang)(gang)(gang)套(tao)(tao)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)平臺網(wang)紋(wen)本身的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)特點及氣(qi)缸(gang)(gang)(gang)套(tao)(tao)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)工(gong)作(zuo)狀況，確立了(le)基于(yu)輪(lun)(lun)(lun)廓(kuo)(kuo)(kuo)支(zhi)(zhi)承度(du)率(lv)曲(qu)(qu)(qu)線(xian)(xian)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)參數指(zhi)標(biao)，這(zhe)(zhe)套(tao)(tao)評定指(zhi)標(biao)能夠對(dui)氣(qi)缸(gang)(gang)(gang)套(tao)(tao)內(nei)表(biao)(biao)面(mian)(mian)(mian)(mian)粗(cu)糙度(du)輪(lun)(lun)(lun)廓(kuo)(kuo)(kuo)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)磨(mo)(mo)(mo)(mo)合特性(xing)、潤滑特性(xing)、網(wang)紋(wen)分(fen)(fen)布等進(jin)行對(dui)應(ying)(ying)(ying)(ying)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)定量(liang)(liang)分(fen)(fen)析，實現完整、準(zhun)確地描述(shu)及評價氣(qi)缸(gang)(gang)(gang)套(tao)(tao)平臺網(wang)紋(wen)。輪(lun)(lun)(lun)廓(kuo)(kuo)(kuo)支(zhi)(zhi)承長(chang)度(du)率(lv)曲(qu)(qu)(qu)線(xian)(xian)tp(c)，又(you)稱Abbott-Firestone曲(qu)(qu)(qu)線(xian)(xian)，是描述(shu)輪(lun)(lun)(lun)廓(kuo)(kuo)(kuo)形狀的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)主(zhu)要(yao)指(zhi)標(biao)。tp(c)能直觀(guan)地反映零件表(biao)(biao)面(mian)(mian)(mian)(mian)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)耐(nai)磨(mo)(mo)(mo)(mo)性(xing)，對(dui)提高承載能力也具有(you)重要(yao)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)意義(yi)。在動配(pei)合中，值tp值大(da)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)表(biao)(biao)面(mian)(mian)(mian)(mian)，使(shi)配(pei)合面(mian)(mian)(mian)(mian)之(zhi)間的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)接觸面(mian)(mian)(mian)(mian)積增大(da)，減少了(le)磨(mo)(mo)(mo)(mo)擦損耗，延長(chang)零件的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)壽命。從tp(c)曲(qu)(qu)(qu)線(xian)(xian)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)特征(zheng)可以看出(chu)，它對(dui)氣(qi)缸(gang)(gang)(gang)套(tao)(tao)內(nei)孔表(biao)(biao)面(mian)(mian)(mian)(mian)耐(nai)磨(mo)(mo)(mo)(mo)性(xing)能、潤滑性(xing)能，使(shi)用壽命等都有(you)非常重要(yao)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)意義(yi)。為此設定了(le)一組基于(yu)輪(lun)(lun)(lun)廓(kuo)(kuo)(kuo)支(zhi)(zhi)承長(chang)度(du)率(lv)曲(qu)(qu)(qu)線(xian)(xian)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)參數集(ji)，對(dui)應(ying)(ying)(ying)(ying)氣(qi)缸(gang)(gang)(gang)套(tao)(tao)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)實際工(gong)作(zuo)狀況，對(dui)tp(c)曲(qu)(qu)(qu)線(xian)(xian)進(jin)行量(liang)(liang)化的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)描述(shu)，如圖2 所示，粗(cu)糙度(du)輪(lun)(lun)(lun)廓(kuo)(kuo)(kuo)及對(dui)應(ying)(ying)(ying)(ying)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)tp(c)曲(qu)(qu)(qu)線(xian)(xian)被(bei)分(fen)(fen)為三(san)個(ge)部分(fen)(fen)，分(fen)(fen)別為輪(lun)(lun)(lun)廓(kuo)(kuo)(kuo)峰(feng)、核心輪(lun)(lun)(lun)廓(kuo)(kuo)(kuo)和輪(lun)(lun)(lun)廓(kuo)(kuo)(kuo)谷。

圖.2 基于 Abbott 曲線的評定參數

1. 簡約峰高RPK是指粗糙度核心輪廓上方的輪廓峰的平均高度。表面輪廓頂部的這一部分，當發動機開始運行時，將很快被磨損掉，其減低的高度將影響氣缸套進入正常工作狀態的磨合時間，及實際材料磨損量。
2. 核心粗糙度深度 RK在分離出輪廓峰和輪廓谷之后剩余的核心輪廓的深度為RK。這一部分是氣缸套長期工作表面，它影響著氣缸套的運轉性能和使用壽命，是粗糙度輪廓的核心部分。
3. 簡約谷深RVK是指從粗糙度核心輪廓延伸到材料內的輪廓谷的平均深度。這些深入表面的深溝槽在活塞相對缸套運動時，形成附著性能很好的油膜，在提高孔的耐磨性、縮短發動機磨合時間的同時，能大幅度降低油耗。
4. 輪廓支承長度率 Mr1 以百分數表示的輪廓支承長度率Mr1是為一條將輪廓峰分離出粗糙度核心輪廓的截線而確定的。Mr1值是氣缸套進入長期工作表面的上限，其數值的大小直接反映了氣缸的加工水平和使用性能。
5. 輪廓支承長度率Mr2以百分數表示的輪廓支承長度率Mr2是為一條將輪廓谷分離出粗糙度核心輪廓的截線而確定的。Mr2值是進入長期工作表面的下限，其數值的大小不但決定了磨損量，還決定了工作表面以下深溝槽的貯油、潤滑能力。
6. 存油量 V0粗糙度核心輪廓向下延伸到材料內的輪廓谷的橫截面積實際上就是深溝網紋的存油量V0，它是tp(c)曲線與右邊縱軸及Mr2對應的截線構成的陰影部分面積，它對缸套的潤滑性能無疑有重要意義。它近似為三角形面積：V0≈(100-Mr2)×RVK/2。

圖中參數的(de)(de)(de)確定需要(yao)使用一條回(hui)(hui)歸(gui)(gui)線(xian)，回(hui)(hui)歸(gui)(gui)線(xian)的(de)(de)(de)40%以上(shang)的(de)(de)(de)部分是(shi)tp(c)曲線(xian)上(shang)的(de)(de)(de)點構成(cheng)，回(hui)(hui)歸(gui)(gui)線(xian)在(zai)縱(zong)(zong)坐標方(fang)(fang)向(xiang)上(shang)的(de)(de)(de)差值平方(fang)(fang)*小，回(hui)(hui)歸(gui)(gui)線(xian)與縱(zong)(zong)軸兩交點之間的(de)(de)(de)垂(chui)直距離即(ji)為(wei)核心粗糙(cao)度深度RK，兩交點對(dui)應(ying)的(de)(de)(de)截線(xian)位置(zhi)即(ji)為(wei)Mr1、Mr2 對(dui)應(ying)的(de)(de)(de)截線(xian)位置(zhi)。

對于Rk參數集的功能特征參數，其定義方法在于把Abbott-Firestone曲線分成不同的部分以對應不同的功能區域。雖然這些方法可以成功地用來表征特定的一些工程表面，但是由于它主要是基于制造工藝經驗，缺乏理論依據，這種方法在表征大多數其它的工程表面時會失去原有的意義。五、結語

表(biao)面(mian)形貌(mao)極大地影響(xiang)著零件(jian)的使用性(xing)能(neng)，合(he)理(li)(li)地表(biao)征和評定表(biao)面(mian)形貌(mao)是(shi)一項(xiang)具有(you)重要意義(yi)的課題，表(biao)面(mian)粗糙度(du)理(li)(li)論(lun)及標準在不足百年的時間內得(de)到了巨(ju)大的發展，隨(sui)著當今微機處理(li)(li)技術、集(ji)成電路技術等(deng)的發展，出現了時序分(fen)析法、*小二乘多(duo)項(xiang)式擬合(he)法、濾波法、分(fen)形法、Motif法、功能(neng)參數(shu)集(ji)法等(deng)各種評定方法，取得(de)了諸(zhu)多(duo)進展，但是(shi)它們只能(neng)得(de)到真實(shi)表(biao)面(mian)的有(you)限信息，仍然存在一些問題有(you)待(dai)完善：

1. 表面輪廓微觀統計特征的**準確描述問題；
2. 表面輪廓為隨機過程，評定參數的值并不確定，由此產生了測量不確定性問題；
3. 評定參數的相互關系以及參數數目越來越多的參數爆炸問題；
4. 表面輪廓的測量結果受測量基準和儀器分辨率影響的問題；
5. 表面粗糙度參數與使用性能不能完全對應的問題。