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表面粗糙度那個勾勾符號,到底在要求什麼
表面粗糙度是少數「看起來很像,量起來差很多」的規格。而它也是圖面上最常被簡化成一句「Ra 1.6」、然後在驗收時吵起來的那一項。
01符號的每一格在說什麼
粗糙度符號的本體是一個打勾的形狀。單獨的勾代表「表面狀態不指定加工方法」;勾上加一橫代表必須以去除材料的方式加工(車、銑、磨);勾上加一個圓圈代表不得去除材料(鑄造、鍛造、抽引後直接使用)。
| 位置 | 內容 | 範例 |
|---|---|---|
| a(左側) | 粗糙度參數、上下限與數值 | Ra 1.6、Rz 6.3 |
| b(橫線上方) | 加工方法 | 研削、車削、放電加工 |
| c(橫線上方右) | 取樣長度/截止波長 | 0.8 |
| d(勾內) | 紋理方向符號 | =、⊥、X、M、C、R |
| e(橫線下方) | 加工裕度 | 0.5 |
圖框角落那一個,管的是整張圖
畫在標題欄附近的粗糙度符號代表全域預設:凡是圖上沒有個別標註的表面,都適用這一個。後面若跟著括號與一個勾,代表「其餘表面為此值,例外者已個別標註」。品檢表如果只抓圖面本體上的符號,就會漏掉這一大類,而它往往涵蓋了零件八成以上的面。
02Ra 是平均,Rz 是極端
Ra(算術平均粗糙度)是在一段取樣長度內,把輪廓相對中心線的偏差取絕對值再平均。它穩定、重複性好、對操作誤差不敏感,所以成為全世界最常標的參數。缺點也正是它的優點造成的:一道深刮痕會被平均掉。
Rz(最大高度)取的是取樣長度內最高的峰與最低的谷之和。它對單一缺陷極度敏感,這正是需要防止洩漏的密封面、承受交變應力的軸肩會同時標 Ra 與 Rz 的原因。
| 參數 | 定義 | 適合用來管 |
|---|---|---|
| Ra | 輪廓偏差絕對值的算術平均 | 整體加工穩定性、一般配合面 |
| Rz | 最大峰高+最大谷深 | 密封面、疲勞敏感面、單一缺陷 |
| Rmax / Rz1max | 各取樣段中最大的那一個 Rz | 絕對不容許的極端值 |
| Rsm | 輪廓元素的平均間距 | 紋理週期、塗裝附著性 |
| Rmr(c) | 在某高度的材料率 | 承載面、滑動配合 |
| Rsk | 偏度(分布是否偏峰或偏谷) | 潤滑油膜保持能力 |
03從線到面:ISO 25178 的 S 參數
傳統的接觸式量測是拉一條線:探針沿著表面走一段,得到二維輪廓。問題是換一個位置、換一個方向,數字就變了,尤其是銑削這類有明顯紋理方向的表面,順著刀紋量和垂直刀紋量差異很大。
面粗糙度改成量一整塊區域,參數以 S 開頭,由 ISO 25178 規範。Sa 對應 Ra、Sz 對應 Rz,但另外增加了線量測抓不到的資訊:Sdr(展開介面面積比)描述實際表面比投影面積大多少,與塗層附著、接觸熱傳導直接相關;Spk/Svk 則把表面拆成峰、核心、谷三段,在缸孔、軸承這類需要「平滑核心+儲油谷」的應用上特別有用。

04為什麼同一個面量兩次不一樣
粗糙度不是量到什麼就是什麼,而是把表面的起伏依波長切開之後,只取短波的那一段。切開的方式由濾波器決定。
| 名稱 | 符號 | 作用 |
|---|---|---|
| λs 濾波器 | λs | 濾掉比它更短的成分(雜訊、探針半徑造成的假訊號) |
| λc 截止波長 | λc | 區分粗糙度與波紋度的分界,最關鍵的一個設定 |
| λf 濾波器 | λf | 區分波紋度與形狀誤差 |
λc 設得不同,被歸類為波紋度而濾掉的成分就不同,Ra 自然不同。ISO 建議依預估的 Ra 值選擇 λc(例如 Ra 0.1–2 μm 對應 λc 0.8 mm),評估長度通常取五段取樣長度。所以嚴格說,只寫「Ra 1.6」而沒有量測條件的規格是不完整的,雙方各用不同的 λc,就會得到不同的結論。
接觸式與非接觸式
- 觸針式輪廓儀:技術成熟、可追溯性好、成本低。限制是探針有半徑(通常 2 或 5 μm),量不到比它更窄的谷;而且會刮傷軟質或塗層表面。
- 共焦/白光干涉/雷射顯微鏡:非接觸、可做面量測、垂直解析度可達次奈米。限制是對高反射或高斜率表面容易失真。
- 原子力顯微鏡(AFM):解析度最高,但量測範圍極小、速度慢,多用於研究而非產線。