一、表面粗糙度理論與標準的發展
表(biao)(biao)面(mian)粗(cu)糙(cao)度(du)標準的提(ti)出和(he)發(fa)展與工(gong)業生(sheng)產技術的發(fa)展密切相關，它(ta)經歷了由(you)定(ding)(ding)性(xing)評(ping)定(ding)(ding)到定(ding)(ding)量(liang)(liang)評(ping)定(ding)(ding)兩(liang)個(ge)階段。表(biao)(biao)面(mian)粗(cu)糙(cao)度(du)對機器(qi)零件表(biao)(biao)面(mian)性(xing)能的影響從1918年開始首(shou)先受(shou)到注意，在(zai)飛(fei)機和(he)飛(fei)機發(fa)動機設計中(zhong)，由(you)于要求用*少材料達(da)到*大的強度(du)，人(ren)們開始對加(jia)工(gong)表(biao)(biao)面(mian)的刀痕(hen)和(he)刮痕(hen)對疲勞強度(du)的影響加(jia)以研究。但由(you)于測量(liang)(liang)困難，當時沒有定(ding)(ding)量(liang)(liang)數值上(shang)的評(ping)定(ding)(ding)要求，只(zhi)是根據目測感覺來(lai)確定(ding)(ding)。在(zai)20世(shi)紀20～30年代，世(shi)界(jie)上(shang)很多工(gong)業國家廣泛(fan)采用三角符(fu)號(▽)的組合來(lai)表(biao)(biao)示(shi)不同(tong)精度(du)的加(jia)工(gong)表(biao)(biao)面(mian)。
為研(yan)究表(biao)(biao)(biao)面(mian)粗(cu)糙(cao)(cao)度(du)(du)對(dui)零件性能(neng)的影響和度(du)(du)量(liang)(liang)表(biao)(biao)(biao)面(mian)微(wei)(wei)觀(guan)不平(ping)度(du)(du)的需要，從20年代末到30年代，德(de)國(guo)(guo)、美國(guo)(guo)和英國(guo)(guo)等國(guo)(guo)的一些專(zhuan)家設(she)計制作了(le)(le)輪(lun)廓記(ji)錄儀、輪(lun)廓儀，同時也產生出了(le)(le)光切式(shi)顯微(wei)(wei)鏡(jing)和干涉顯微(wei)(wei)鏡(jing)等用(yong)光學方法來(lai)(lai)測(ce)量(liang)(liang)表(biao)(biao)(biao)面(mian)微(wei)(wei)觀(guan)不平(ping)度(du)(du)的儀器，給從數(shu)值上定(ding)量(liang)(liang)評(ping)定(ding)表(biao)(biao)(biao)面(mian)粗(cu)糙(cao)(cao)度(du)(du)創造了(le)(le)條(tiao)件。從30年代起，已對(dui)表(biao)(biao)(biao)面(mian)粗(cu)糙(cao)(cao)度(du)(du)定(ding)量(liang)(liang)評(ping)定(ding)參數(shu)進行了(le)(le)研(yan)究，如美國(guo)(guo)的Abbott就提出了(le)(le)用(yong)距表(biao)(biao)(biao)面(mian)輪(lun)廓峰頂(ding)的深度(du)(du)和支(zhi)承(cheng)長度(du)(du)率曲線(xian)來(lai)(lai)表(biao)(biao)(biao)征表(biao)(biao)(biao)面(mian)粗(cu)糙(cao)(cao)度(du)(du)。1936年出版了(le)(le)Schmaltz論(lun)述表(biao)(biao)(biao)面(mian)粗(cu)糙(cao)(cao)度(du)(du)的專(zhuan)著，對(dui)表(biao)(biao)(biao)面(mian)粗(cu)糙(cao)(cao)度(du)(du)的評(ping)定(ding)參數(shu)和數(shu)值的標(biao)準化提出了(le)(le)建(jian)議。但粗(cu)糙(cao)(cao)度(du)(du)評(ping)定(ding)參數(shu)及(ji)其數(shu)值的使用(yong)，真正成為一個被廣泛接受的標(biao)準還是從40年代各國(guo)(guo)相應的國(guo)(guo)家標(biao)準發(fa)布以(yi)后開始的。
首(shou)先是(shi)美國在(zai)(zai) 1940 年(nian)發布(bu)(bu)了(le)(le) ASAB46.1國家標(biao)(biao)準(zhun)(zhun)，之后又經過幾(ji)次修訂，成(cheng)為(wei)現行標(biao)(biao)準(zhun)(zhun)ANSI/ASMEB46.1-1988《表(biao)(biao)面(mian)(mian)結構表(biao)(biao)面(mian)(mian)粗糙(cao)度(du)、表(biao)(biao)面(mian)(mian)波紋(wen)度(du)和(he)(he)(he)加工(gong)紋(wen)理》，該(gai)標(biao)(biao)準(zhun)(zhun)采用中線制(zhi)(zhi)，并將Ra作(zuo)為(wei)主參(can)數；接著前蘇聯(lian)在(zai)(zai)1945年(nian)發布(bu)(bu)了(le)(le) GOCT2789-1945《表(biao)(biao)面(mian)(mian)光潔度(du)、表(biao)(biao)面(mian)(mian)微(wei)觀幾(ji)何形狀、分(fen)級和(he)(he)(he)表(biao)(biao)示法(fa)》國家標(biao)(biao)準(zhun)(zhun)，而后經過了(le)(le) 3次修訂成(cheng)為(wei)GOCT2789-1973《表(biao)(biao)面(mian)(mian)粗糙(cao)度(du)參(can)數和(he)(he)(he)特征》，該(gai)標(biao)(biao)準(zhun)(zhun)也采用中線制(zhi)(zhi)，并規定(ding)了(le)(le)包(bao)括輪廓均方(fang)根偏差(即現在(zai)(zai)的(de) Rq)在(zai)(zai)內的(de)6個評定(ding)參(can)數及(ji)其相應(ying)的(de)參(can)數值。另外，其它(ta)工(gong)業發達國家的(de)標(biao)(biao)準(zhun)(zhun)大多是(shi)在(zai)(zai) 50 年(nian)代制(zhi)(zhi)定(ding)的(de)，如聯(lian)邦德國在(zai)(zai) 1952 年(nian) 2月發布(bu)(bu)了(le)(le)DIN4760 和(he)(he)(he) DIN4762 有關表(biao)(biao)面(mian)(mian)粗糙(cao)度(du)的(de)評定(ding)參(can)數和(he)(he)(he)術語等方(fang)面(mian)(mian)的(de)標(biao)(biao)準(zhun)(zhun)等。
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)面(mian)(mian)粗(cu)糙度(du)參(can)數(shu)這一概念開始提(ti)出(chu)時就(jiu)是為了(le)研究零件(jian)(jian)表(biao)面(mian)(mian)和(he)其(qi)性(xing)能之間的關系，實現(xian)對(dui)表(biao)面(mian)(mian)形(xing)貌準確的量化(hua)的描述。隨(sui)著加工精度(du)要(yao)求的提(ti)高以及對(dui)具有特殊(shu)功(gong)能零件(jian)(jian)表(biao)面(mian)(mian)的加工需(xu)求，提(ti)出(chu)了(le)表(biao)面(mian)(mian)粗(cu)糙度(du)評(ping)價參(can)數(shu)的定量計算方(fang)法和(he)數(shu)值規定，同時這也推動(dong)了(le)國家(jia)標準及國際標準的形(xing)成和(he)發展。
在現代工(gong)業生(sheng)產中(zhong)，許多(duo)制件(jian)的(de)(de)(de)表(biao)(biao)(biao)面(mian)被加工(gong)而具有(you)特(te)(te)(te)定的(de)(de)(de)技(ji)(ji)術(shu)(shu)性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)特(te)(te)(te)征(zheng)(zheng)，諸(zhu)如(ru)：制件(jian)表(biao)(biao)(biao)面(mian)的(de)(de)(de)耐磨性(xing)(xing)(xing)、密封(feng)性(xing)(xing)(xing)、配合性(xing)(xing)(xing)質、傳熱性(xing)(xing)(xing)、導電(dian)(dian)性(xing)(xing)(xing)以及對(dui)光線和(he)聲波的(de)(de)(de)反射性(xing)(xing)(xing)，液體和(he)氣體在壁面(mian)的(de)(de)(de)流動(dong)(dong)性(xing)(xing)(xing)、腐蝕(shi)性(xing)(xing)(xing)，薄膜、集成電(dian)(dian)路元件(jian)以及人造器(qi)官的(de)(de)(de)表(biao)(biao)(biao)面(mian)性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)，測量儀器(qi)和(he)機床的(de)(de)(de)精度、可靠性(xing)(xing)(xing)、振動(dong)(dong)和(he)噪(zao)聲等(deng)等(deng)功能(neng)(neng)，而這些技(ji)(ji)術(shu)(shu)性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)的(de)(de)(de)評(ping)價常常依賴于(yu)制件(jian)表(biao)(biao)(biao)面(mian)特(te)(te)(te)征(zheng)(zheng)的(de)(de)(de)狀況，也(ye)就是與表(biao)(biao)(biao)面(mian)的(de)(de)(de)幾(ji)何結構(gou)特(te)(te)(te)征(zheng)(zheng)有(you)密切聯系(xi)。因此，控制加工(gong)表(biao)(biao)(biao)面(mian)質量的(de)(de)(de)核心問(wen)題在于(yu)它(ta)的(de)(de)(de)使(shi)用(yong)(yong)功能(neng)(neng)，應(ying)該根據各類制件(jian)自身(shen)的(de)(de)(de)特(te)(te)(te)點(dian)規定能(neng)(neng)滿足其使(shi)用(yong)(yong)要求的(de)(de)(de)表(biao)(biao)(biao)面(mian)特(te)(te)(te)征(zheng)(zheng)參(can)量。不(bu)難看(kan)出，對(dui)特(te)(te)(te)定的(de)(de)(de)加工(gong)表(biao)(biao)(biao)面(mian)，我(wo)們(men)總希望用(yong)(yong)*(或比(bi)較(jiao))恰當的(de)(de)(de)表(biao)(biao)(biao)面(mian)特(te)(te)(te)征(zheng)(zheng)參(can)數(shu)去評(ping)價它(ta)，以期(qi)達到預(yu)期(qi)的(de)(de)(de)功能(neng)(neng)要求；同時我(wo)們(men)希望參(can)數(shu)本(ben)身(shen)應(ying)該穩定，能(neng)(neng)夠反映表(biao)(biao)(biao)面(mian)本(ben)質的(de)(de)(de)特(te)(te)(te)征(zheng)(zheng)，不(bu)受評(ping)定基準及儀器(qi)分辨率的(de)(de)(de)影響，減少(shao)因對(dui)隨(sui)機過程進(jin)行測量而帶來參(can)數(shu)示值誤差。
但是(shi)從(cong)標準制(zhi)定(ding)(ding)的(de)(de)(de)(de)(de)特(te)點和(he)(he)內容上我們容易發現，隨著(zhu)現代(dai)(dai)工業的(de)(de)(de)(de)(de)發展，特(te)別(bie)是(shi)新型表(biao)面(mian)(mian)加工方(fang)(fang)法(fa)不(bu)斷出現和(he)(he)新的(de)(de)(de)(de)(de)測量器(qi)具及(ji)測量方(fang)(fang)法(fa)的(de)(de)(de)(de)(de)應(ying)(ying)用(yong)，標準中的(de)(de)(de)(de)(de)許多(duo)參(can)數已(yi)無(wu)法(fa)適(shi)應(ying)(ying)現代(dai)(dai)生(sheng)產的(de)(de)(de)(de)(de)需(xu)求，尤(you)其是(shi)在一(yi)些(xie)特(te)殊加工場合，如精(jing)加工時，用(yong)不(bu)同方(fang)(fang)法(fa)加工得到的(de)(de)(de)(de)(de)Ra值(zhi)相(xiang)同(或很相(xiang)近(jin))的(de)(de)(de)(de)(de)表(biao)面(mian)(mian)就不(bu)一(yi)定(ding)(ding)會具有相(xiang)同的(de)(de)(de)(de)(de)使(shi)(shi)用(yong)功能，可見(jian)，此時Ra值(zhi)對(dui)這類表(biao)面(mian)(mian)的(de)(de)(de)(de)(de)評定(ding)(ding)顯得無(wu)能為(wei)(wei)力了，而且傳(chuan)統評定(ding)(ding)方(fang)(fang)法(fa)過于(yu)注(zhu)重(zhong)對(dui)高度信息(xi)做(zuo)平(ping)均化處理，而幾乎(hu)忽視(shi)水平(ping)方(fang)(fang)向的(de)(de)(de)(de)(de)屬性(xing)，未能反映表(biao)面(mian)(mian)形貌的(de)(de)(de)(de)(de)**信息(xi)。近(jin)年來在表(biao)面(mian)(mian)特(te)性(xing)研究(jiu)的(de)(de)(de)(de)(de)領域(yu)內，相(xiang)對(dui)地說，關(guan)于(yu)零(ling)件(jian)表(biao)面(mian)(mian)功能特(te)性(xing)方(fang)(fang)面(mian)(mian)的(de)(de)(de)(de)(de)研究(jiu)本(ben)身就較為(wei)(wei)薄弱，因為(wei)(wei)它牽涉到很多(duo)學科和(he)(he)技術領域(yu)。機器(qi)的(de)(de)(de)(de)(de)各(ge)類零(ling)件(jian)在使(shi)(shi)用(yong)中各(ge)有不(bu)同的(de)(de)(de)(de)(de)要求，研究(jiu)表(biao)面(mian)(mian)特(te)征(zheng)的(de)(de)(de)(de)(de)功能適(shi)應(ying)(ying)性(xing)將(jiang)十分復雜(za)，這也限(xian)制(zhi)了對(dui)表(biao)面(mian)(mian)形貌與其功能特(te)性(xing)關(guan)系的(de)(de)(de)(de)(de)研究(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(jin)，國(guo)內外在表(biao)(biao)(biao)(biao)(biao)征(zheng)和(he)(he)研(yan)究機加(jia)工(gong)(gong)表(biao)(biao)(biao)(biao)(biao)面的(de)微觀結構、接觸機理(li)(li)和(he)(he)表(biao)(biao)(biao)(biao)(biao)面粗糙度(du)(du)等方面越(yue)來(lai)越(yue)多(duo)(duo)地(di)使用分(fen)形(xing)(xing)(xing)幾何(he)理(li)(li)論(lun)這一有力的(de)數(shu)學工(gong)(gong)具。研(yan)究表(biao)(biao)(biao)(biao)(biao)明，很(hen)多(duo)(duo)種機加(jia)工(gong)(gong)表(biao)(biao)(biao)(biao)(biao)面呈現出隨(sui)機性(xing)、多(duo)(duo)尺度(du)(du)性(xing)和(he)(he)自仿(fang)射性(xing)，即(ji)具有分(fen)形(xing)(xing)(xing)的(de)基本特征(zheng)，因而使用分(fen)形(xing)(xing)(xing)幾何(he)來(lai)研(yan)究表(biao)(biao)(biao)(biao)(biao)面形(xing)(xing)(xing)貌將是合理(li)(li)地(di)、有效地(di)。確定(ding)分(fen)形(xing)(xing)(xing)的(de)重(zhong)要參數(shu)有分(fen)形(xing)(xing)(xing)維數(shu)D和(he)(he)特征(zheng)長(chang)度(du)(du)A，它(ta)們可以(yi)衡量機加(jia)工(gong)(gong)表(biao)(biao)(biao)(biao)(biao)面輪(lun)廓的(de)不(bu)規則性(xing)，理(li)(li)論(lun)上不(bu)隨(sui)取樣(yang)長(chang)度(du)(du)變化和(he)(he)儀(yi)器分(fen)辨率變化，并能(neng)反映表(biao)(biao)(biao)(biao)(biao)面形(xing)(xing)(xing)貌本質的(de)特征(zheng)，能(neng)夠提供傳統的(de)表(biao)(biao)(biao)(biao)(biao)面粗糙度(du)(du)評(ping)定(ding)參數(shu)(如Ra、Ry、Rz等)所不(bu)能(neng)提供的(de)信息。美(mei)國(guo)TopoMetrix公司生產的(de)掃描探(tan)針顯微鏡(SPM)軟件體系中，已將分(fen)形(xing)(xing)(xing)維數(shu)作為評(ping)價表(biao)(biao)(biao)(biao)(biao)面微觀形(xing)(xing)(xing)貌的(de)參數(shu)之一。
機械加工表面分形維數(shu)表達了表面所具(ju)有的(de)(de)(de)復雜(za)結(jie)構(gou)的(de)(de)(de)多少以及這(zhe)些結(jie)構(gou)的(de)(de)(de)微細程(cheng)度，微細結(jie)構(gou)在整個表面中所占能量的(de)(de)(de)相對(dui)大(da)小。分形維數(shu)越(yue)(yue)(yue)大(da)，表面中非規(gui)則的(de)(de)(de)結(jie)構(gou)就越(yue)(yue)(yue)多，并(bing)且結(jie)構(gou)越(yue)(yue)(yue)精細，精細結(jie)構(gou)所具(ju)有的(de)(de)(de)能量相對(dui)越(yue)(yue)(yue)大(da)，具(ju)有更強的(de)(de)(de)填(tian)充空(kong)間的(de)(de)(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(zao)技術的(de)(de)(de)不斷進步(bu)，表(biao)(biao)面(mian)質量不僅表(biao)(biao)現為表(biao)(biao)面(mian)的(de)(de)(de)形狀誤差、波(bo)度(du)、表(biao)(biao)面(mian)粗糙度(du)等要(yao)求，而且對(dui)(dui)表(biao)(biao)面(mian)的(de)(de)(de)峰、谷及(ji)其形成的(de)(de)(de)溝、脈走向與分布等也(ye)有要(yao)求，需要(yao)對(dui)(dui)與表(biao)(biao)面(mian)功能(neng)密切相關的(de)(de)(de)表(biao)(biao)面(mian)紋理(li)結構進行綜合評定(ding)。顯然，現在普(pu)遍采用(yong)的(de)(de)(de)以2維參數為基礎的(de)(de)(de)表(biao)(biao)面(mian)形貌評定(ding)方(fang)法過(guo)于注重高度(du)信(xin)息(xi)，對(dui)(dui)高度(du)信(xin)息(xi)做平均化處理(li)，而幾乎忽視水平方(fang)向的(de)(de)(de)屬性(xing)，不能(neng)反映表(biao)(biao)面(mian)的(de)(de)(de)其實(shi)形貌。
Motif法(fa)(fa)基于(yu)地貌學(xue)理論從表(biao)面(mian)原(yuan)始信息出發，不(bu)采(cai)用任何輪(lun)廓(kuo)濾波器，通(tong)過設定(ding)不(bu)同的(de)(de)閾值將波度(du)(du)和(he)表(biao)面(mian)粗糙度(du)(du)分離開來，強調(diao)大的(de)(de)輪(lun)廓(kuo)峰和(he)谷(gu)對(dui)功能的(de)(de)影響，在評定(ding)中選取(qu)了重(zhong)要(yao)的(de)(de)輪(lun)廓(kuo)特征，而忽略了不(bu)重(zhong)要(yao)的(de)(de)特征，該方法(fa)(fa)被(bei)引入法(fa)(fa)國汽車工(gong)業表(biao)面(mian)粗糙度(du)(du)和(he)波度(du)(du)標準，也已制訂成國際標準ISO12085。
Motif 由兩個(ge)單(dan)(dan)個(ge)輪廓峰的(de)*高點之間的(de)基本輪廓部分組成，兩個(ge)峰之間的(de)谷為一個(ge)單(dan)(dan)個(ge)的(de) Motif，如圖(tu) 1 所示，
圖.1Motif并用平(ping)行于輪廓的(de)總走(zou)向(xiang)的(de)長度 AR，垂直于基本(ben)輪廓總走(zou)向(xiang)的(de)兩個深度 Hj和Hj+1，以及(ji)特(te)征量T(T=min[Hj，Hj+1])表(biao)征。在設定閾值(zhi)條件下，Motifs經(jing)過不斷的(de)合并，得(de)到評定表(biao)面功能(neng)的(de)Motifs集合，ISO12085推(tui)薦(jian)的(de)參數見表(biao) 1。
表.1 Motif法的(de)表征(zheng)參數Motif 的合并應遵循 4 個條件，否則 2個相(xiang)鄰的峰不(bu)能被(bei)合并，只能作為(wei)單個的Motif 處理。
- 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。
- 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。
- 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
- 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(ying)用(yong)(yong)中(zhong)，機加(jia)工的許(xu)多零(ling)(ling)件(jian)(jian)(jian)表(biao)(biao)面(mian)需(xu)要(yao)具有(you)特(te)(te)(te)定(ding)的功(gong)(gong)能(neng)(neng)特(te)(te)(te)性(xing)，如(ru)(ru)支承性(xing)能(neng)(neng)、密(mi)(mi)封性(xing)和(he)潤(run)滑油滯留性(xing)能(neng)(neng)等。基(ji)于這些功(gong)(gong)能(neng)(neng)需(xu)求(qiu)，零(ling)(ling)件(jian)(jian)(jian)表(biao)(biao)面(mian)就必須被設計、加(jia)工成特(te)(te)(te)定(ding)的形貌以滿足預期的應(ying)用(yong)(yong)。所(suo)以我們(men)有(you)必要(yao)定(ding)義特(te)(te)(te)定(ding)的功(gong)(gong)能(neng)(neng)參數來(lai)有(you)效地表(biao)(biao)征(zheng)零(ling)(ling)件(jian)(jian)(jian)表(biao)(biao)面(mian)的特(te)(te)(te)殊屬性(xing)，零(ling)(ling)件(jian)(jian)(jian)表(biao)(biao)面(mian)從接觸(chu)應(ying)用(yong)(yong)角度(du)(如(ru)(ru)摩擦磨(mo)損(sun)，潤(run)滑，密(mi)(mi)封緊密(mi)(mi)性(xing)，接觸(chu)應(ying)力(li)，接觸(chu)剛(gang)度(du)、承載面(mian)積和(he)熱導率等)和(he)非(fei)接觸(chu)應(ying)用(yong)(yong)角度(du)(如(ru)(ru)光學鏡頭，表(biao)(biao)面(mian)維護(hu)和(he)表(biao)(biao)面(mian)油漆處理)來(lai)看(kan)，其(qi)在(zai)(zai)功(gong)(gong)能(neng)(neng)方面(mian)的特(te)(te)(te)殊屬性(xing)要(yao)**極其(qi)廣泛(fan)的。在(zai)(zai)實(shi)際工程應(ying)用(yong)(yong)中(zhong)應(ying)針對表(biao)(biao)面(mian)特(te)(te)(te)殊性(xing)能(neng)(neng)要(yao)求(qiu)設定(ding)功(gong)(gong)能(neng)(neng)參數集(ji)(ji)。比(bi)較典型的是表(biao)(biao)征(zheng)具有(you)高(gao)預應(ying)力(li)表(biao)(biao)面(mian)的基(ji)于輪廓支承度(du)率曲線的Rk功(gong)(gong)能(neng)(neng)參數集(ji)(ji)。
在 20 世紀 80 年代初，Trautwein提出(chu)了一(yi)個(ge)(ge)關于(yu)Abbott-Firestone曲(qu)(qu)(qu)(qu)線(xian)(xian)(xian)的(de)(de)(de)(de)兩(liang)段線(xian)(xian)(xian)性(xing)模型(xing)，他用這(zhe)個(ge)(ge)模型(xing)去表(biao)(biao)示缸(gang)(gang)(gang)膛(tang)表(biao)(biao)面(mian)(mian)的(de)(de)(de)(de)特征。從這(zhe)個(ge)(ge)模型(xing)中還引伸出(chu)一(yi)個(ge)(ge)被稱(cheng)為液體滯留容積(ji)的(de)(de)(de)(de)參(can)(can)數(shu)(shu)。*近(jin)，又有(you)學者(zhe)把Abbott-Firestone曲(qu)(qu)(qu)(qu)線(xian)(xian)(xian)分成(cheng)三個(ge)(ge)區域，并在此基(ji)礎上提出(chu)了Rk參(can)(can)數(shu)(shu)集，該參(can)(can)數(shu)(shu)集也正式(shi)地被寫(xie)進(jin)(jin)德國DIN4776標(biao)(biao)準(zhun)(zhun)。這(zhe)個(ge)(ge)參(can)(can)數(shu)(shu)集主要(yao)(yao)是(shi)用于(yu)表(biao)(biao)征具有(you)高(gao)預應(ying)力的(de)(de)(de)(de)表(biao)(biao)面(mian)(mian)，如珩磨(mo)(mo)表(biao)(biao)面(mian)(mian)、拋光(guang)表(biao)(biao)面(mian)(mian)、磨(mo)(mo)削表(biao)(biao)面(mian)(mian)等，這(zhe)些(xie)相關的(de)(de)(de)(de)參(can)(can)數(shu)(shu)將輪(lun)廓(kuo)(kuo)支承(cheng)(cheng)度率(lv)(lv)的(de)(de)(de)(de)增長(chang)描述成(cheng)粗糙度輪(lun)廓(kuo)(kuo)深(shen)度的(de)(de)(de)(de)函數(shu)(shu)，結合(he)氣(qi)(qi)缸(gang)(gang)(gang)套(tao)的(de)(de)(de)(de)平臺網(wang)紋本身(shen)的(de)(de)(de)(de)特點及氣(qi)(qi)缸(gang)(gang)(gang)套(tao)的(de)(de)(de)(de)工作(zuo)狀(zhuang)(zhuang)況，確(que)(que)立了基(ji)于(yu)輪(lun)廓(kuo)(kuo)支承(cheng)(cheng)度率(lv)(lv)曲(qu)(qu)(qu)(qu)線(xian)(xian)(xian)的(de)(de)(de)(de)參(can)(can)數(shu)(shu)指(zhi)標(biao)(biao)，這(zhe)套(tao)評(ping)定(ding)指(zhi)標(biao)(biao)能夠對氣(qi)(qi)缸(gang)(gang)(gang)套(tao)內(nei)表(biao)(biao)面(mian)(mian)粗糙度輪(lun)廓(kuo)(kuo)的(de)(de)(de)(de)磨(mo)(mo)合(he)特性(xing)、潤滑特性(xing)、網(wang)紋分布(bu)等進(jin)(jin)行對應(ying)的(de)(de)(de)(de)定(ding)量(liang)分析，實(shi)現(xian)完整、準(zhun)(zhun)確(que)(que)地描述及評(ping)價氣(qi)(qi)缸(gang)(gang)(gang)套(tao)平臺網(wang)紋。輪(lun)廓(kuo)(kuo)支承(cheng)(cheng)長(chang)度率(lv)(lv)曲(qu)(qu)(qu)(qu)線(xian)(xian)(xian)tp(c)，又稱(cheng)Abbott-Firestone曲(qu)(qu)(qu)(qu)線(xian)(xian)(xian)，是(shi)描述輪(lun)廓(kuo)(kuo)形(xing)狀(zhuang)(zhuang)的(de)(de)(de)(de)主要(yao)(yao)指(zhi)標(biao)(biao)。tp(c)能直觀地反映零件表(biao)(biao)面(mian)(mian)的(de)(de)(de)(de)耐磨(mo)(mo)性(xing)，對提高(gao)承(cheng)(cheng)載能力也具有(you)重要(yao)(yao)的(de)(de)(de)(de)意義(yi)(yi)。在動配(pei)合(he)中，值tp值大的(de)(de)(de)(de)表(biao)(biao)面(mian)(mian)，使(shi)配(pei)合(he)面(mian)(mian)之間(jian)的(de)(de)(de)(de)接觸(chu)面(mian)(mian)積(ji)增大，減少(shao)了磨(mo)(mo)擦損耗，延(yan)長(chang)零件的(de)(de)(de)(de)壽命。從tp(c)曲(qu)(qu)(qu)(qu)線(xian)(xian)(xian)的(de)(de)(de)(de)特征可以看(kan)出(chu)，它對氣(qi)(qi)缸(gang)(gang)(gang)套(tao)內(nei)孔表(biao)(biao)面(mian)(mian)耐磨(mo)(mo)性(xing)能、潤滑性(xing)能，使(shi)用壽命等都有(you)非常重要(yao)(yao)的(de)(de)(de)(de)意義(yi)(yi)。為此設(she)定(ding)了一(yi)組基(ji)于(yu)輪(lun)廓(kuo)(kuo)支承(cheng)(cheng)長(chang)度率(lv)(lv)曲(qu)(qu)(qu)(qu)線(xian)(xian)(xian)的(de)(de)(de)(de)參(can)(can)數(shu)(shu)集，對應(ying)氣(qi)(qi)缸(gang)(gang)(gang)套(tao)的(de)(de)(de)(de)實(shi)際工作(zuo)狀(zhuang)(zhuang)況，對tp(c)曲(qu)(qu)(qu)(qu)線(xian)(xian)(xian)進(jin)(jin)行量(liang)化(hua)的(de)(de)(de)(de)描述，如圖2 所示，粗糙度輪(lun)廓(kuo)(kuo)及對應(ying)的(de)(de)(de)(de)tp(c)曲(qu)(qu)(qu)(qu)線(xian)(xian)(xian)被分為三個(ge)(ge)部(bu)分，分別為輪(lun)廓(kuo)(kuo)峰、核心輪(lun)廓(kuo)(kuo)和(he)輪(lun)廓(kuo)(kuo)谷。
圖.2 基于 Abbott 曲(qu)線的評定參(can)數 - 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。
- 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。
- 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。
- 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。
- 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。
- 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(can)數(shu)的(de)(de)(de)確定需要使用一條回(hui)歸線(xian)(xian)，回(hui)歸線(xian)(xian)的(de)(de)(de)40%以上(shang)(shang)的(de)(de)(de)部(bu)分是tp(c)曲線(xian)(xian)上(shang)(shang)的(de)(de)(de)點(dian)構成(cheng)，回(hui)歸線(xian)(xian)在縱坐標方(fang)向上(shang)(shang)的(de)(de)(de)差(cha)值平(ping)方(fang)*小，回(hui)歸線(xian)(xian)與(yu)縱軸兩(liang)交點(dian)之(zhi)間的(de)(de)(de)垂直距離即為(wei)核(he)心粗(cu)糙度深(shen)度RK，兩(liang)交點(dian)對應的(de)(de)(de)截線(xian)(xian)位(wei)置即為(wei)Mr1、Mr2 對應的(de)(de)(de)截線(xian)(xian)位(wei)置。
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)(mian)形貌(mao)極大(da)地(di)影響(xiang)著零件的(de)(de)使用性能(neng)，合理(li)(li)地(di)表(biao)征和(he)評定表(biao)面(mian)(mian)形貌(mao)是一項(xiang)(xiang)具有(you)(you)重要(yao)意義的(de)(de)課題，表(biao)面(mian)(mian)粗糙度理(li)(li)論(lun)及標準在不足百年的(de)(de)時間內(nei)得(de)到了巨大(da)的(de)(de)發展，隨著當(dang)今(jin)微機處理(li)(li)技術、集(ji)成電路(lu)技術等的(de)(de)發展，出現(xian)了時序分析法(fa)(fa)(fa)、*小二(er)乘多項(xiang)(xiang)式擬合法(fa)(fa)(fa)、濾波法(fa)(fa)(fa)、分形法(fa)(fa)(fa)、Motif法(fa)(fa)(fa)、功能(neng)參數集(ji)法(fa)(fa)(fa)等各種評定方(fang)法(fa)(fa)(fa)，取(qu)得(de)了諸多進展，但是它們(men)只能(neng)得(de)到真實(shi)表(biao)面(mian)(mian)的(de)(de)有(you)(you)限信息，仍然(ran)存(cun)在一些問題有(you)(you)待完(wan)善：
- 表面輪廓微觀統計特征的**準確描述問題；
- 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；
- 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；
- 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；
- 表面粗糙度參數與使用性能不能完全對應的問題。