光洁度与粗糙度的故事

光洁度与粗糙度的故事

在工程领域，"光洁度"和"粗糙度"是两个经常被提及的概念，它们都用于表征加工表面的光滑程度。这两个看似相似的术语之间是否存在区别？是否可以混用？本文将从历史标准的演变、技术参数的定义以及实际应用等多个维度，为您详细解析这两个概念的异同。

我们工程技术人员在日常工作中经常会讲到光洁度和粗糙度，都是表征加工表面光滑程度的指标，那么二者到底有没有区别？称谓能不能混用？今天就聊一聊这个主题。

我们从标准制定的时间线来梳理。1956年，原第一机械工业部参照苏联标准《ΓОСТ 2789-1951表面光洁度与加工方法》，制订出我国最早的表面光洁度标准：《机50-56 表面光洁度等级及代号》。1959年，我国发布了第一个机械制图国家标准《GB131-1959 机械制图—表面光洁状况、镀涂和热处理的代(符)号及标注》和机械通用标准《JB178-1960 表面光洁度等级及代号》。1968年正式发布了我国第一个表面光洁度国家标准《GB 1031-1968 表面光洁度》，替代了《JB178-1960 表面光洁度等级及代号》，建立全国统一的表面光洁度的评定基准和表征参数，以及统一设计技术文件中有关表面光洁度概念和标注方法。统一的评定基准是几何轮廓中线制（即M制），采取轮廓的平均算术偏差值Ra和十点不平度平均高度Rz作为评定标准，同时引进了基本长度的概念。68版国标将表面光洁度分为：▽1、▽2、▽3、▽4、▽5、▽6、▽7、▽8、▽9、▽10、▽11、▽12、▽13、▽14，共14个等级。光洁度各等级对应Ra值和不同的计算方法的Rz值：

随后1983年国家颁布《GB 1031-1983 表面粗糙度参数及其数值》，83版国标是参照国际标准化组织《ISO468-1982》标准而修订的，替代了《GB 1031-1968 表面光洁度》。此标准开始称谓粗糙度，并规定表面粗糙度主要评定参数有轮廓算术平均偏差Ra，微观不平度十点高度Rz和轮廓最大高度Ry三个轮廓垂直幅度的参数。标准中规定不同表面光洁度等级对应Ra、Rz和基本长度L值：

实践应用中的粗糙度比对块：

总结，关于光洁度和粗糙度的称谓问题，从1931年10月德国颁布世界上第一个表面粗糙度标准DIN140开始到1983年期间，苏联称光洁度，中国是参照苏联的叫法，所以也称光洁度；而欧美及日本均称粗糙度，直到1983年，中国参照《ISO468-1982》标准修订我国标准，这才也称粗糙度，因此个人觉得叫光洁度和粗糙度都没有错，因为代表的实际意义没有发生改变。也可以理解为光洁度为老的称谓，而粗糙度是中国83年修改国标后新的称谓，也算与国际接轨吧。

后来又经历几个版本的更新，如《GB/T 1031-1995 表面粗糙度 参数及其数值》、《GB/T 1031-2009 产品几何技术规范（GPS) 表面结构 轮廓法 表面粗糙度参数及其数值》、《GB/T 1031-2009 产品几何技术规范（GPS) 表面结构 轮廓法 表面粗糙度参数及其数值》。Ra的其评价基准和评价方法没有发生改变；Rz的评价方法发生了变化：2006年前国家标准中评定参数“微观不平度十点高度”用Rz表示，轮廓最大高度用Ry表示，2006年以后国家标准中取消了“微观不平度十点高度”，不再使用Ry，采用Rz表示轮廓最大高度。这就形成了如今的定义：

表面粗糙度(surface roughness)是指加工表面具有的较小间距和微小峰谷的不平度。其两波峰或两波谷之间的距离(波距)很小，在1mm 以下，用肉眼较难区别，它属于微观几何形状误差。表面粗糙度值越小，代表表面越光滑。轮廓算术平均偏差Ra：在取样长度lr内轮廓偏距绝对值的算术平均值。轮廓最大高度 Rz：轮廓峰顶线和谷底线之间的最大距离。

不同的加工方法得到的加工表面粗糙度Ra是不一样的，如下表：

总之，Ra由于其精确性和广泛性，常用于评价各种表面的粗糙度，特别是在需要高精度测量的场合，因此在实践工作中，我们大多数情况采用Ra值来评价加工表面的粗糙度。Rz则主要用于表示较短小表面的粗糙度，通常在特定情况下使用。在设计时，结合具体的零件需求，制定合理的Ra和Rz标准。