一、取样长度与评定长度
进行表面粗糙度评定时,首先要确定两个基本长度参数:取样长度(lr)和评定长度(ln)。
取样长度是指用于识别被测表面轮廓不规则特征的一段基准线长度(应在轮廓总的走向上取量)。

评定长度则是在此基础上的扩展——通常由多个连续的取样长度组成,用于综合评估整个被测表面的粗糙度特性。
根据国家标准 GB/T 1031—2009 的规定,不同的表面粗糙度值区间对应不同的取样长度和评定长度。选取过短则无法完整反映表面轮廓的起伏特征,选取过长则会引入波纹度等低频成分的干扰。因此,取样长度的合理选取是确保粗糙度评定结果准确性的前提。
GB/T 1031—2009 采用中线制(轮廓法)进行表面粗糙度评定。所谓“中线”,是指为了定量评定表面粗糙度轮廓而确定的一条基准线,本质上即为测量基线。中线制的核心思想是:将轮廓上各点相对于中线的偏离量作为粗糙度的计算依据。
中线制包含两类基准线:
在取样长度内,能够将轮廓划分为上下两部分且两部分面积相等的那条线。它是实际工程中最常用的基准线(GB/T 1031—2009 以算数平均中线为基准线)。
在取样长度内,到轮廓线各点距离的平方和为最小的那条线。相比算数平均中线,最小二乘中线的计算更复杂,但对轮廓的整体偏离更为敏感,在某些高精度分析场景中使用。

在中线制的基础上,表面粗糙度评定参数分为与高度特性相关、与间距特性相关和与形状特性相关三大类。其中高度特性参数 Ra(轮廓算数平均偏差)和 Rz(轮廓最大高度)在工业检测中使用最为广泛。
Ra 是指在取样长度内,被测轮廓上各点至轮廓中线偏距绝对值的算术平均值。它是表征表面粗糙度总体水平的参数,也是工程图纸中最常见的粗糙度标注值。Ra 值越小,表面越光滑。

Rz 是指在一个取样长度内,最大轮廓峰高与最大轮廓谷深之和。Rz 对表面上单个极端缺陷(如深划痕、凸起颗粒)更为敏感,因此在耐磨性、疲劳强度评估中具有重要参考意义。

Rsm 是指在一个取样长度内所有轮廓单元宽度 Xs 的平均值,属于间距特性参数。它反映的是表面轮廓在水平方向上的周期性特征——例如车削加工产生的规律性刀纹,其间距信息由 Rsm 量化。

Rmr(c) 是指在给定的水平截面高度 c 上,轮廓实体材料长度与评定长度的比率,属于形状特性参数。需要注意,Rmr(c) 的测量结果与所选截取高度 c 密切相关——它表征的是表面在某一高度水平上可供承载的实体材料占比,直接关联表面的抗磨损特性。

在实际应用中,可通过改变截取高度 c 绘制出一条轮廓支承长度率曲线(Abbott-Firestone 曲线),从几何角度描述表面的承载与抗磨损能力:曲线越陡峭,说明表面峰谷分布越集中,耐磨特性越均衡;曲线越平缓,说明表面存在深谷或高峰,抗磨损能力差异大。
表面粗糙度评定以取样长度和评定长度的合理选取为前提,以中线制(轮廓法)为基本评定框架。GB/T 1031—2009 标准规定了算数平均中线和最小二乘中线两类基准线,并在此基础上定义了 Ra、Rz、Rsm、Rmr(c) 等涵盖高度特性、间距特性与形状特性三大维度的评定参数。其中 Rmr(c)(轮廓支承长度率)作为形状特性参数,通过描述不同高度水平上的实体材料占比,为表面的抗磨损性能评估提供了几何量化手段。