第六章-長(zhǎng)度測(cè)量-3教材課件

第六章長(zhǎng)度測(cè)量王鵬wang_peng@天津大學(xué)精密儀器與光電子工程學(xué)院第三節(jié)形位誤差的測(cè)量基本概念定義被測(cè)要素基準(zhǔn)要素測(cè)量步驟直線度誤差的測(cè)量圓度誤差的測(cè)量同軸度誤差的測(cè)量形位誤差的基本概念形位誤差測(cè)量就是將被測(cè)要素與理想要素進(jìn)行比較，從而確定并用數(shù)值描述實(shí)際要素與理想要素形狀或位置上的差異。被測(cè)要素與基準(zhǔn)要素的變動(dòng)量。形位誤差的基本概念直線度平面度圓度圓柱度線輪廓度面輪廓度平行度垂直度傾斜度同軸度對(duì)稱度位置度圓跳動(dòng)全跳動(dòng)形狀誤差指零件上的點(diǎn)、線、面等幾何要素在加工時(shí)可能產(chǎn)生的幾何形狀上的誤差。位置誤差指零件上的結(jié)構(gòu)要素在加工時(shí)可能產(chǎn)生的相對(duì)位置上的誤差。形位誤差的基本概念被測(cè)要素的體現(xiàn)方法輪廓要素：大多用有限測(cè)量數(shù)據(jù)表征的測(cè)得要素來替代。中心要素：可通過測(cè)量相應(yīng)的輪廓要素計(jì)算求得；或者用心軸、定位塊等實(shí)物來模擬體現(xiàn)。形位誤差的基本概念模擬法：用形狀精度足夠高的檢測(cè)工具上的要素代替基準(zhǔn)要素。分析法：對(duì)實(shí)際基準(zhǔn)要素進(jìn)行測(cè)量，然后按最小條件判別準(zhǔn)則確定基準(zhǔn)要素的方向和位置。直接法：直接以實(shí)際基準(zhǔn)要素作為基準(zhǔn)進(jìn)行測(cè)量形位誤差的測(cè)量步驟選擇測(cè)量方法和儀器測(cè)量及數(shù)據(jù)處理：根據(jù)被測(cè)形位誤差項(xiàng)的定義，選擇采樣線、面和采樣點(diǎn)測(cè)量讀數(shù)并轉(zhuǎn)換成統(tǒng)一坐標(biāo)值形位誤差評(píng)定：根據(jù)定義對(duì)統(tǒng)一坐標(biāo)值進(jìn)行處理求得具體的形位誤差值若為檢測(cè)則還需將測(cè)得值與結(jié)定的公差值進(jìn)行比較判斷其合格性直線度誤差的測(cè)量直線度誤差的定義給定平面內(nèi)的直線度誤差包容實(shí)際線且距離為最小的兩平行線之間的距離為直線度誤差。最小條件評(píng)定法則是：包容線與實(shí)際線至少成“高、低、高”或“低、高、低”相間三點(diǎn)接觸形式之一。即一條包容線與實(shí)際線至少有一個(gè)切點(diǎn)，另一條包容線至少有兩個(gè)切點(diǎn)，且兩條線的切點(diǎn)相間。直線度誤差的測(cè)量直線度誤差的定義給定方向上的直線度誤差包容實(shí)際線且距離為最小的兩平行面之間的距離為直線度誤差。最小條件評(píng)定法則是：包容面沿主方向（長(zhǎng)度方向）上與實(shí)際線至少成“高、低、高”或“低、高、低”相間三點(diǎn)接觸形式之一。即一個(gè)包容面與實(shí)際線至少有一個(gè)切點(diǎn)，另一個(gè)包容面至少有兩個(gè)切點(diǎn)，且兩條線的切點(diǎn)相間。直線度誤差的測(cè)量直線度誤差的定義任意方向上的直線度誤差包容實(shí)際線且直徑為最小的圓柱面的直徑為直線度誤差。最小條件評(píng)定法則是：包容圓柱面與實(shí)際線至少有三點(diǎn)接觸，這三個(gè)接觸點(diǎn)必須在包容圓柱的同一軸截面內(nèi)，且按軸向順序相間分布。直線度誤差的測(cè)量直接測(cè)量采用模擬法建立基準(zhǔn)直線，直接測(cè)得被測(cè)點(diǎn)到基準(zhǔn)直線的距離（拉緊的鋼絲、準(zhǔn)直光線）坐標(biāo)測(cè)量機(jī)直接測(cè)得采樣點(diǎn)的坐標(biāo)直線度誤差的測(cè)量直接測(cè)量直線度誤差的測(cè)量間接測(cè)量：需要經(jīng)過數(shù)據(jù)處理得到統(tǒng)一坐標(biāo)值測(cè)量?jī)x器——電感式電子水平儀直線度誤差的測(cè)量測(cè)量方法直線度誤差的測(cè)量直線度誤差的誤差評(píng)定最小條件法包容實(shí)際線且距離為最小的兩平行線之間的距離為直線度誤差。最小條件評(píng)定法則是：包容線與實(shí)際線至少成“高、低、高”或“低、高、低”相間三點(diǎn)接觸形式之一。即一條包容線與實(shí)際線至少有一個(gè)切點(diǎn)，另一條包容線至少有兩個(gè)切點(diǎn)，且兩條線的切點(diǎn)相間。直線度誤差的測(cè)量誤差評(píng)定端點(diǎn)連線法近似評(píng)定直線度誤差，常用兩端點(diǎn)連線作為理想直線，沿兩端點(diǎn)連線的方向作被測(cè)實(shí)際線的最小包容區(qū)域，取該區(qū)域的寬度或直徑作為直線度誤差值。按端點(diǎn)連線法求出的直線度誤差值大于或等于（實(shí)際線位于端點(diǎn)連線的一側(cè)時(shí)）按最小條件法評(píng)定的結(jié)果。直線度誤差的測(cè)量i12345678αi

+1+1.250-0.25-0.2+1+0.5+1.5δi

+5+6.250-1.25-1+5+2.5+7.5yi+5+11.25+11.25+10+9+14+16.5+24最小條件法端點(diǎn)連線法圓度誤差的測(cè)量定義圓度誤差指包容同一橫截面實(shí)際輪廓且半徑差為最小的兩同心圓間的距離圓度誤差的測(cè)量測(cè)量?jī)x器——圓度儀圓度誤差的測(cè)量評(píng)定方法最小包容區(qū)域法：最少4個(gè)實(shí)測(cè)點(diǎn)內(nèi)外相間最小二乘圓法最小外接圓法最大內(nèi)切圓法同軸度誤差的測(cè)量同軸度誤差是指包容被測(cè)軸的實(shí)際軸線且與基準(zhǔn)軸的軸線同軸的圓柱面的直徑。同軸度誤差的測(cè)量同軸度誤差是指包容被測(cè)軸的實(shí)際軸線且與基準(zhǔn)軸的軸線同軸的圓柱面的直徑。激光準(zhǔn)直儀被測(cè)孔基準(zhǔn)孔接收靶第四節(jié)表面粗糙度的測(cè)量定義：表面粗糙度測(cè)量是一種微觀幾何形狀誤差。特點(diǎn)：量值?。ㄐ∮?mm)，變化頻率高，粗糙度測(cè)量方法必須具有分辨率高和頻響快的特性形狀誤差：峰谷的波長(zhǎng)和波高之比大于1000表面波紋度：峰谷的波長(zhǎng)和波高之比50~1000表面粗糙度：峰谷的波長(zhǎng)和波高之比小于50第四節(jié)表面粗糙度的測(cè)量表面粗糙度的危害影響零件的耐磨性。影響配合性質(zhì)的穩(wěn)定性。影響零件的疲勞強(qiáng)度。影響零件的抗腐蝕性。影響零件的密封性。影響零件的外觀、測(cè)量精度、表面光學(xué)性能影響導(dǎo)電導(dǎo)熱性能和膠合強(qiáng)度等評(píng)定方法評(píng)定基準(zhǔn)表面粗糙度的基準(zhǔn)線評(píng)定表面粗糙度的一段標(biāo)準(zhǔn)線國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定：評(píng)定基準(zhǔn)為輪廓中線輪廓中線的計(jì)算方法最小二乘法輪廓上各點(diǎn)到中線距離的平方和最小算數(shù)平均中線將實(shí)際輪廓分為上下兩個(gè)面積相等的部分評(píng)定方法評(píng)定參數(shù)輪廓算術(shù)平均偏差Ra在取樣長(zhǎng)度內(nèi)，被測(cè)實(shí)際輪廓上各點(diǎn)至中線距離絕對(duì)值的平均值評(píng)定方法評(píng)定參數(shù)輪廓最大高度Ry在取樣長(zhǎng)度內(nèi)，被測(cè)實(shí)際輪廓上峰頂與谷底之間距離測(cè)量?jī)x器光切法—光切顯微鏡測(cè)量?jī)x器觸針法—電感式輪廓儀測(cè)量?jī)x器觸針法—激光干涉式觸針法—壓電式測(cè)量?jī)x器光學(xué)探針法—激光三角法測(cè)量?jī)x器光學(xué)探針法—離焦檢測(cè)法測(cè)量?jī)x器光學(xué)探針法—離焦檢測(cè)法第五節(jié)納米尺度形貌測(cè)量

掃描隧道顯微鏡原子力顯微鏡掃描隧道顯微鏡(ScanningTunnelingMicroscope,STM)

隧道效應(yīng)量子力學(xué)則認(rèn)為，即使粒子能量小于閾值能量，很多粒子沖向勢(shì)壘，一部分粒子反彈，還會(huì)有一些粒子能過去，好像有一個(gè)隧道，故名隧道效應(yīng)（quantumtunneling）。如果兩個(gè)金屬電極用非常薄的絕緣層隔開，并在極板上施加電壓，則電子會(huì)穿過絕緣層由負(fù)電極進(jìn)入正電極，產(chǎn)生隧道電流。掃描隧道顯微鏡(ScanningTunnelingMicroscope,STM)

掃描隧道顯微鏡(ScanningTunnelingMicroscope,STM)原子力顯微鏡(AtomicForceMicroscope,AFM)

吸引部分排斥部分Fpaird原子原子排斥力原子原子吸引力利用原子之間的范德華力作用來呈現(xiàn)樣品的表面特性原子力顯微鏡(AtomicForceMicroscope,AFM)

原子力顯微鏡(AtomicForceMicroscope,AFM)

工作模式接觸模式（ContactMode）—排斥力穩(wěn)定地獲得高分辨率試樣表面微觀形貌圖像，有可能達(dá)到原子級(jí)的測(cè)量分辨率試樣表層在針尖力的作用下會(huì)產(chǎn)生變形，甚至劃傷針尖和試樣接觸并滑行，容易使探針尖磨損甚至損壞原子力顯微鏡(AtomicForceMicroscope,AFM)

工作模式非接觸模式（Non-