表面粗糙度的測(cè)量方法課件

表面粗糙度的測(cè)量表面粗糙度的測(cè)量

第一節(jié)表面粗糙度的評(píng)定參數(shù)

主要內(nèi)容：1、主要術(shù)語(yǔ)及定義取樣長(zhǎng)度L評(píng)定長(zhǎng)度L輪廓中線m2、6個(gè)評(píng)定參數(shù)3個(gè)基本、3個(gè)附加3、一般規(guī)定重點(diǎn)：3個(gè)基本評(píng)定參數(shù)

第一節(jié)表面粗糙度的評(píng)定參數(shù)主要內(nèi)容：一．主要術(shù)語(yǔ)及定義1．實(shí)際輪廓：平面與實(shí)際表面相交所得的輪廓線。按照相截方向的不同，它又可分為橫向?qū)嶋H輪廓和縱向?qū)嶋H輪廓。在評(píng)定或測(cè)量表面粗糙度時(shí)，除非特別指明，通常均指橫向?qū)嶋H輪廓，即與加工紋理方向垂直的截面上的輪廓。橫向?qū)嶋H輪廓圖實(shí)際輪廓圖一．主要術(shù)語(yǔ)及定義橫向?qū)嶋H輪廓圖實(shí)際輪廓圖2．取樣長(zhǎng)度l：用于判別和測(cè)量表面粗糙度時(shí)所規(guī)定的一段基準(zhǔn)線長(zhǎng)度。量取方向：它在輪廓總的走向上。目的：限制和削弱表面波度對(duì)表面粗糙度測(cè)量結(jié)果的影響。(幾何濾波)選擇原則：5≤l

p/3常用的取樣長(zhǎng)度見表4-1。2．取樣長(zhǎng)度l：用于判別和測(cè)量表面粗糙度時(shí)所規(guī)定的一段基準(zhǔn)線表面粗糙度的測(cè)量方法課件表面粗糙度的測(cè)量方法課件3．評(píng)定長(zhǎng)度L：

評(píng)定輪廓所必須的一段長(zhǎng)度，它包括一個(gè)或數(shù)個(gè)取樣長(zhǎng)度。目的：為充分合理地反映某一表面的粗糙度特征。（加工表面有著不同程度的不均勻性）。選擇原則：一般按五個(gè)取樣長(zhǎng)度來確定。4．輪廓中線m：是評(píng)定表面粗糙度數(shù)值的基準(zhǔn)線。具有幾何輪廓形狀與被測(cè)表面幾何形狀一致，并將被測(cè)輪廓加以劃分的線。類型有：（1）最小二乘中線：使輪廓上各點(diǎn)的輪廓偏轉(zhuǎn)距y（在測(cè)量方向上輪廓上的點(diǎn)至基準(zhǔn)線的距離）的平方和為最小的基準(zhǔn)線。3．評(píng)定長(zhǎng)度L：（２）算術(shù)平均中線：

在取樣長(zhǎng)度范圍內(nèi)，劃分實(shí)際輪廓為上、下兩部分，且使上下兩部分面積相等的線。輪廓的算術(shù)平均中線輪廓的算術(shù)平均中線

二、評(píng)定參數(shù)及數(shù)值：對(duì)評(píng)定參數(shù)的基本要求：（1）正確、充分反映表面微觀幾何形狀特征；（2）具有定量的結(jié)果；（3）測(cè)量方便。國(guó)標(biāo)從水平和高度兩方向各規(guī)定了三個(gè)評(píng)定參數(shù)：三個(gè)基本參數(shù)（水平），三個(gè)附加的評(píng)定參數(shù)（高度）二、評(píng)定參數(shù)及數(shù)值：圖4-3表面粗糙度的高度參數(shù)1、輪廓算術(shù)平均偏差Ra

在取樣長(zhǎng)度L內(nèi)，輪廓偏距絕對(duì)值的算術(shù)平均值。用公式表示為：圖4-3表面粗糙度的高度參數(shù)1、輪廓算術(shù)平均偏差Ra

=2．微觀不平度十點(diǎn)高度

在取樣長(zhǎng)度內(nèi)五個(gè)最大的輪廓峰高的平均值與五個(gè)最大的輪廓谷深的平均值之和，如圖4-3所示。用公式表示為：在取樣長(zhǎng)度內(nèi)，也可從平行于輪廓中線m的任意一根線算起，計(jì)算被測(cè)輪廓的五個(gè)最高點(diǎn)（峰）到五個(gè)最低點(diǎn)（谷）之間的平均距離=2．微觀不平度十點(diǎn)高度3．輪廓最大高度

在取樣長(zhǎng)度內(nèi)，輪廓峰頂線和輪廓谷底線之間的距離（圖4-3）。3．輪廓最大高度圖4-4表面粗糙度的水平參數(shù)表面粗糙度的三個(gè)水平參數(shù)：輪廓微觀不平度的平均間距Sm輪廓單峰平均間距S輪廓支承長(zhǎng)度率tp圖4-4表面粗糙度的水平參數(shù)表面粗糙度的三個(gè)水平參數(shù)：4．輪廓微觀不平度的平均間距Sm含有一個(gè)輪廓峰和相鄰輪廓谷的一段中線長(zhǎng)度Sm(圖4-4），稱為輪廓微觀不平度間距。5．輪廓單峰平均間距S兩相鄰輪廓單峰的最高點(diǎn)在中線上的投影長(zhǎng)度S（圖4-4），稱為輪廓單峰的間距。

S=

4．輪廓微觀不平度的平均間距Sm5．輪廓單峰平均間距S6．輪廓支承長(zhǎng)度率tp一根平行于中線且與輪廓峰頂線相距為C的線與輪廓峰相截所得到的各段截線bi之和，稱為輪廓支承長(zhǎng)度p

p＝輪廓支承長(zhǎng)度率

輪廓支承長(zhǎng)度與取樣長(zhǎng)度之比，就是輪廓支承長(zhǎng)度率。

tp=(p/L)×100%

6．輪廓支承長(zhǎng)度率tp輪廓支承長(zhǎng)度率表面粗糙度的測(cè)量方法課件1．5表而粗糙度測(cè)量方法綜述及測(cè)量的基本原則

15．1測(cè)量方法綜述對(duì)加工表面質(zhì)量的評(píng)定，除了用視覺和觸覺進(jìn)行定性地比較檢驗(yàn)的方法以外，并逐步實(shí)現(xiàn)了用數(shù)值確定表面粗糙度參數(shù)值的定量測(cè)量。從本世紀(jì)30年代陸續(xù)提出了測(cè)量粗糙度的方法原理和儀器以來，已發(fā)展了一系列利用光學(xué)、機(jī)械、電氣原理的表面粗糙度專用測(cè)量?jī)x器，其基本結(jié)構(gòu)模式如圖9—7所示。粗糙度測(cè)量方法主要是以不同類型的傳感器所反映的測(cè)量原理來分類的。表9—l4列出了各類轉(zhuǎn)換形式的傳感器。運(yùn)算裝置包括信號(hào)放大器、濾波器和各種型式的計(jì)算處理(如信號(hào)變換、模數(shù)轉(zhuǎn)換、時(shí)控、數(shù)字計(jì)算等)裝置。輸出設(shè)備包括指針式電量表、記錄器、光電輸出器、電傳打字機(jī)、磁帶輸出器、Tv顯示屏、繪圖儀等。其中，傳感器是基本組成部分，在取得表面測(cè)量信號(hào)以后，亦可用人工進(jìn)行計(jì)算處理給出結(jié)果。1．5表而粗糙度測(cè)量方法綜述及測(cè)量的基本原則

15．1表面粗糙度的測(cè)量方法課件15.2表面粗糙度測(cè)量的基本原則

(1)測(cè)量方向按現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)所定義的各種粗糙度評(píng)定參數(shù)，是基于輪廓法確定數(shù)值，是在被測(cè)表面的法向截面上的實(shí)際輪廓上進(jìn)行測(cè)量的結(jié)果。由于垂直于被測(cè)表面的法向截面存在各種不同的測(cè)量方向．試驗(yàn)表明，大多數(shù)的切削加工表面，在橫向輪廓上測(cè)得的粗糙度數(shù)值比較大，只是有的該銑加工和個(gè)別端銑加工表面，在縱向輪廓上會(huì)有較大的數(shù)值。如果在被測(cè)表面上難以確定加工紋理方向，以及某些加工紋理紊亂或不存在固定方向的表面，應(yīng)分別在多個(gè)方向上測(cè)量，以獲取最大參故值為結(jié)果．或取其峰谷高度的最大值，計(jì)算一個(gè)區(qū)域的測(cè)量結(jié)果。

15.2表面粗糙度測(cè)量的基本原則(2)表面缺陷在表面上偶然出現(xiàn)的微觀不平度，如劃痕、碰傷，以及并非由于加工造成的材料缺陷，如氣孔．裂紋、砂眼均屬于表面缺陷。在表面祖糙度的評(píng)定中不應(yīng)把表面缺陷包含進(jìn)去，因此在測(cè)量時(shí)．原則上應(yīng)將其影響排除在外，尤其是對(duì)于比—股加工痕跡(微觀不平度)的深度或?qū)挾却蟮枚嗟娜毕菀貏e注意。如果零件表面不允許有某種缺陷或?qū)λ右钥刂?，?yīng)另作規(guī)定。3)測(cè)量部位為了完整地反映零件表面的實(shí)際狀況，需要在其若干具有代表性的位置上進(jìn)行測(cè)量，一般可采取在均勻分布的三個(gè)以上的位置上取其平均值作為最終結(jié)果。如果幾個(gè)位置上的粗糙度數(shù)值相差甚大，例如大于一個(gè)系列值(公比為2)．則應(yīng)再多測(cè)幾個(gè)部位，判斷其均勻性情況，此時(shí)最好將各部位的測(cè)量結(jié)果分別注出，或給出平均值結(jié)果并附加說明(2)表面缺陷第二節(jié)表面粗糙度的測(cè)量方法

主要內(nèi)容：

1、光切法量表面粗糙度2、干涉顯微鏡測(cè)量表面粗糙度3、觸針法測(cè)量表面粗糙度

電感輪廓儀激光干涉式輪廓儀壓電式輪廓儀重點(diǎn)：光切顯微鏡的原理和定度第二節(jié)表面粗糙度的測(cè)量方法主要內(nèi)容：任務(wù)：表面粗糙度的測(cè)量測(cè)量對(duì)象和被測(cè)量問題1：工件特點(diǎn)？（大小、輕重、材料）問題2：測(cè)哪里的粗糙度？（內(nèi)、外表面；平面、柱面、球面、齒面、牙型面）問題3：測(cè)量有什么特點(diǎn)？問題4：與長(zhǎng)度、角度測(cè)量有何不同？測(cè)量單位和標(biāo)準(zhǔn)量長(zhǎng)度單位-um表面粗糙度樣板光波波長(zhǎng)電壓、電流標(biāo)準(zhǔn)測(cè)量方法測(cè)量方案設(shè)計(jì)測(cè)量方法測(cè)量?jī)x器接觸形式、定位測(cè)量精度方法精度儀器精度影響因素改善精度的措施任務(wù)：表面粗糙度的測(cè)量測(cè)量對(duì)象和被測(cè)量測(cè)量單位和標(biāo)準(zhǔn)量測(cè)量方—、表面粗糙度的測(cè)量方法概述

表面粗糙度反映的是機(jī)械零件表面的微觀幾何形狀誤差，對(duì)表面粗糙度的測(cè)量方法很多，主要方法見下表。

—、表面粗糙度的測(cè)量方法概述表面粗糙度的測(cè)量方法課件對(duì)表面粗糙度的評(píng)價(jià)主要分為定性和定量?jī)煞N評(píng)定方法。

定性評(píng)定是將待測(cè)表面和已知表面粗糙度級(jí)別的標(biāo)準(zhǔn)樣板相比較，通過目估或借助于顯微鏡以判別其級(jí)別。

定量評(píng)定則是通過一定的測(cè)量方法和相應(yīng)的儀器，測(cè)出待測(cè)表面的不平度數(shù)值。實(shí)際工作中，對(duì)加工表面粗糙度的評(píng)定可歸納為如下四種方式。

對(duì)表面粗糙度的評(píng)價(jià)主要分為定性和定量?jī)煞N評(píng)定方法１．與表面粗糙度標(biāo)準(zhǔn)樣板比較的方法表面粗糙度樣板：按各種加工方法做成的不同幾何形狀的一套標(biāo)準(zhǔn)表面樣塊，用來與被測(cè)的表面相比較。表面粗糙度樣板１．與表面粗糙度標(biāo)準(zhǔn)樣板比較的方法表面粗糙度樣板測(cè)量方法：目測(cè)法：Ra值2.5-80m的表面；用5～10倍放大鏡比較：Ra值0.32-2.5m的表面；用比較顯微鏡：Ra值0.08-10m的表面。觸覺比較法：被加工表面Ra值0.63-10m。注意點(diǎn)：樣板與被測(cè)件的加工方法、材料、形狀都相同。適用范圍：工廠比較常用，尤其是車間檢驗(yàn)中常用。一般只用于粗糙度評(píng)定參數(shù)值較大的情況下，其判斷的準(zhǔn)確性很大程度上取決于檢驗(yàn)人員的經(jīng)驗(yàn)，當(dāng)有爭(zhēng)議時(shí)可用儀器進(jìn)行測(cè)量。測(cè)量方法：２．在選定截面上直接測(cè)量表面微觀不平度數(shù)值的方法

普遍采用、定量測(cè)量、嚴(yán)格按照定義測(cè)、本節(jié)重點(diǎn)。常用的有光切法、干涉法、觸針法等各種測(cè)量原理的光學(xué)或電學(xué)儀器。3．印模法測(cè)量表面粗糙度對(duì)于大型零件或零件內(nèi)表面等不易直接測(cè)量的情況下可用此法。印模表面的峰谷值總要比被測(cè)表面的峰谷值要小些，因而對(duì)此結(jié)果需加以修正。其修正系數(shù)值與所用材料等有關(guān)，應(yīng)由實(shí)驗(yàn)來確定。２．在選定截面上直接測(cè)量表面微觀不平度數(shù)值的方法4．間接測(cè)量方法

這類方法是利用被測(cè)表面的某種特性來間接評(píng)定表面粗糙度的數(shù)值。例如：氣動(dòng)法：是利用流經(jīng)測(cè)量頭與被測(cè)表面間氣體流量的大小或其所引起的壓力變化來評(píng)定表面粗糙度。電容法：是利用測(cè)量頭與被測(cè)表面間形成的電容量大小來評(píng)定表面粗糙度。不能直接測(cè)出表面參數(shù)Ra或Rz，而需進(jìn)行比對(duì)定標(biāo)，且要配備一些和被測(cè)表面幾何形狀相適應(yīng)的測(cè)量頭。其他方法：激光散射法、激光散班法、激光全息法等。4．間接測(cè)量方法二、光切法測(cè)量表面粗糙度二、光切法測(cè)量表面粗糙度

所謂光切法就是用一狹窄的扁平光束以一定的傾斜角照射到被測(cè)表面上，光束在被測(cè)表面上發(fā)生反射，將表面微觀不平度用顯微鏡放大成象進(jìn)行觀測(cè)的方法。圖4-5是光切法的測(cè)量原理圖。若傾斜角取45°，則得：

h’=h/cos45°若觀測(cè)顯微物鏡的倍數(shù)V，則：N＝Ｖh’用顯微鏡測(cè)出象的大小N，即可求出h值：

h=N/(Vcos45°)

測(cè)量表面粗糙度峰谷距離的原理與上述相同。圖4-5光切原理

1．光切法原理：所謂光切法就是用一狹窄的扁平光束以一定的傾斜角照?qǐng)D4-6光切顯微鏡光路

2．測(cè)量?jī)x器原理及定度（1）原理光切顯微鏡的光路原理如圖4-6所示。用測(cè)微目鏡量出a、a’的距離Ｎ，即可求出峰谷間的高度。圖4-6光切顯微鏡光路2．測(cè)量?jī)x器原理及定度由于物鏡分辨率及景深的限制，光切法測(cè)量范圍一般為：Rz=(80～0.8)m（舊國(guó)標(biāo)3～9）。式h=N/(Vcos45°)中有無(wú)理數(shù)，計(jì)算、使用不便，在儀器設(shè)計(jì)時(shí)采用機(jī)械方法加以有理化，其方法如圖4-7所示。此時(shí)：

h=a/2V式中:a—用儀器測(cè)微目鏡瞄準(zhǔn)峰谷象高度N（圖4-7中十字線位置I與II）時(shí)兩次讀數(shù)差值；h—表面粗糙度的某一峰谷高度；V—所選用物鏡的放大倍數(shù)。雙管顯微鏡由于物鏡分辨率及景深的限制，光切法測(cè)量范圍一般為：Rz=(雙管顯微鏡視場(chǎng)圖雙管顯微鏡視場(chǎng)圖雙管顯微鏡雙管顯微鏡光切顯微鏡讀數(shù)光切顯微鏡讀數(shù)（2）定度：在光切顯微鏡上，把確定測(cè)微目鏡的鼓輪上每小格所對(duì)應(yīng)的被測(cè)峰谷高度值的過程叫作“定度”。(h=a/2V)定度首先是求物鏡的放大倍率。求物鏡放大倍率的方法是用一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)刻線尺（通常為專用附件，刻度間隔為0.01mm，共101條刻線）來測(cè)定各個(gè)物鏡的實(shí)際放大率。如圖4-8所示，物鏡放大率為：

V=

令C=5/V，則：h=cn(um)式中，n為測(cè)量峰谷高度時(shí)兩次讀數(shù)的差值（格數(shù)）。顯然，上式使用簡(jiǎn)便。C值的物理意義就是測(cè)微鼓輪一小格所對(duì)應(yīng)的峰谷方向的高度值。

（2）定度：令C=5/V，則：h=cn(um)C值的物理3．測(cè)量方法

測(cè)量前，選擇相應(yīng)的物鏡（表4-2）并已知定度值C。然后調(diào)節(jié)顯微鏡使視場(chǎng)呈現(xiàn)清晰的狹縫象及表面象，且至狹縫象的一個(gè)邊緣最清晰為止。（1）測(cè)量Rz值其測(cè)量方法應(yīng)符合定義。Rz值可按下式計(jì)算：

Rz=1/2C

（2）測(cè)量Ry值：

Ry=1/2C3．測(cè)量方法 三、干涉顯微鏡測(cè)量表面粗糙度干涉顯微鏡測(cè)量原理：聯(lián)合運(yùn)用干涉原理和顯微放大原理。對(duì)測(cè)量面垂直高度方向的微觀不平度通過光波干涉法進(jìn)行放大測(cè)量，對(duì)表面粗糙度的水平參數(shù)通過顯微放大系統(tǒng)測(cè)量。干涉顯微鏡測(cè)量范圍：Rz=0.8m～0.025m。6JA干涉顯微鏡測(cè)量光路見圖4-12。三、干涉顯微鏡測(cè)量表面粗糙度干涉顯微鏡

干涉顯微鏡表面粗糙度的測(cè)量方法課件1986年WYKO公司研制成功的TOPO非接觸微表面測(cè)量系統(tǒng)。測(cè)量精度達(dá)自動(dòng)完成測(cè)量。Mirau干涉儀的改進(jìn)：R被固定在PZT上。1986年WYKO公司研制成功的TOPO非接觸微表面測(cè)量系統(tǒng)帶有旋轉(zhuǎn)檢偏器測(cè)相的改進(jìn)的微分干涉顯微鏡（清華）垂直分辨率優(yōu)于1nm，水平分辨力0.4μmNomarski干涉顯微鏡及改進(jìn)帶有旋轉(zhuǎn)檢偏器測(cè)相的改進(jìn)的微分干涉顯微鏡（清華）Nomars圖4-12干涉顯微鏡光路

6JA干涉顯微鏡測(cè)量光路見圖4-12。圖4-12干涉顯微鏡光路6JA干涉顯表面粗糙度的測(cè)量方法課件表面粗糙度的測(cè)量方法課件四、觸針法測(cè)量表面粗糙度1．觸針法的測(cè)量原理觸針法又稱針描法，它是一種接觸式測(cè)量方法，是利用儀器的測(cè)針與被測(cè)表面相接觸，并使測(cè)針沿其表面輕輕劃過以測(cè)量表面粗糙度的一種測(cè)量法。將一個(gè)很尖的觸針（半徑可以做到微米量級(jí)的金鋼石針尖）垂直安置在被測(cè)表面上作橫向移動(dòng)，由于工作表面粗糙不平，因而觸針將隨著被測(cè)表面輪廓形狀作垂直起伏運(yùn)動(dòng)。將這種微小位移通過電路轉(zhuǎn)換成電信號(hào)并加以放大和運(yùn)算處理，即可得到工件表面粗糙度參數(shù)值；也可通過記錄器描繪出表面輪廓圖形，再進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，進(jìn)而得出表面粗糙度參數(shù)值。這類儀器垂直方