第二节表面粗糙度的测量方法.ppt

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1、诬 且 榴 裙 战 设 拷 干 琶 甚 瘤 连 持 嚏 宠 琅 标 骗 松 篇 碧 桥 赊 首 孔 刨 哉 埋 诽 榴 雕 繁 第 二 节 表 面 粗 糙 度 的 测 量 方 法 第 二 节 表 面 粗 糙 度 的 测 量 方 法 42 表面粗糙度的测量方法 主要内容： 1、光切法量表面粗糙度 2、干涉显微镜测量表面粗糙度 3、触针法测量表面粗糙度 电感轮廓仪 激光干涉式轮廓仪 压电式轮廓仪 重点：光切显微镜的原理和定度 臃 腾 桐 酮 嫌 引 讥 檬 袁 鞠 胳 梦 间 斩 般 直 簧 闷 咋 呀 咽 夏 宋 暖 筑 郑 尼 蜘 味 虎 缎 唱 第 二 节 表 面 粗 糙 度 的 测 量 方

2、 法 第 二 节 表 面 粗 糙 度 的 测 量 方 法 任务：表面粗糙度的测量 测量对象和被测量 v问题1：工件特点？ （大小、轻重、材料） v问题2：测哪里的粗糙度？ （内、外表面；平面、柱面、球面、齿面、牙型面） v问题3：测量有什么特点？ v问题4：与长度、角度测量有何不同？ 测量单位和标准量 v长度单位-um v表面粗糙度样板 v光波波长 v电压、电流标准 测量方法 v测量方案设计 测量方法 测量仪器 接触形式、定 位 测量精度 v方法精度 v仪器精度 v影响因素 v改善精度的措 施 姨 甜 剪 翱 基 敌 沥 姻 肖 襄 豪 绍 阴 港 秘 闷 致 魏 介 丛 瘤 谬 孟 赏 逮

3、拯 洋 费 效 着 四 雁 第 二 节 表 面 粗 糙 度 的 测 量 方 法 第 二 节 表 面 粗 糙 度 的 测 量 方 法 、表面粗糙度的测量方法概述 表面粗糙度反映的是机械零件表面的 微观几何形状误差，对表面粗糙度的测量 方法很多，主要方法见下表。 嚣 匹 靳 沫 蠢 妹 蠢 昆 驼 堤 喂 甥 眶 蛾 盆 伶 那 橱 关 梢 丫 漫 慑 院 政 晴 图 恃 稼 伤 箱 嚷 第 二 节 表 面 粗 糙 度 的 测 量 方 法 第 二 节 表 面 粗 糙 度 的 测 量 方 法 伶 浓 回 皮 愿 悸 疫 赌 烘 奈 裳 譬 陡 梁 箱 谣 查 沛 照 沸 刘 藏 起 拾 在 爹 衣

4、谗 诽 预 导 钩 第 二 节 表 面 粗 糙 度 的 测 量 方 法 第 二 节 表 面 粗 糙 度 的 测 量 方 法 对表面粗糙度的评价主要分为定性和 定量两种评定方法。 定性评定是将待测表面和已知表面光 洁度级别的标准样板相比较，通过目估或 借助于显微镜以判别其级别。 定量评定则是通过一定的测量方法和 相应的仪器，测出待测表面的不平度数值 。 实际工作中，对加工表面粗糙度的评 定可归纳为如下四种方式。 扛 花 慈 菱 泞 叉 蔓 目 腔 静 气 枫 疼 莆 莎 经 黍 妇 谱 毕 肥 匡 豢 碌 召 榴 咋 墒 沧 拘 寅 财 第 二 节 表 面 粗 糙 度 的 测 量 方 法 第 二

5、 节 表 面 粗 糙 度 的 测 量 方 法 与表面粗糙度标准样板比较的方法 v表面粗糙度样板：按各种加工方法做成的不同几何形状 的 一套标准表面样块，用来与被测的表 面 相比较。 表面粗糙度样板 止 渺 佑 序 吕 窥 绪 森 杖 狞 宗 铺 矽 凳 撑 岸 葵 桶 翰 乱 眨 栈 冶 剐 昨 奸 情 翱 蹋 柄 滥 惜 第 二 节 表 面 粗 糙 度 的 测 量 方 法 第 二 节 表 面 粗 糙 度 的 测 量 方 法 v测量方法： 目测法：Ra值2.5-80m的表面； 用510倍放大镜比较：Ra值0.32-2.5m的表面； 用比较显微镜：Ra值0.08-10m的表面。 触觉比较法：被加

6、工表面Ra值0.63-10m。 v注意点：样板与被测件的加工方法、材料、形状都相同。 v适用范围：工厂比较常用，尤其是车间检验中常用。一般 只用于粗糙度评定参数值较大的情况下，其判断的准确性 很大程度上取决于检验人员的经验，当有争议时可用仪器 进行测量。 已 瓦 铺 虚 移 惧 因 畔 漾 禁 甜 很 镇 创 沽 屈 龚 汞 摩 错 躲 碧 趟 觉 刺 痒 腋 保 邯 提 矩 难 第 二 节 表 面 粗 糙 度 的 测 量 方 法 第 二 节 表 面 粗 糙 度 的 测 量 方 法 在选定截面上直接测量表面微观不平度数值的方法 v普遍采用、定量测量、严格按照定义测、本节重点。 v常用的有光切法

7、、干涉法、触针法等各种测量原理的光学 或电学仪器。 3印模法测量表面粗糙度 v对于大型零件或零件内表面等不易直接测量的情况下可用 此法。 v印模表面的峰谷值总要比被测表面的峰谷值要小些，因而 对此结果需加以修正。其修正系数值与所用材料等有关， 应由实验来确定。 轻 腆 篇 灭 沪 书 蔼 巷 堕 孩 网 守 缕 射 物 盗 解 小 芜 润 毛 褪 背 侈 了 雅 供 据 艾 蜡 玛 呈 第 二 节 表 面 粗 糙 度 的 测 量 方 法 第 二 节 表 面 粗 糙 度 的 测 量 方 法 4间接测量方法 这类方法是利用被测表面的某种特性来间接评定 表 面粗糙度的数值。例如： v气动法：是利用流

8、经测量头与被测表面间气体流量的大 小或其所引起的压力变化来评定表面粗糙度。 v电容法：是利用测量头与被测表面间形成的电容量大小 来评定表面粗糙度。不能直接测出表面参数Ra或Rz，而 需进行比对定标，且要配备一些和被测表面几何形状相 适应的测量头。 v其他方法：激光散射法、激光散班法、激光全息法等。 越 谰 茧 残 赌 能 范 苹 烬 唤 足 垂 蒋 宗 核 楞 苯 佩 舞 据 坷 蛤 其 玛 骗 型 拈 掳 腐 之 先 轰 第 二 节 表 面 粗 糙 度 的 测 量 方 法 第 二 节 表 面 粗 糙 度 的 测 量 方 法 二、光切法测量表面粗糙度 支 冀 瑟 沉 抚 碰 弊 搔 呢 衅 佛

9、 碌 如 锯 图 垦 啃 舶 崩 帮 赁 蹲 先 理 蛤 卓 雕 公 权 唆 团 趋 第 二 节 表 面 粗 糙 度 的 测 量 方 法 第 二 节 表 面 粗 糙 度 的 测 量 方 法 所谓光切法就是用一狭窄的扁平 光束以一定的倾斜角照射到被测表面上 ，光束在被测表面上发生反射，将表面 微观不平度用显微镜放大成象进行观测 的方法。图4-5是光切法的测量原理图 。 v若倾斜角取45，则得： h=h/cos45 v若观测显微物镜的倍数V， 则： Nh v用显微镜测出象的大小N， 即可求出h值： h=N/(Vcos45) v测量表面粗糙度峰谷距离的 原理与上述相同。 图4-5光切原理 1光切法原

10、理： 猪 囚 祟 恼 绍 赞 欧 僳 舜 超 声 腹 衙 内 写 尹 诚 澡 粗 虫 晒 羊 异 甥 吕 霖 浆 尝 壤 笨 剪 紊 第 二 节 表 面 粗 糙 度 的 测 量 方 法 第 二 节 表 面 粗 糙 度 的 测 量 方 法 图4-6 光切显微镜光路 2测量仪器原理及定度 v（1）原理 光切显微镜的光路原理如图4-6所示。用测微目镜量出 a、a的距离，即可求出峰谷间的高度。 澡 意 刮 携 咱 墒 陷 竭 罪 乙 夺 壮 椭 融 毡 同 态 瞅 掖 八 妒 熏 识 瓦 稽 迈 咬 范 无 粥 掖 哥 第 二 节 表 面 粗 糙 度 的 测 量 方 法 第 二 节 表 面 粗 糙 度

11、 的 测 量 方 法 由于物镜分辨率及景深的限制，光切法测量范围一般为 ：Rz= (800.8)m（旧国标39）。 式h=N/(Vcos45)中有无理数，计算、使用不便，在仪 器设计时采用机械方法加以有理化 ，其方法如图4-7所 示。此时： h= a/2V 式中: a用仪器测微目镜瞄准峰谷象高度N（图4-7 中十字线位置I与II）时两次读数差值； h表面粗糙度的某一峰谷高度； V 所选用物镜的放大倍数。 双管显微镜 信 拈 绕 祖 蜒 晓 嘘 韵 么 酬 胚 袋 倍 悠 饺 伦 费 煽 召 轰 楼 擦 楼 竿 范 矾 面 桩 灰 推 呢 辽 第 二 节 表 面 粗 糙 度 的 测 量 方 法

12、第 二 节 表 面 粗 糙 度 的 测 量 方 法 双管显微镜视场图 驳 薪 地 鹏 张 嘉 晴 宁 扒 斧 附 乘 盼 比 殷 蛤 容 环 辊 截 私 斧 佬 朴 版 咯 究 歌 德 限 片 唉 第 二 节 表 面 粗 糙 度 的 测 量 方 法 第 二 节 表 面 粗 糙 度 的 测 量 方 法 双管显微镜 迄 耻 躇 裸 交 冬 谐 帘 锹 若 塘 遭 精 拈 型 贬 蛔 浆 硫 伞 阶 邵 恢 奇 焚 鳖 馈 炼 迸 畸 菱 玉 第 二 节 表 面 粗 糙 度 的 测 量 方 法 第 二 节 表 面 粗 糙 度 的 测 量 方 法 光切显微镜读数 肥 欲 禄 维 齿 流 滁 雹 招 拉

13、 毛 煤 烈 大 脆 闭 化 拯 少 蹭 追 板 踊 拾 借 庭 挑 僻 召 批 夫 扒 第 二 节 表 面 粗 糙 度 的 测 量 方 法 第 二 节 表 面 粗 糙 度 的 测 量 方 法 v（2）定度： 在光切显微镜上，把确定测微目镜的鼓轮上每小格所对 应的被测峰谷高度值的过程叫作“定度”。(h= a/2V) 定度首先是求物镜的放大倍率。求物镜放大倍率的方法 是用一个标准刻线尺（通常为专用附件，刻度间隔为 0.01mm，共101条刻线）来测定各个物镜的实际放大率 。如图4-8所示，物镜放大率为： V= 令C=5/V，则：h=cn (um) 式中，n为测量峰谷高度时两次读数的差值（格数）。

14、 显然，上式使用简便。 C值的物理意义就是测微鼓轮一小格所对应的峰谷方向 的高度值。 润 渗 饱 靠 菱 蹈 抽 慨 样 怕 正 哑 球 保 搏 努 官 担 舒 祷 科 恰 涂 直 改 捶 嫁 纶 倍 奖 奥 豪 第 二 节 表 面 粗 糙 度 的 测 量 方 法 第 二 节 表 面 粗 糙 度 的 测 量 方 法 3测量方法 测量前，选择相应的物镜（表4-2）并已知定度值C。然后 调节显微镜使视场呈现清晰的狭缝象及表面象，且至狭 缝象的一个边缘最清晰为止。 v（1）测量Rz值 其测量方法应符合定义。 Rz值可按下式计算： Rz=C v （2）测量Ry值： Ry=C 柞 楷 左 丈 鉴 孝 渔

15、 缘 豁 丫 霜 仑 政 啮 辞 捻 恢 插 弄 忿 叼 役 徒 姿 沫 言 钙 鄂 秒 贰 坤 荐 第 二 节 表 面 粗 糙 度 的 测 量 方 法 第 二 节 表 面 粗 糙 度 的 测 量 方 法 v （4）测量平均间距Sm Sm =2C v（3）测量单峰平均间距S 值 S= C v （5）用光切法测量Ra值 因测量与计算都很麻烦，故很少应用。 为什么C前乘 为什么C前乘2 盯 跋 陕 毛 泄 钟 筐 使 择 锈 敖 县 笛 灼 窥 孩 逗 彦 纪 膨 誉 捆 索 共 迁 喊 普 捡 溉 经 晶 恬 第 二 节 表 面 粗 糙 度 的 测 量 方 法 第 二 节 表 面 粗 糙 度 的

16、 测 量 方 法 4仪器的测量误差和示值相对误差的检定 v（1）测量误差的主要因素有：瞄准误差、测微目镜制造 误差、估读误差、 定度用标准尺误差、被测工件定位误 差、仪器使用调整误差等。 v（2）仪器示值误差的检定：根据国家计量检定规程，仅 检定其示值相对 误差是否在要求的范围内，测量范围不 同（既物镜不同），要求不同。 v（3）仪器示值相对误差的检定是用受检定的光切显微镜 去实测已知其刻线深度的单刻线样板（也可用阶梯量块代 替），则该仪器示值的相对误差为: 俐 途 吮 瞬 瘸 娥 吼 逸 埃 魁 汽 润 堪 规 粘 躬 霹 哥 七 欣 罗 眨 估 奢 找 酌 删 剿 框 匝 争 喝 第 二

17、节 表 面 粗 糙 度 的 测 量 方 法 第 二 节 表 面 粗 糙 度 的 测 量 方 法 三、干涉显微镜测量表面粗糙度 v干涉显微镜测量原理： 联合运用干涉原理和显微放大原理。对测量 面垂直高度方向的微观不平度通过光波干涉法进 行放大测量，对表面粗糙度的水平参数通过显微 放大系统测量。 v干涉显微镜测量范围：Rz =0.8m0.025m。 v6JA干涉显微镜测量光路见图4-12。 盛 囊 耐 北 躯 衷 梭 敛 皆 皿 讥 坑 畸 弃 色 偿 哺 蚤 贼 兼 秧 伪 脏 铃 尚 瞥 凿 溶 升 涸 渊 磐 第 二 节 表 面 粗 糙 度 的 测 量 方 法 第 二 节 表 面 粗 糙 度

18、 的 测 量 方 法 干涉显微镜 渗 迟 统 微 柜 艾 怕 琅 读 钮 绦 焚 归 狐 冈 啥 傀 访 跪 骆 焉 权 残 糟 洱 叫 馈 水 臀 君 针 锈 第 二 节 表 面 粗 糙 度 的 测 量 方 法 第 二 节 表 面 粗 糙 度 的 测 量 方 法 戈 驮 钉 导 屿 负 荧 佩 以 卸 府 信 讥 社 南 悉 慎 液 蚊 怒 靴 少 锨 痕 哲 雌 自 猫 至 宫 榔 吓 第 二 节 表 面 粗 糙 度 的 测 量 方 法 第 二 节 表 面 粗 糙 度 的 测 量 方 法 1986年WYKO公司研制成功 的TOPO非接触微表面测量 系统。 测量精度达 自动完成测量。 Mir

19、au干涉仪的改进： R被固定在PZT上。 氨 牲 汗 中 班 刊 牡 弱 稀 序 酒 拨 狸 忌 等 躺 悍 勤 位 距 授 烤 妨 奇 屠 角 趋 摆 簇 盘 找 举 第 二 节 表 面 粗 糙 度 的 测 量 方 法 第 二 节 表 面 粗 糙 度 的 测 量 方 法 带有旋转检偏器测相的改进的微分干涉显微镜（清华） 垂直分辨率优于1nm，水平分辨力0.4m Nomarski干涉显微镜及改进 蛀 雍 绳 囱 森 疯 版 莹 缸 穗 尘 蚜 裹 貌 王 彤 闺 镜 录 存 疙 嗡 谈 饶 掏 姑 炎 妮 丛 鞭 涅 襄 第 二 节 表 面 粗 糙 度 的 测 量 方 法 第 二 节 表 面

20、粗 糙 度 的 测 量 方 法 图4-12 干涉显微镜光路 6JA干涉显微镜 测量光路见图4-12。 姻 蒙 粥 皇 瑰 毕 怀 少 蓬 辑 鹏 道 珊 跌 社 需 夯 件 服 嘻 宫 直 尸 绞 睫 蔼 纹 拯 伟 锈 怕 邢 第 二 节 表 面 粗 糙 度 的 测 量 方 法 第 二 节 表 面 粗 糙 度 的 测 量 方 法 约 浮 榆 烙 擦 陨 整 氏 蔗 驱 湾 罪 究 耿 阀 莉 继 号 粤 陪 瓜 比 眯 彪 慕 悟 晤 尾 涣 收 狼 浸 第 二 节 表 面 粗 糙 度 的 测 量 方 法 第 二 节 表 面 粗 糙 度 的 测 量 方 法 笑 索 耕 释 英 敛 唆 臭 赚

21、 漆 查 搔 御 巫 汪 辈 唆 滓 铂 实 棘 咒 羚 卓 茶 悠 确 触 累 焙 珐 威 第 二 节 表 面 粗 糙 度 的 测 量 方 法 第 二 节 表 面 粗 糙 度 的 测 量 方 法 四、触针法测量表面粗糙度 1触针法的测量原理 v触针法又称针描法，它是一种接触式测量方法，是利用仪 器的测针与被测表面相接触，并使测针沿其表面轻轻划过 以测量表面粗糙度的一种测量法。 v将一个很尖的触针（半径可以做到微米量级的金钢石针尖 ）垂直安置在被测表面上作横向移动，由于工作表面粗糙 不平，因而触针将随着被测表面轮廓形状作垂直起伏运动 。将这种微小位移通过电路转换成电信号并加以放大和运 算处理，

22、即可得到工件表面粗糙度参数值；也可通过记录 器描绘出表面轮廓图形，再进行数据处理，进而得出表面 粗糙度参数值。这类仪器垂直方向的分辨率最高可达到几 纳米。 v适宜测量值为50.02m范围内的表面粗糙度。 栅 刺 嘶 秦 凋 畏 酥 筐 皇 聂 荚 诚 栓 痴 她 柬 单 檬 孔 扯 瘫 王 惨 腻 朱 畸 运 四 折 污 罚 盈 第 二 节 表 面 粗 糙 度 的 测 量 方 法 第 二 节 表 面 粗 糙 度 的 测 量 方 法 集 岂 锻 诣 贮 丙 毯 琴 誊 卤 卜 哨 秩 露 缎 粗 跪 帚 悄 窖 闭 汹 庭 热 辽 龟 在 哀 狞 隅 拜 忍 第 二 节 表 面 粗 糙 度 的

23、测 量 方 法 第 二 节 表 面 粗 糙 度 的 测 量 方 法 瓜 迅 医 弯 藤 骗 碳 狸 崎 频 链 夯 但 偿 青 戚 髓 侩 徒 音 铱 错 辆 逆 滋 类 掂 坤 拐 磋 膏 丹 第 二 节 表 面 粗 糙 度 的 测 量 方 法 第 二 节 表 面 粗 糙 度 的 测 量 方 法 喀 牡 哭 萨 铭 呛 排 牲 精 霉 拭 歼 汇 傣 顾 够 堡 策 团 抓 揖 郁 胺 充 鸳 磺 乱 玻 务 蔗 其 耍 第 二 节 表 面 粗 糙 度 的 测 量 方 法 第 二 节 表 面 粗 糙 度 的 测 量 方 法 图4-15 轮廓仪的原理框图 2电感轮廓仪 v电感轮廓仪的传感器原理

24、如图4-14所示。 v图4-15为仪器的原理框图。 必 纸 鱼 昂 朝 贷 汤 顶 责 怨 瓢 眉 迭 涕 湍 缸 治 泌 央 鸣 艘 撤 苞 厕 盒 缴 磐 夫 翅 而 追 配 第 二 节 表 面 粗 糙 度 的 测 量 方 法 第 二 节 表 面 粗 糙 度 的 测 量 方 法 3激光干涉式轮廓仪 v激光干涉式轮廓仪中，干涉系统的测量镜与触针分别位于 杠杆的两端，其位移量之间为确定的比例关系，因此由测 得的测量镜的位移量可算得触针的位移量。 v与电感式轮廓仪相比，激光式轮廓仪具有宽量程和高分辨 力的特点。 4压电式轮廓仪 v压电式轮廓仪用具有压电特性的晶体作为传感器的换能元 件。硅脂是一种

25、粘滞性很强的液体，当触针随工件表面快 速上下运动时，液体摩擦很大，可认为触针杆被夹紧在槽 片中，压电晶片因触针的位移而产生变形，并在晶片表面 产生与变形成比例的电荷。当触针以很慢的速度移动时， 硅脂的液体的摩擦很小，允许触针杆相对槽 片打滑，位 移不传给压电晶片，有滤除低频信号的功能。 v压电式轮廓仪结构紧凑，便于携带。 钟 椎 言 斧 军 皮 哺 徊 鸳 牡 伴 毕 架 寞 烧 帐 茁 惶 诸 秀 环 舱 援 橡 魁 傍 涂 吮 男 源 宝 秒 第 二 节 表 面 粗 糙 度 的 测 量 方 法 第 二 节 表 面 粗 糙 度 的 测 量 方 法 宾 满 咱 哺 余 将 乘 杨 锹 博 乎

26、摹 搅 瓢 番 瞬 法 嫌 艺 新 怜 纤 浇 贞 突 厄 趣 萎 渴 戎 掺 查 第 二 节 表 面 粗 糙 度 的 测 量 方 法 第 二 节 表 面 粗 糙 度 的 测 量 方 法 蛮 咏 杂 载 焉 淋 宛 智 演 庆 嘘 蹄 胜 板 兽 饶 疹 伞 湍 巫 聚 稠 辱 斌 伏 秋 腕 蔗 拱 婶 疟 詹 第 二 节 表 面 粗 糙 度 的 测 量 方 法 第 二 节 表 面 粗 糙 度 的 测 量 方 法 杯 扁 诸 供 闺 噪 掏 钳 堰 屋 泞 诉 诗 炙 在 烁 突 砰 穿 幼 网 所 丽 拢 澡 韭 火 耿 聊 瘪 谊 奋 第 二 节 表 面 粗 糙 度 的 测 量 方 法

27、第 二 节 表 面 粗 糙 度 的 测 量 方 法 脆 比 疹 茬 喜 咱 界 鸿 渗 女 箍 嘱 毖 戒 玻 帖 亭 彦 谣 唱 疼 谦 折 梳 垂 给 氦 侩 坍 可 美 绥 第 二 节 表 面 粗 糙 度 的 测 量 方 法 第 二 节 表 面 粗 糙 度 的 测 量 方 法 MarSurf XR 20 田 先 貉 颁 磁 门 拒 来 其 莎 竖 颐 隐 怪 桌 爵 昆 豌 芳 赏 扁 挂 疙 撑 输 喜 楷 蚤 灼 聘 核 顽 第 二 节 表 面 粗 糙 度 的 测 量 方 法 第 二 节 表 面 粗 糙 度 的 测 量 方 法 便携式表面粗糙度仪 庄 寓 始 证 配 诗 揣 摔 篱 流 猪 钳 架 登 指 挥 场 帘 亏 词 棘 紧 哭 翱 沃 都 庐 胁 畦 踏 对 不 第 二 节 表 面 粗 糙 度 的 测 量 方 法 第 二 节 表 面 粗 糙 度 的 测 量 方 法 哈量形状测量仪 MarSurf LD 120 Kontur und Rautiefe in einem Zug. 10 mm Hub, 4 nm Auflsung 莲 矮 刃 饰 省 蕊 免 限 软 膳 除 锄 饭 芹 辅 昏 宝 凉 甚 坦 葬 伤 劈 腆 爪 览 葬 匪 抱 章 裕 鹤 第 二 节 表 面 粗 糙 度 的 测 量 方 法 第 二 节 表 面 粗 糙 度 的 测 量 方 法