表面粗糙度的测量

表面粗糙度的测量

表面粗糙度的测量方法有光切法，光波干涉法及触针法（又称针描法）等，工厂常用的还有粗糙度样板直接和被测工件对照的比较法，以及利用塑性和可铸性材料将被测工件加工表面的加工痕迹复印下来，然后再测量复印的印模的印模法。

一、实验目的

1.建立对表面粗糙度的感性认识；

2.了解用双管显微镜测量表面粗糙度的原理及方法。

二、实验内容

用双管显微镜测量表面粗糙度的Rz值。

三、测量原理及仪器说明

双管显微镜又撑光切显微镜，它是利用被测表面能反射光的特性，根据“光切法原理”制成的光学仪器，其测量范围取决于选用的物镜的放大倍数，一般用于测量0.8-80微米的表面粗糙度Rz值。

仪器外型如图1所示，它由底座6，支柱5，横臂2，测微目镜13，可换物镜8及工作台7等部分组成。

仪器备有四种不同倍数（7X,14X,30X,60X）物镜组，被测表面粗糙度大小（估测）来选择相应倍数的物镜组（见表1）。

表1 双管显微镜测量参数

测量原理如图2所示，被测表面为P1-P2阶梯表面，当一平行光束从45度方向投射到阶梯表面时，即被折成S1和S2两段，从垂直于光束的方向上就可以在显微镜内看到S1和S2两段光带的放大像S1'S2'，同时距离h也被放大为h1'。通过测量和计算，可求得被测表面的不平度高度h。

这种方法类似在零件表面斜切一刀，然后观察其剖面的轮廓形状，因此称为光切法。

图3为双管显微镜的光学系统图，由光源1发出的光，经聚光镜2，狭缝3，物镜4以45度方向投射到北测表面上，调整仪器使反射光束经物镜5成像在目镜分划板6上，光束被测上表面的S1点反射，在下表面S2点反射，它们各成像于分划板6的S1'和S2'，距离h1被放大为h1'，通过目镜可观察到凹凸不平的光带（图4（b））,光带边缘即工件表面上被照亮了的h1的放大轮廓像h1'，测量h1'即可求出被测表面的不平高度h2。

h=h1cos45=(h1/N)cos45

式中N——物镜的放大倍数

影象高度h1'是利用目镜测微器来测量的，测微目镜头结构见图4（a）由于测微器中的十字刻线与测微器读数方向成45，所以当用十字线只能感的任一直线与影像蜂，谷相切来测量波高度时，波高h1=h1cos45

h1”为刻度线移过的实际距离，即测微器量词读数差（见图4（b）），所以被测表面的

不平高度为：

h=h1cos45cos45/N=1/2N·h1

式中，E为刻度套筒的分度值，或称为换算系数，它与投射角，目镜测微器的结构和物镜放大倍数有关，可在表1中查取。

由上述可知，零件表面不平度的高度h等于测微器两词读数差，即套筒转过的楼数。

四、测量方法与步骤

1.按被测表面轮廓特点，确定取样长度t，几种常用的机械加工方法的最小测量长度见表2。

表2

2.估计被测表面的粗糙度，按表1选择适当的物镜，装在仪器上。

3.将零件擦净后放在仪器工作台上，通过变压器接通电源。

4.粗调节：用手拖住横臂2，松开锁紧钉1。旋升转动螺母4，使镜头对准被测表面上方，上下移动横臂2，直到在目镜中看到绿色光带和光面轮廓不平度的影象（图4b），然后旋紧螺钉1，调节中要避免物镜与被测表面发生碰撞。

5.细调节：在目镜中观察，并转动微调手轮3，使视场中央出现最狭窄且一边最清晰的光带。

6.转动测微目镜头，使十字线的水平线和光带轮廓中线平行，并以此水平线做为测量的

基准线，旋转测微目镜头的刻度套筒12（图4a），使目镜中十字线的水平线（基准线）分别与轮廓的峰顶和谷底相切（图4b）中的实线和虚线位置，丛刻度筒12中读出峰和谷的数值h1,h2……hm，在取样长度l内，测出5个峰和5个谷的数值，然后按下式算出10点的平均高度值Rz。

Rz=E·(h1+h3+……+hn)-（h2+h4+……hm）/5

式中h1,h3……hn为峰顶读数，h2,h4……hm为谷底读数，h单位为格数。

7.纵向移动工作台，按上述步骤在平定长度内，测出几个取样长度的Rz的值，取其平均值作为被测表面的微观不平度十点的高度Rz值。

8.添好实验报告，判断零件的适用性。

五、思考题：

1.什么是Rz参数和Ra参数？用双管显微镜也能测量Ra参数吗？

2.为什么只测量光带一个边缘的诸峰谷点？