2012互换性-实验指导书(四)

实验七 用双管显微镜测量表面粗糙度

一、实验目的

1．了解用双管显微镜测量表面粗糙度的原理和方法。

2．加深对表面粗糙度评定参数轮廓的最大高度ＲＺ的理解。

二、实验内容

用双管显微镜测量表面粗糙度的ＲＺ值。

三、实验器具及测量原理说明

图7-1双管显微镜外形图 图7-2双管显微镜测量表面粗糙度原理图

双管显微镜又称光切显微镜，可以用来测量表面粗糙度轮廓的最大高度R Ｚ。

双管显微镜的外形如图7-1所示。它由底座1、工作台2、观察光管3、投射光管11、支臂7和立柱8等几部分组成。

双管显微镜是利用光切原理来测量表面粗糙度的，如图7-2所示。被测表面为P 1、P 2阶梯表面，当一平行光束从45°方向投射到阶梯表面上时，就被折成S 1和S 2两段。从垂直于光束的方向上就可在显微镜内看到S 1和S 2两段光带的放大像S 1′和S 2′。同样，S 1和S 2之间的距离ｈ也被放大为S 1′和S 2′之间的距离h 1′。通过测量和计算，可求得被测表面的不平度高度ｈ。

图7-3 双管显微镜的光学系统图 图7-4 双管显微镜的读数目镜 图7-3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°方向投射到被测工件表面上。调整仪器使反射光束进入与投射光管垂直的观察光管内，经目镜5成像在目镜分划板上，通过目镜可观察到凸凹不平的光带（图7-4b ）．光带边缘即工件表面被照亮了的h 1的放大轮廓像h 1′，测量亮带边缘的宽度h 1′，可求出被测表面的不平度高度h ：

45cos 45cos '

11N

h h h == 式中 Ｎ——物镜的放大倍率

为了测量和计算方便，测微目镜中十字线的移动方向（图7-4a ）和被测量光带边缘宽度h 1′成45°斜角（图7-4b ），故目镜测微器刻度套筒上的读数值h 1′′与不平度高度的关系为：

45

cos 45cos '''211Nh h h == 所以 N

h N h h 2''45cos ''121== 式中i 21=N

，i 为目镜分厘尺的分度值或称为换算系数，它与投射角α、目镜测微器的结构和物镜的放大倍数有关，参见表7-1。

表7-1 光切显微镜的可换物镜

注：使用时，目镜分厘尺的实际分度值，应用仪器所附带的标准线纹尺进行测定。

四、测量步骤

1．了解仪器的结构原理和操作程序。

2．估计或比较被测工件表面的粗糙度范围，参照表18-1选用放大倍数合适的可换物镜组（优先用低倍数物镜），并装人仪器。

3．查表7-2，确定取样长度l r ，和评定长度l n 。

表7-2 R a 、 R z 的取样长度l r 和评定长度l n 的选用值

4．如图18-1所示，接通电源，并根据各人的视力，调节测微目镜16，使视野中的刻线最清晰。

5．将被测工件放在工作台上（注意工件表面加工痕迹与光带垂直），松开锁紧螺母3, 调节升降螺母6，使

光带的一个边界最清晰，再锁紧螺母3。

6．转动目镜分厘尺，使可活动分划板上的十字线之一与光带中心平行（见图7-5）。移动工作台纵向移动千分尺8，分划板上的十字线之一与光带中心仍然保持平行。转动目镜分厘尺的刻度套筒，使横线与轮廓影像的清晰边界在按标准规定的取样长度范围内，与一个最高点（峰）相切，记下格数值Z 。，见图7-6 。再移动横线与同一轮廓影像的最低点（谷）相切，记下格数值Z v。Z v和Z p。数值是相对于某一基准线（平行于轮廓中线）的高度的，见图7-7。

图7-5 活动分划板上的十字线之一与光带中心平行

图7-6 最高点和最低点至基准的距离

图7-7表面轮廓的最大高度

设中线m到基准线的高度为R，则R p= Z p-R , R v= R-Z v，代人得

R z= R p+R v = Z p-Z v（格）=i（Z p- Z v）

7．根据工件表面粗糙情况确定评定长度，通常评定长度取5倍的取样长度；移动工作台纵向移动千分尺8，选取另一个取样长度，测量出R z。同理共取5个取样长度，将所得5个取样长度下测出的最大R z作为轮廓的最大高度R z来评定。

8．测定目镜分厘尺的分度值i。测定分度值的目的是确定每台仪器各对可换物镜组的实际放大倍数，以计算目镜分厘尺的实际分度值i，其方法是用仪器测量标准线纹尺。标准线纹尺将1mm长度等分100格，刻在长方形玻璃板中部直径为10mm圆圈的中心位置（参见图7-8）。测定步骤如下。

图7-8标准线纹尺

①将线纹尺放在工作台台面上，根据仪器操作程序，松开锁紧螺母3，调节升降螺母6，使光带出现在视场中间，再锁紧螺母3。

②移动玻璃线纹尺（或移动工作台纵、横向移动千分尺），在视场中找到线纹尺的刻线，使刻线与光带垂

直（见图7-9）。

③转动目镜分厘尺，使十字线与光带交叉，在移动十字线时，其交点应与标尺刻线的所有端点在同一位置相交（见图7-10）。

图7-9刻线与光带垂直图7-10移动十字线交点使之与标尺刻线

的所有端点在同一位置相交

④按表7-3选择标准线纹尺的格数Z，将十字线交点（见图7-10）在线纹尺上移动Z格，并分别记下目镜分厘尺的读数A1，A2，则光切显微镜的实际放大倍数为

则目镜分厘尺的分度值为

表7-3 标准线纹尺上移动格数

⑤测量完毕，升起悬臂，将标准线纹尺放回专用盒中，将悬臂降至最低位置。

9．整理计算，得出被测工件表面粗糙度数值R z。

思考题：

1．为什么只测量光带一边的最高点（峰）和最低点（谷）？

2．测量表面粗糙度还有哪些方法？其应用范围如何？

3．用双管显微镜测量表面粗糙度为什么要确定分度值i？如何确定？

实验八齿轮齿距偏差与齿距累计误差的测量

一、实验目的

1．熟悉测量齿轮齿距偏差与齿距累计误差的方法。

2．加深理解齿距偏差与齿距累计误差的定义。

二、实验内容

1．用齿距仪或万能测齿仪测量圆柱齿轮齿距相对偏差。

2．用列表计算法或作图法求解周节累计误差。

三、测量原理及计算器具说明

齿距偏差△f pt，是指在分度圆上实际齿距与公称齿距之差（用相对法测量时，公称齿距是指所有实际齿距