表面粗糙度计量资料

锥形测头
切去顶端的金字塔型测头
测头针尖几何形状
更多信息
表面再现
测尖 – 尺寸和形状的影响
表面再现
测尖 – 侧面接触
表面再现
由测头测量的形状
B
A
测尖
B A
测尖 – 侧面接触
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5. 术语
术语 数据点
真实信号 信号混淆
采样间隔
混淆
更进一步信息
术语 采样表面
粗糙度、波纹度和形状
术语 形状
Mr1 0 tp(%)
Mr2 100 %
Rk 参数
参数
40 % C Rk Rpk C E A D1 B F D Rdc Rvk D
E
Mr1
E Mr2 tp(%) 100 %
Area 1
0
Area 2
Rk 参数
参数
40 %
Rpk
Rk
Rvk Mr1 0 tp(%) Mr2 100 %
Rk 参数
参数
Rz4
Rz1
Rz5
Rz = (Rz1+Rz2+…+Rzn)/n
幅值参数 Rz
参数
Rp1max
Rz1max
Rv1max
幅值参数Rz1max, Rp1max和Rv1max
参数
A=定义高度 B= 中线
lr=取样长度 (Cut-off)
ln=评价长度
间距参数HSC (高点计数)
参数
Tall narrow peaks tend to work harden
r-r=最小二乘圆弧
最小二乘圆弧
形状测量
t=34.501656mm
l=80mm
t= 弦高
r-t
r= 最小二乘半径
l= 测量长度/2
r=110mm
最小二乘圆弧 – 半径测量
形状测量
t=1.833462mm
l=20mm
t= 弦高
r-t
r= 最小二乘半径
l= 测量长度/2
r=110mm
最小二乘圆弧 – 半径测量
2CR 粗糙度滤波效果
Filters
0.08 mm取样长度滤波
粗糙度幅值= 4µ m 粗糙度波长 = 0.25 mm
波纹度幅值 = 0µ m
2CR 粗糙度滤波效果
滤波
测量长度
启动长度
停止长度
取样长度 (Cut-off) 评价长度
测量长度、评价长度和取样长度的关系 (ISO 2CR)
滤波 • ISO 2CR- 第1、2个取样长度舍弃
0
tp(%)
100 %
材料比率曲线(Rmr)
承载区域 (材料比)
p高度
在P高度时的Tp (%)
0
tp(%)
100 %
材料比率曲线(Rmr)
承载区域 (材料比)
p高度 在P高度时的Tp (%)
0
tp(%)
100 %
材料比率曲线(Rmr)
承载区域 (材料比)
p高度
0
峰的个数
幅值分布曲线
更进一步的信息
间距参数Rpc (峰数)
参数
Mean Line
lr=取样长度 (Cut-off)
间距参数Sm(平均宽度)
参数
θ θ θ
θ
混合参数- Rdq (Pdq, Wdq) (坡度均方根)
参数
Effects of Surface Slopes on vibration & noise
No Vibration/Quiet
Periodic Profiles Non-Periodic Profiles Cut-off Sampling Length/ Evaluation Length
Spacing Distance RSm (mm)
>0.013-0.04 >0.04-0.13 >0.13-0.4 >0.4-1.3 >1.3-4.0
表面的特性

材料的微观结构 刀具的作用 刀具在材料表面的不稳定 机床导轨的误差 工件表面由于压力而产生的变形
表面的特性

材料的微观结构 刀具的作用 刀具在材料表面的不稳定 机床导轨的误差 工件表面由于压力而产生的变形
在表面上有害的缺陷

深的谷易于导致裂纹的可能扩展 当与其紧密配合的零件接触时，太多的峰将引起过早的磨损 和失效 过多的波纹将导致噪音或预示加工问题
相对于滤波中线经修正后的图形
ISO 2CR PC 滤波器
滤波
未滤波图形
高斯滤波后的图形
高斯滤波器
滤波
Z
图形滤波 未滤波图形 中线
取样长 度
取样长度 X
更进一步的信息
高斯滤波器
滤波
粗糙度幅值 = 20µ m 粗糙度波长 = 0.25 mm
未ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ波图形
波纹度幅值 = 100µ m
波纹度波长
= 8.0 mm
测量方法
电感式传感器
线圈 铁芯 测杆 线圈
测头 刀口支点
测量方法
压电式传感器
测杆 压电晶体
测头
测量方法
激光式传感器
激光器
测杆
光电二 极管
测头
更进一步的信息
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3. 测量基准
测量基准
测量方向 (X)
导头
测头移动 (Z)
导头基准
测量基准
• 降低振动的影响 • 不需要表面调平 • 仪器便携性 • 牢固的设计
形状测量
t=1.833962mm l=20mm r=109.9705mm
t= 弦高
r= 最小二乘半径
承载区域 (材料比)
Surface with Random Amplitude Distribution随机分布的表面- 零非对称 Zero Skew
与材料比率曲线相关的参数-Rsk (非对称性)
承载区域 (材料比)
表面峰占多数- 正非对称
与材料比率曲线相关的参数-Rsk (非对称性)
承载区域 (材料比)
使用导头基准的优点
测量基准
H1
H2
实际高度
测量高度
测头到导头间隔对测量的影响
测量基准
测量结果 P-V = 0µm
P-V = 10µm
测头到导头间隔对测量的影响
测量基准
驱动箱基准
测量方向
独立基准
测量基准
驱动箱基准
测量方向
基准导头
光学平晶
独立基准
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4. 表面再现
表面再现
2µm
2µm
测量方向
取样长度的选取
除非图纸上另有要求，取样长度依 照上表选取
滤波
Ls
Lc
带宽=Lc/Ls的比值
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7. 参数
参数
•粗糙度 •波纹度 •未滤波 -
R前缀 W前缀 P前缀
分析类型
参数
•幅值参数- Z轴方向
参数类型
参数
• 幅值参数- Z轴方向
• 间距参数- X轴方向
参数类型
参数
• 幅值参数- Z轴方向
滤波的效果
滤波
粗糙度幅值 = 20µ m
8.0 mm 取样长度滤波
粗糙度波长 = 0.25 mm
波纹度幅值 = 75µ m 波纹度波长 = 8.0 mm
2CR 粗糙度滤波效果
Filters
2.5 mm取样长度滤波
粗糙度幅值 = 20µ m 粗糙度波长
= 0.25 mm
波纹度幅值 = 24µ m
波纹度波长 = 8.0 mm
• Rk-核心粗糙度深度
• Rpk-峰高度 • Rvk-谷高度 • Mr1-峰的百分比 • Mr2-谷的百分比 • A1-峰的面积 • A2-谷的面积
Rk 相关的参数
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10. 形状测量
形状测量
最小二乘直线
形状测量
直线度 (最小二乘直线)
形状测量
直线度 (最小区域直线)
形状测量
r
r
R=最小二乘圆弧半径
Low Frequency Rumble High Frequency Scream
混合参数- Rdq (Pdq, Wdq) (坡度均方根)
参数
该参数值越小，表面的反射率越 高，表面外观越好。
该参数值越大，表面的反射率越 底，表面外观越差。
混合参数- Rdq (Pdq, Wdq) (坡度均方根)
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表面粗糙度 计量
泰勒•霍普森有限公司 演示中心
© 2000 Taylor Hobson Ltd
目录
1. 为什么要测量表面粗糙度? 2. 测量方法 3. 测量基准 4. 表面再现 8. 承载区域 (材料比) 9. Rk 参数 10. 形状测量 11. 标定方法 12. Conics and Aspherics. 13. 三维测量 14. Drawing Indication.


在表面上需要的特性

当润滑非常重要时，表面上需有足够多的谷用于存储油 表面上足够的的峰用于吸附油漆和粘结剂 表面分布充足的谷可提高工件的可没锻(塑)性 光滑的表面可减小噪音、振动或得到高的反射率



为什么需要测量表面粗糙度?
生产过程控制 预测工件的表现 监控零件的性能



为什么需要测量表面粗糙度?
• 2CR PC滤波器
•Gaussian高斯滤波器
电子和数字滤波器
滤波
未滤波图形
ISO 2CR 滤波后的图形
ISO 2CR 滤波器
更进一步的信息
滤波
由滤波建立的中线
相对于滤波中线经修正后的图形
ISO 2CR 滤波的效果
滤波
未滤波图形
2CR PC滤波后的图形
2CR PC 滤波器
滤波
由滤波建立的中线
Rz (µ m)
Ra (µ m)
c‫(ג‬mm)
0.08 0.25 0.8 2.5 8
c‫(ג‬mm)/L
0.08/0.4 0.25/1.25 0.8/4 2.5/12.5 8/40
To 0.1 >0.1-0.5 >0.5-10 >10-50 >50
To 0.02 >0.02-0.1 >0.1-2 >2-10 >10
2CR 粗糙度滤波效果
Filters
0.8 mm取样长度滤波
粗糙度幅值 = 20µ m 粗糙度波长
= 0.25 mm
波纹度幅值 = 2µ m
波纹度波长 = 8.0 mm
2CR 粗糙度滤波效果
Filters
0.25 mm取样长度滤波
粗糙度幅值 = 15µ m 粗糙度波长 = 0.25 mm 波纹度幅值 = 0µ m
参数
中线 未滤波的图形
Rk 参数
参数
谷去除并保存在内存中
中线 谷拟制后的未滤波图形
Rk 参数
参数
最终的滤波之后的粗糙度曲线
Rk参数
参数
40 %
Rdc
0
tp(%)
100 %
Rk 参数
参数
40 % C E A B F D Rdc
0
tp(%)
100 %
Rk 参数
参数
40 % C Rk D1 E A B F D Rdc
5. 术语
6. 滤波 7. 参数
1. 为什么要测量表面粗糙度?
表面的特性

材料的微观结构
表面的特性

材料的微观结构 刀具的作用
表面的特性

材料的微观结构 刀具的作用 刀具在材料表面的不稳定
表面的特性

材料的微观结构 刀具的作用 刀具在材料表面的不稳定 机床导轨的误差
• 间距参数- X轴方向 • 混合参数- X和Z轴
参数类型
参数
Ra
幅值参数 - Ra
参数
Ra
Ra
Ra
Ra
幅值参数 – Ra的限制
参数
lr=评价长度
幅值参数 Rq (RMS)
参数
lr=取样长度
ln=评价长度
幅值参数 Rt
参数
评价长度
幅值参数 Rp
参数
评价长度
幅值参数 Rv
参数
Rz2 Rz3
表面谷占多数- 负非对称
与材料比率曲线相关的参数-Rsk (非对称性)
承载区域 (材料比)
Rku<3
Rku=3
Rku>3
与材料比率曲线相关的参数-Rku(峭度)
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9. Rk 参数
参数
表面交互作用
Rk 参数
承载区域 (材料比)
倾斜的图形
材料比率曲线
0
tp(%)
100 %
材料比率曲线(Rmr)
粗糙度、波纹度和形状
术语 波纹度
粗糙度、波纹度和形状
术语 粗糙度
粗糙度、波纹度和形状
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6. 滤波
术语
表面相互作用
滤波-区分粗糙度和波纹度
滤波
取样长度
用图形技术滤波
滤波
形状
取样长度
参数
Ra,Rq,Rz 等...
粗糙度滤波
滤波
形状
取样长度
参数
Wa,Wq,Wz etc...
波纹度滤波
滤波 • ISO 2CR 滤波器
8. 承载区域 (材料比)
承载区域 (材料比)
上部的表面决定磨合特性 表面的基体部分决定磨损或寿命特性
谷决定润滑特性
混合参数 - Rmr
承载区域 (材料比)
研磨板
承载线
Rmr= a+b+c+d+e x100
ln
ln=评价长度
混合参数 - Rmr
承载区域 (材料比)
p高度
在P高度时的Tp (%)
• 2CR PC- 第1个和最后一个取样长度舍弃 •Gaussian- 第1个半个和最后一个半个取样长度舍弃
滤波类型
滤波
0.8mm
取样长度 (Cut-off)
取样长度的选取
滤波
0.25mm
取样长度 (Cut-off)
取样长度的选取
滤波
测量方向
1.25 mm
选择正确的取样长度值
滤波
Recommended Cut-off (ISO 4288-1996)
Hardened peaks will eventually break off and the surface will breakdown
间距参数HSC (高点计数)
参数
A=选择的带宽 B= 中线
间距参数Rpc (峰数)
参数
Painted Surface
Base Sheet Steel
基底表面的峰将导致橙色油漆脱落
理想的情况
为什么需要测量表面粗糙度?
实际情况 – 生产过程控制
为什么需要测量表面粗糙度?
预测工件的表现
为什么需要测量表面粗糙度?
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监控零件的性能
2. 测量方法
测量方法
接触式测量


非接触式测量
如何测量表面粗糙度?
比对样板
测量方法
数据间隔 (X)
测头摆动 (Z)
测量方向 (X)
接触式测量