表面粗糙度的测量方法PPT课件
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❖ （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
5
i1
hi'
5
i1
hi
/
5
❖ （2）测量Ry值：
Ry=C hmax hmix
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为什么C前乘 2
❖ （3）测量单峰平均间距S
值
n
2
(bi1 bi ) / n
S= C i1
❖ （4）测量平均间距Sm
m
为什么C前乘2
m
Sm =2C (ei1 ei ) / m i1
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。
图4-5 光切原理
❖ 若倾斜角取45°，则得：
h’=h/cos45°
❖ 若观测显微物镜的倍数V，则：
N＝Ｖh’
❖ 用显微镜测出象的大小N，即 可求出h值：
❖ 注意点：样板与被测件的加工方法、材料、形状都相同。 ❖ 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。
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２．在选定截面上直接测量表面微观不平度数值的方法
❖ 普遍采用、定量测量、严格按照定义测、本节重点。 ❖ 常用的有光切法、干涉法、触针法等各种测量原理的光学或
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。
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１．与表面粗糙度标准样板比较的方法 ❖ 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 6
❖ 测量方法： 目测法：Ra值2.5-80m的表面； 用5～10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：被加工表面Ra值0.63-10m。
❖ （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:
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双管显微镜视场图
14
双管显微镜
15
光切显微镜读数
16
❖ （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：
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
电学仪器。
3．印模法测量表面粗糙度
❖ 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。
❖ 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。
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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： ❖ 气动法：是利用流经测量头与被测表面间气体流量的大小
h=N/(Vcos45°)
❖ 测量表面粗糙度峰谷距离的原
理与上述相同。
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2．测量仪器原理及定度
❖ （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Ｎ，即可求出峰谷间的高度。
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图4-6 光切显微镜光路
由于物镜分辨率及景深的限制，光切法测量范围一般为： Rz= (80～0.8)m（旧国标3～9）。
V= a 2 a 1
Z
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）。 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。
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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。
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。
3
4
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。
§4—2 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
1
任务：表面粗糙度的测量
测量对象和被测量
❖ 问题1：工件特点？ （大小、轻重、材料）
❖ 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）
❖ （5）用光切法测量Ra值 因测量与计算都很麻烦，故很少应用。
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4．仪器的测量误差和示值wenku.baidu.com对误差的检定
❖ （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。
❖ （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。
❖ 问题3：测量有什么特点？ ❖ 问题4：与长度、角度测量有何不同？
测量单位和标准量
❖ 长度单位-um ❖ 表面粗糙度样板 ❖ 光波波长 ❖ 电压、电流标准
测量方法
❖ 测量方案设计
测量方法 测量仪器 接触形式、定位
测量精度
❖ 方法精度 ❖ 仪器精度 ❖ 影响因素 ❖ 改善精度的措施 2
—、表面粗糙度的测量方法概述
或其所引起的压力变化来评定表面粗糙度。 ❖ 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。 ❖ 其他方法：激光散射法、激光散班法、激光全息法等。
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二、光切法测量表面粗糙度
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1．光切法原理：
其测量方法应符合定义。 Rz值可按下式计算：
Rz=C
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i1
hi'
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i1
hi
/
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❖ （2）测量Ry值：
Ry=C hmax hmix
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为什么C前乘 2
❖ （3）测量单峰平均间距S
值
n
2
(bi1 bi ) / n
S= C i1
❖ （4）测量平均间距Sm
m
为什么C前乘2
m
Sm =2C (ei1 ei ) / m i1
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。
图4-5 光切原理
❖ 若倾斜角取45°，则得：
h’=h/cos45°
❖ 若观测显微物镜的倍数V，则：
N＝Ｖh’
❖ 用显微镜测出象的大小N，即 可求出h值：
❖ 注意点：样板与被测件的加工方法、材料、形状都相同。 ❖ 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。
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２．在选定截面上直接测量表面微观不平度数值的方法
❖ 普遍采用、定量测量、严格按照定义测、本节重点。 ❖ 常用的有光切法、干涉法、触针法等各种测量原理的光学或
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。
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１．与表面粗糙度标准样板比较的方法 ❖ 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 6
❖ 测量方法： 目测法：Ra值2.5-80m的表面； 用5～10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：被加工表面Ra值0.63-10m。
❖ （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:
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双管显微镜视场图
14
双管显微镜
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光切显微镜读数
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❖ （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：
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
电学仪器。
3．印模法测量表面粗糙度
❖ 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。
❖ 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。
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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： ❖ 气动法：是利用流经测量头与被测表面间气体流量的大小
h=N/(Vcos45°)
❖ 测量表面粗糙度峰谷距离的原
理与上述相同。
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2．测量仪器原理及定度
❖ （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Ｎ，即可求出峰谷间的高度。
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图4-6 光切显微镜光路
由于物镜分辨率及景深的限制，光切法测量范围一般为： Rz= (80～0.8)m（旧国标3～9）。
V= a 2 a 1
Z
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）。 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。
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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。
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。
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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。
§4—2 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
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任务：表面粗糙度的测量
测量对象和被测量
❖ 问题1：工件特点？ （大小、轻重、材料）
❖ 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）
❖ （5）用光切法测量Ra值 因测量与计算都很麻烦，故很少应用。
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4．仪器的测量误差和示值wenku.baidu.com对误差的检定
❖ （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。
❖ （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。
❖ 问题3：测量有什么特点？ ❖ 问题4：与长度、角度测量有何不同？
测量单位和标准量
❖ 长度单位-um ❖ 表面粗糙度样板 ❖ 光波波长 ❖ 电压、电流标准
测量方法
❖ 测量方案设计
测量方法 测量仪器 接触形式、定位
测量精度
❖ 方法精度 ❖ 仪器精度 ❖ 影响因素 ❖ 改善精度的措施 2
—、表面粗糙度的测量方法概述
或其所引起的压力变化来评定表面粗糙度。 ❖ 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。 ❖ 其他方法：激光散射法、激光散班法、激光全息法等。
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二、光切法测量表面粗糙度
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1．光切法原理：