非接触测量物体表面粗糙度的研究
6寻峰值点算法流程
3·2实验过程
实验的目的是为了找出V0和Δ之间的函
数关系,验证理论的可行性。实验主要是分为
三组:
1·利用Rz值很小的块规(工作面近似于
镜面)做测距实验,工作台沿光轴的方向移动,
以得到Δ和V0的关系;
2·用样本1做Rz测量的实验,工作台沿
垂直于光轴方向移动,测出此样本的Rz;
3·用样本2做Rz测量的实验,工作台沿
垂直于光轴方向移动,测出此样本的Rz。
3·3数据处理
将测得的每一组数据用前述算法进行处
理,得到数据曲线图,将所有的V0用实线相
连,峰、谷点用虚线连接,如图7(a、b、c)所示。
根据图7b和图7c所示的数据,按图7a所示Δ
和V0的关系曲线,用查询表(Looking Up
Table)法可分别得到样本1的Rz为0·35mm,
样本2的Rz为7μm;由手册查得粗铣样本的
Rz为>80μm,精铣样本的Rz为20~6·3μm。
图7aΔ和V0的关系曲线图7b样本1的测量曲线(虚
线为峰、谷的连线)
图7c样本2的测量曲线(虚
线为峰和谷的连线)
4结论
在实验的过程中,仍有一定的误差,主要有
以下几个方面对实验的结果产生较大的影响:
1·电路中所选取的元件精度都不够高,以致四
路信号在处理中,各路增益有一定的差异;2·
实验的设备精度也不高,在实验时,由此产生的
系统误差较大。在考虑到实验设备和电路的不
完善的情况,可以认为上述的实验结果是可信
的,实验原理是可行的。在实验的过程中还发
现:被测面与光轴的夹角θ和四像限光探测器
的相对两个像限输出之间的差值有一种近似于
线性的关系。(下转第49页)
46《激光杂志》1999年第20卷第1期LASER JOURNAL(Vol·20,No 1·1999)些细小结构无法被检测出,以致
高等级的粗糙度无法测量。为了能合理采样到
峰或谷的值,光斑的直径应小于所能测量的轮
廓单峰平均间距S的1/4,即1·5μm,在实际的
测量中,应取光斑直径1μm。
综合上述两点,可看出测量系统对光路的
要求与CD光学头有所区别:景深应比较大,以
适应较粗糙的测量面;在测量面上光斑直径应
小于1μm,这是CD光学头所能达到的。
为了消除测量面倾斜的影响,应在测量中
所使用的算法做些变化。如上所述,当测量面
倾斜时,会导致两个变化:1·V1和V3不等或
V2和V4不等;2·光斑亮度减小。因此可依据
这两点来判断测量面是否和光轴相垂直。
按上述理论,V1=V3且V2=V4时为峰或
谷的信号,但由于各组数据是由A/D器件离散
采样所得,不能保证刚好在峰、谷处采样,所以
应设定一个合理的阈值ε,只要差值小于ε,就
认为是峰、谷点。另外由于总光强的减小,虽然
V1和V3、V2和V4之间的相对值相差很大,但
绝对值却可能相差很小,因此还要判断总光强,
即V1+V2+V3+V4的值是否足够大。经过上
面所述的两个判断,可以将倾斜角度较大时的
数据去除,但会保留一些倾斜角度较小时的数
据,这也会对测量的精度产生影响,因此在V0
的计算方法也应作如下一些修改,经大量的实
验发现,选用如下的计算方法:V0=ln〔(V1+
V3)/(V2+V4)〕,能很好地提高精度。
3测量实验及数据处理
3·1实验装置
将系统分为下面几个模块:工作台;光学模
块;信号处理模块;数字采集模块;中央处理模
块,如图5所示。
工作台作用是夹持被测工件,并能使之沿
指定方向移动。
光学模块如前所述,与CD光学头的结构
相似,只是在性能参数上有所差别。
信号处理模块包括三个部分:光源调制、信
号解调(包括放大)、低通滤波。光源的调制是
将光源加一个正弦信号:
A(t) = A0+ Amsin(ωt) (4)
图5实验装置框图
其中sin(ωt)是调制信号。在四分割光探测器
中,四路输出信号V1′、V2′、V3′、V4′再用sin (ωt)进行乘法解调〔2,3〕。用这种方法得到的信
号能有效的将各种干扰(外界光干扰、电磁噪音等)去除,得到高信噪比的信号V1、V2、V3、V4。数据采集模块将所得的四路模拟信号转换
为数字信号,由计算机进行处理。
系统的核心是中央处理模块,由它实现寻
出峰、谷点,并计算出Rz的功能。寻峰、谷点
的算法如下:
1·读取一组数据(V1、V2、V3、V4);
2·判断光斑的亮度是否足够大;
V1+V2+V3+V4>Φ?
3·不成立,则不是峰、谷,转向1;
4·判断下面的式子是否成立:
|V1-V3|<ε且|V2-V4|<ε;
5·不成立,则不是峰谷,转向1;
6·成立,则为峰、谷;
7·计算V0=ln〔(V1+V3)/(V2+V4)〕;
8·根据V0算出此点的高度(距离);
9·寻找下一峰、谷,转向1。
在实验中用的各种器件如下:二维工作台,
CD光学头, PC-123N型12位AD/DA板,
PC386计算机(软件自己设计),标准粗糙度量
块(样本1为粗铣样本、样本2为精铣样本)。
45《激光杂志》1999年第20卷第1期LASER JOURNAL(Vol·20,No 1·1999)位置不同,在光敏面上所形成的
光斑形状也不同,如图2b、图2c、图2d所示,将
各路信号作差动放大,得到的信号和盘片介面
与物镜焦面之间的相对位置成某一种特定关
系。将V1、V2、V3、V4作如下的处理。
V0= ( V1+ V3)-( V2+ V4) (2)
则V0同盘片表面和物镜焦面之间的距离Δ成
某一函数关系:
Δ= f( V0) (3)
因此可以根据测得的V0,经适当的处理将之反
馈给驱动机构,以调整盘片和焦面之间的相对
位置。
图2光探测器的工作原理
2·2表面粗糙度测量原理
图3实际测量面和光轴的相互关系
本研究利用CD机激光头上述V0和Δ之
间的对应关系,及照射点直径为微米量级这一
特点进行表面粗糙度测量。在粗糙度的测量
中,工件表面并非象光盘盘片那样是很好的反
射平面,而是成峰谷状,因此光学系统的光轴和
被测面的理想面相垂直时,实际轮廓只有在峰、
谷点处是沿光轴返回光电探测器的,如图3所
示。因此测得的数据受下面两点因素影响:
1被测面与光轴的垂直度;
2焦面上光斑的大小。
其中影响最大的就是垂直度。
由于测量面和光轴不垂直,导致光斑在光敏
面上的位置不处于中心,且有部分光不能返回光
路,如图4所示。设物镜的焦距为f,光源到物镜
的距离为L,物镜到焦面的距离为L′,像离被测
面的垂直距离为D,像斑离物镜距离为L″,被测
面的倾角为θ,像斑所产生的中心偏移为δ:
图4测量面的倾斜对成像的影响
光源经物镜成的像在测面上成的虚像偏离
轴线的距离δ1=2Dsinθ,则
δ=δ1×L″/(L′+2Dcosθ)
=2DL″sinθ/(L′+2Dcosθ) (4)
在正常情况下,L′ 2Dcosθ,因此:
L′+2Dcosθ≈L′(5)
所以:δ=2DL″sinθ/L′
L″/L′ 1,因此,即使有一很小的角度θ,也可
以产生一个相对于D来说很大的中心偏移δ。
光斑不在中心,则V1和V3不相等或V2
和V4不相等,V0也会因光斑的偏移而改变。
部分光的散失,使光斑的亮度有所减弱,使|V1
+V3|和|V2+V4|的值减小,从而无法正确反
映出V0=(V1+V3)-(V2+V4)和Δ之间的函
数关系。
光斑太大的话,会使在某一段采样时间内,
同一个峰或谷始终处于光斑的照射范围里,从
44《激光杂志》1999年第20卷第1期LASER JOURNAL(Vol·20,No 1·1999)非接触测量物体表面粗糙度的研究
李胜利徐敏姚鹏金泰义
(中国科学技术大学精密机械与精密仪器系,合肥230026)
提要:CD机中,为跟踪盘片,其伺服系统必须能检测到盘片的微小的位移。在本论文中,将CD 头的工作原理
应用到物体表面粗糙度的测量当中,可使测量系统小型化,使用更方便。
关键词:粗糙度CD激光头四象限光电二极管乘法解调
Research on the non-contacted roughness measurement
Li Shengli Xu Min Yao Peng Jin Taiyi
(Dept. of Precision Machinery and Precision Instrumentation,USTC,230026)
Abstract:In a CD player,the servo system must have the ability to measur e the disc’s microdisplacement in order to
track the disc.By applying the CD player’s operational principle to the surface roughness measuring,a smaller and easier-
to-use instrumentation system is achieved.
Key words:Rz,CD player,4-PD,Multiplication demodulation
1引言
在测量物体表面粗糙度的时候,一个重要
参数是Rz,该参数只和取样长度内的十点峰和
谷的高度有关,而和真实的轮廓无关,其定义
为〔4〕:
Rz =15Σ5i=1(ypi+yvi) (1)
ypi(i=1、2、3、4、5)分别是取样长度内轮廓线上各峰点的高度值(距理想轮廓线),yvi(i=1、2、
3、4、5)分别是取样长度内轮廓线上各谷点的高度值(距理想轮廓线),ypi和yvi都是正值。现在常用的非接触测量Rz的方法主要有光切法、
光触针法、光学干涉显微镜测量法。光切法测
量分辨率低,只能适用于Rz为1·6~80μm〔5〕, 测量时操作很不方便,且所得到的数据不是电量,无法数字化由计算机处理。针对这种现状,
本文提出一种新的测量方法,将光盘存储器
(CD机)光学系统的对焦原理应用到Rz的测
量当中,以简化系统,实现数字化计算机处理,
并具有友好的用户接口。
2测量原理
2·1CD机光学系统的对焦原理〔1〕
图1CD光学头结构
在CD机中,当电机带动光盘高速转动时,
通常存在最大振幅为±100μm的上下抖动,使
光盘记录介质偏离物镜焦面,为了使激光光斑
能准确的聚焦在信道表面,需要有高精度的聚
焦与跟踪伺服系统。常用的对焦系统是用象散
法检测聚焦误差。光学头的结构如图1所示,
光学传感器为一个四象限光电探测器,其输出
为四路信号,如图2a所示。盘片表面与物镜焦面,并在传播面内按椭圆形规律随时间变化。
因此,激光所产生瑞利表面波将使靶厚度的变
化也将随时间按椭圆规律,此波在压电换能器
中产生的信号幅度将相应地随时间呈现椭圆形
变化。这与我们所观察到的冲击波前沿中的椭
圆形信号波形相符。
2·只有在足够强的脉冲激光冲击下才观
察到椭圆形奇异波形,这与强地震时才观察到
表面波这种情况相似。
3·由于靶表层强烈吸收激光能量,使激光
能量在表面层小区域中大量快速积蓄。这对产
生表面波较为有利,并且所产生的表面波比体
波更强。压电换能器的配置方位,也利于探测
此种波。
4·在给定物质中,瑞利表面的传播速率总
是小于最慢的体波速率,因而与此波相应的信
号将较后出现。我们所观察到椭圆状奇异波形
出现在前沿的靠后位置,正与瑞利波的此性质
相符。
4结束语
从上述观察及分析可看出,强脉冲激光辐
照靶时,有可能同时产生体波及瑞利表面波,后
者在压电陶瓷换能器中将呈现出椭圆状的强电
信号波形。在我们的实验中,由于脉冲激光的
辐照靶和冲击波的检测器是同一块PZT陶瓷
片的不同部位,故实验观察较为简便。要研究
激光在不同材料中产生冲击波的情况,可将该
材料涂复或固定在图1中激光所辐照靶的表面
位置处即可。
参考文献
〔1〕J.F.Ready.Effects of high-power laser radiation.
New york:Academic press.1971:67-124
〔2〕 A.A.Oliner.Acoustic Surface waves.New York:
Springer-verlag.1978:13-59
〔3〕M.巴特著,许立达译·地震学引论·北京:地震
出版社·1978:64
(上接第46页)
利用这点可做为倾角的补偿,以实现Ra的测
量。有关这一点将在以后的工作中做进一步的
研究。
参考文献
〔1〕李楠,汪莹·光盘驱动器的核心部件一光学头,
LSI制造与测试技术,光盘存贮技术专辑,1995,
12-16
〔2〕李胜利,宋鹏,激光测微仪测量准确度的研究·
计量技术,1995,9:2-5
〔3〕李胜利,张爱玉,宋鹏,金泰义,激光测微仪测量
稳定性的研究·中国科学技术大学学报,1997,
27(5):568-572
〔4〕中国标准出版社第三编辑室,表面粗糙度标准手
册,中国标准出版社1996年7月第一版
〔5〕王之江,陈杏蒲,陆汉民,顾培森,光学技术手册
(上、下),北京:机械工业出版社
作者简介:李胜利,1948年出生,1975年毕业于
江西工学院机械工程系,1975年起在中国科学
技术大学精密机械及精密仪器系工作至今。主
要研究领域为利用光电技术的精密测量技术以
及光电医学诊断和治疗等研究。
49《激光杂志》1999年第20卷第1期LASER JOURNAL(Vol·20,No 1·1999)
表面粗糙度研究
微细车铣铝合金的表面粗糙度实验研究 微细轴类零件的加工一般采用微细车削工艺进行，而车铣加工工艺复合了铣削和车削两种工艺方法，与车削相比，具有切削速度大、切削效率高、加工表面粗糙度和精度好、径向切削力小、切削振动小等优点。它从根本上解决了微细轴类零件车削加工时切削线速度低的问题，可以实现工件低速旋转状态下的高速切削加工，被证明是一种优于车削工艺的微细轴类加工方法。精加工后的表面粗糙度值对零件各项性能，如装配精度、耐磨蚀性、接触刚度影响大，尤其对于自身几何尺寸微小的轴类零件，表面粗糙度更是不容忽视。研究微细车铣加工工艺下各工艺参数对微小型轴类零件表面粗糙度的影响，有较重要的现实意义和实用意义。 本课题对钛合金进行微细正交车铣的表面粗糙度实验研究。钛合金因具有密度小，比强度高、热强度高、抗蚀性好等优良性能，在航空航天医疗化工等领域得到广泛的应用。但钛合金的化学活性大、导热系数低、弹性模量小的这些特性，又使其加工性能较差，表现为加工刚性差、弹性变形大，刀具与工件易发生亲和作用而导致磨损加剧。单位面积切削力大，从而引起崩刀，切削热不易散发，加工冷硬现象严重，因此钛合金因其优异的综合性能而越来越多地被用于制作微小型零件，从而使得对钛合金进行微细切削加工的技术研究越来越迫切。 微细正交车铣的理论表面粗糙度 微细切削加工时正交车铣的主运动的旋转运动，进给运动为工件的旋转运动和铣刀的轴向进给。正交车铣零件的表面则是由铣刀和工件组成的复合运动包络形成的，其截面理论残留高度如下图所示 正交车铣外圆面的理论残留高度的计算模型如图所示。 有图可得到车铣外圆的截面理论残留高度 式中，Rz是工件的已加工表面沿圆周方向相邻两齿切削后的截面理论残留高度。 式即为正交车铣工件截面理论残留高度的计算公式。
表面粗糙度定义与检测
第五章表面粗糙度及其检测 学时：4 课次：2 目的要求： 1．了解表面粗糙度的实质及对零件使用性能的影响。 2．掌握表面粗糙度的评定参数（重点是轮廓的幅度参数）的含义及应用场合。 3．掌握表面粗糙度的标注方法。 4．初步掌握表面粗糙度的选用方法。 5．了解表面粗糙度的测量方法的原理。 重点内容： 1．表面粗糙度的定义及对零件使用性能的影响。 2．表面粗糙度的评定参数（重点是轮廓的幅度参数）的含义及应用场合。 3．表面粗糙度的标注方法。 4．表面粗糙度的选用方法。 5．表面粗糙度的测量方法 难点内容： 表面粗糙度的选用方法。 教学方法：讲+实验 教学内容：（祥见教案） 一、基本概念 1．零件表面的几何形状误差分为三类： （1）表面粗糙度：零件表面峰谷波距<1mm。属微观误差。 （2）表面波纹度：零件表面峰谷波距在1~10mm。 （3）形状公差：零件表面峰谷波距>10mm。属宏观误差。 图5-1 零件的截面轮廓形状 2．表面粗糙度对零件质量的影响： （1）影响零件的耐磨性、强度和抗腐蚀性等。 （2）影响零件的配合稳定性。 （3）影响零件的接触刚度、密封性、产品外观及表面反射能力等。 二．表面粗糙度的基本术语
1、取样长度lr ： 取样长度是在测量表面粗糙度时所取的一段与轮廓总的走向一致的长度。 规定：取样长度范围内至少包含五个以上的轮廓峰和谷如图5-2所示。 图5-2 取样长度、评定长度和轮廓中线 1．评定长度ln ： 评定长度是指评定表面粗糙度所需的一段长度。 规定：国家标准推荐ln = 5lr ，对均匀性好的表面，可选ln > 5lr, 对均匀性较差的表面，可选ln < 5lr 。 2．中线： 中线是指用以评定表面粗糙度参数的一条基准线。有以列两种： （1）轮廓的最小二乘中线 在取样长度内，使轮廓线上各点的纵坐标值Z （x ）的平方和 为最小，如图5-2 a 所示。 （2）轮廓的算术平均中线 在取样长度内，将实际轮廓划分为上下两部分，且使上下面 积相等的直线。如图5-2 b 所示。 三．表面粗糙度的评定参数 国家标准GB/T3505—2000规定的评定表面粗糙度的参数有：幅度参数2个，间距参数1个，曲线和相关参数1个，其中幅度参数是主要的。 1、轮廓的幅度参数 （1） 轮廓的算术平均偏差Ra 在一个取样长度内，纵坐标Z （x ）绝对值的算术平均值，如图5-3a 所示。 Ra 的数学表达式为： Ra = lr 1 lr x Z 0）（dx 测得的Ra 值越大，则表面越粗糙。一般用电动轮廓仪进行测量。
试验三表面粗糙度测量
实验三 表面粗糙度测量 实验3—1 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. 加深对粗糙度评定参数轮廓最大高度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、测量原理及计量器具说明 参看图1，轮廓最大高度Rz 是指在取样长度lr 内，在一个取样长度范围内，最大轮廓峰高Rp 与最大轮廓谷深Rv 之和称之为轮廓最大高度 。 即 Rz = Rp + Rv 图1 图2 双管显微镜能测量80~1μm 的粗糙度，用参数Rz 来评定。 双管显微镜的外形如图2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3所示。被测表面为P 1、P 2阶梯表面，当一平行光束从450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 2两段光带的放大象1 S '和2S '。同样，S 1和S 2之间距离h 也被放大为1S '和2S '之间的距离1h '。通过测量和计算，可求得被测表面的不平度高度 h 。 图4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 450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，经物镜5成象在目镜分划板上，通过目镜可观察到凹凸不平的光带（图5 b ）。光带边缘即工件表面上被照亮了的h 1的放大轮廓象为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 1：
1h ＝1h cos450＝N h '1cos450 式中 N —物镜放大倍数。 图 3 图 4 为了测量和计算方便，测微目镜中十字线的移动方向（图5a ）和被测量光带边缘宽度h 1′成450斜角（图5b ），故目镜测微器刻度套筒上读数值h 1′与不平度高度的关系为： 1h ''＝0 20145cos 45cos Nh h =' 所以 h ＝N h N h 245cos 1 021"= " 式中， N 21 ＝C ，C 为刻度套筒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放大倍数有关。 （a ） (b) 图 5 四、测量步骤 1. 根据被测工件表面粗糙度的要求，按表1选择合适的物镜组，分别安装在投射光管和观察光管的下端。 2. 接通电源。 3. 擦净被测工件，把它安放在工作台上，并使被测表面的切削痕迹的方向与光带垂直。当测量圆柱形工件时，应将工件置于V 型块上。
表面粗糙度测量系统
. 精密仪器专业课程设计说明书 姓名： 学号：U200910840 班级：测控0903班 指导老师： 2013年3月22日
目录 一、需求分析 (2) 1、设计题目 (2) 2、粗糙度定义 (2) 3、系统性能要求 (2) 二、设计方案及原理 (4) 1、系统原理 (4) 2、系统分析 (5) 3、系统说明 (5) 三、传感器选型 (6) 四、系统工作台设计 (7) 1、导轨及支承结构选型 (7) 2、传动机构选型 (9) 3、电机选型 (11) 4、光栅尺选型 (13) 5、限位开关选型 (14) 6、工作台精度分析 (15)
五、信号处理电路设计 (17) 1、正弦波发生 器 (17) 2、信号跟随及反相电 路 (19) 3、比较器电路 (19) 4、信号输入及带通滤波电路 (20) 5、相敏检波电路 (21) 6、低通滤波电路 (22) 7、工频陷波电路 (22) 六、设计不足及可扩展之处 (24) 七、总结 (26) 附录参考文献 (27) 一、需求分析 1、设计题目 二维表面粗糙度自动测量系统 2、粗糙度定义
表面粗糙度是指加工表面上具有的较小间距和峰谷所组成的微观几何形状特性，一般是由所采用的加工方法或其它外部因素造成，它是评定机械零件表面质量的重要指标之一。根据定义，非切削加方法所获得的表面微观几何形状特性属于表面粗糙度的范畴，但是，零件表面的物理特性(如表面应力、硬度、光亮程度、颜色及斑纹等)和表面缺陷(如硬伤、划伤、裂纹、毛刺、砂眼及鼓包等)则不属于表面粗糙度的范畴。零件表面粗糙度的形成，首先要受加工方法的影响。这是因为零件表面的粗糙度，主要来自金属被加工时切削工具的切削刀刃在其上留下的切削痕迹。不同的加工方法、机床的精度、振动及调整状况、工件的装夹、塑性变形和刀具与工件之间的摩擦、操作技术以及加工环境的温度、振动等主要因素，都会不同程度地直接影响零件加工表面的粗糙度。 综上所述，切削加工方法不同，所得的零件加工表面粗糙度也不同。由于表面粗糙度是在切削加工过程中上述诸种因素共同作用的结果，而且这些因素的作用过程是极其复杂和不断变化的，因此，即使采用一种加工方法，在同样的切削条件下，加工出同一批零件，甚至同一零件的同一表面上的不同部位，所得的表面粗糙度也不尽相同。 3、系统性能要求 1>工作台运行范围25mm； 2>运行速度：最大达1mm/s； 3>工作台定位分辨率<0.002mm； 4>垂直分辨率：+-0.01um；
表面粗糙度数
表面粗糙度理论与标准的发展 表面粗糙度标准的提出和发展与工业生产技术的发展密切相关，它经历了由定性评定到定量评定两个阶段。表面粗糙度对机器零件表面性能的影响从1918年开始首先受到注意，在飞机和飞机发动机设计中，由于要求用最少材料达到最大的强度，人们开始对加工表面的刀痕和刮痕对疲劳强度的影响加以研究。但由于测量困难，当时没有定量数值上的评定要求，只是根据目测感觉来确定。在20世纪20～30年代，世界上很多工业国家广泛采用三角符号(▽)的组合来表示不同精度的加工表面。 为研究表面粗糙度对零件性能的影响和度量表面微观不平度的需要，从20年代末到30年代，德国、美国和英国等国的一些专家设计制作了轮廓记录仪、轮廓仪，同时也产生出了光切式显微镜和干涉显微镜等用光学方法来测量表面微观不平度的仪器，给从数值上定量评定表面粗糙度创造了条件。从30年代起，已对表面粗糙度定量评定参数进行了研究，如美国的Abbott就提出了用距表面轮廓峰顶的深度和支承长度率曲线来表征表面粗糙度。1936年出版了Schmaltz论述表面粗糙度的专著，对表面粗糙度的评定参数和数值的标准化提出了建议。但粗糙度评定参数及其数值的使用，真正成为一个被广泛接受的标准还是从40年代各国相应的国家标准发布以后开始的。首先是美国在1940年发布了ASA B46.1国家标准，之后又经过几次修订，成为现行标准 ANSI/ASME B46.1-1988《表面结构表面粗糙度、表面波纹度和加工纹理》，该标准采用中线制，并将R a作为主参数；接着前苏联在1945年发布了ΓOCT2789-1945《表面光洁度、表面微观几何形状、分级和表示法》国家标准，而后经过了3次修订成为ΓOCT2789-1973《表面粗糙度参数和特征》，该标准也采用中线制，并规定了包括轮廓均方根偏差(即现在的R q)在内的6个评定参数及其相应的参数值。另外，其它工业发达国家的标准大多是在50年代制定的，如联邦德国在1952年2月发布了DIN4760和DIN4762有关表面粗糙度的评定参数和术语等方面的标准等。 以上各国的国家标准中都采用了中线制作为表面粗糙度参数的计算制，具体参数千差万别，但其定义的主要参数依然是R a(或R q)，这也是国际间交流使用最广泛的一个参数。 2 表面粗糙度标准中的基本参数定义 随着工业的发展和对外开放与技术合作的需要，我国对表面粗糙度的研究和标准化愈来愈被科技和工业界所重视，为迅速改变国内表面粗糙度方面的术语和概念不统一的局面，并达到与国际统
表面粗糙度误差的测量与检验
《机械零件测量与检验》 表面粗糙度误差的测量与检验——电子教案 数控技术专业 名师课堂资源开发小组 2016年2月
项目四：零件表面粗糙度误差的测量与检验 请对矩形花键套零件的表面粗糙度进行检测。如图13-1 图13-1 矩形花键套 一、零件表面粗糙度的分析 外图13-1为矩形花键套，从零件图样分析可得，该零件表面粗糙度要求较高的有7 70js 圆柱面Ra1.6，其次为Ra3.2,其余为Ra6.3.。 表面粗糙度的相关专业术语及知识点 零件的表面结构原于产品几何技术规范（GPS），其几何特征只能用微米(um)级的参数来描述，通常要用光学量仪才能确定其精度等级。 表面结构含粗糙度轮廓、波纹度轮廓和原始轮廓三个方面的内容，国家标准规定采用轮廓法确定相应的参数。表面结构的粗糙度感觉零件的加工、检验中使用较普遍，是本章节重点介绍的内容。 1、表面结构国家标准 国家标准规定用轮廓法确定表面结构（粗糙度、波纹度和原始轮廓），对有关术语、定义、参数和表面结构的标注作出了明晰的规范。现行使用的国家标准有：GB/T 3503-2009、GB/T 1031-2009和GB/T 131-2006。 GB/T 3503-2009 产品几何技术规范（GPS）表面结构轮廓法术语、定义及表面结构参数。代替GB/T 3505-1983、GB/T 3505-2000。 GB/T 1031-2009 产品几何技术规范（GPS) 表面结构轮廓法表面粗糙度参数及其数值。代替GB/T 1031-1995。现行国家标准对原标准中的一些参数、代号作出修改，例如：将“轮廓最大高度”参数代号“Ry”改成为“Rz”；“轮廓微观不平度的平均间距”参数代号“Sm”改为“Rsm”；“取样长度”代号由“L”改为“Lr”。 GB/T 131-2006 产品几何技术规范(GPS) 技术产品文件中表面结构的表示法代替了GB/T 131-1993。
表面粗糙度理论与标准的发展
1.表面粗糙度理论与标准的发展 表面粗糙度标准的提出和发展与工业生产技术的发展密切相关，它经历了由定性评定到定量评定两个阶段。表面粗糙度对机器零件表面性能的影响从1918年开始首先受到注意，在飞机和飞机发动机设计中，由于要求用最少材料达到最大的强度，人们开始对加工表面的刀痕和刮痕对疲劳强度的影响加以研究。但由于测量困难，当时没有定量数值上的评定要求，只是根据目测感觉来确定。在20世纪20～30年代，世界上很多工业国家广泛采用三角符号(▽)的组合来表示不同精度的加工表面。 为研究表面粗糙度对零件性能的影响和度量表面微观不平度的需要，从20年代末到30年代，德国、美国和英国等国的一些专家设计制作了轮廓记录仪、轮廓仪，同时也产生出了光切式显微镜和干涉显微镜等用光学方法来测量表面微观不平度的仪器，给从数值上定量评定表面粗糙度创造了条件。从30年代起，已对表面粗糙度定量评定参数进行了研究，如美国的Abbott就提出了用距表面轮廓峰顶的深度和支承长度率曲线来表征表面粗糙度。1936年出版了Schmaltz论述表面粗糙度的专著，对表面粗糙度的评定参数和数值的标准化提出了建议。但粗糙度评定参数及其数值的使用，真正成为一个被广泛接受的标准还是从40年代各国相应的国家标准发布以后开始的。 首先是美国在1940年发布了ASA B46.1国家标准，之后又经过
几次修订，成为现行标准ANSI/ASME B46.1-1988《表面结构表面粗糙度、表面波纹度和加工纹理》，该标准采用中线制，并将R a作为主参数；接着前苏联在1945年发布了ΓOCT2789-1945《表面光洁度、表面微观几何形状、分级和表示法》国家标准，而后经过了3次修订成为ΓOCT2789-1973《表面粗糙度参数和特征》，该标准也采用中线制，并规定了包括轮廓均方根偏差(即现在的R q)在内的6个评定参数及其相应的参数值。另外，其它工业发达国家的标准大多是在50年代制定的，如联邦德国在1952年2月发布了DIN4760和DIN4762有关表面粗糙度的评定参数和术语等方面的标准等。 以上各国的国家标准中都采用了中线制作为表面粗糙度参数的计算制，具体参数千差万别，但其定义的主要参数依然是R a(或R q)，这也是国际间交流使用最广泛的一个参数。 2.2 表面粗糙度标准中的基本参数定义 随着工业的发展和对外开放与技术合作的需要，我国对表面粗糙度的研究和标准化愈来愈被科技和工业界所重视，为迅速改变国内表面粗糙度方面的术语和概念不统一的局面，并达到与国际统一的作用，我国等效采用国际标准化组织(ISO)有关的国际标准制订了GB3505-1983《表面粗糙度术语表面及其参数》。GB3505专门对有关表面粗糙度的表面及其参数等术语作了规定，其中有三个部分共27个参数术语： a.与微观不平度高度特性有关的表面粗糙度参数术语。其中定
表面粗糙度试验及其测量方法
表面粗糙度 表面粗糙度(surface roughness)是指加工表面具有的较小间距和微小峰谷的不平度。其两波峰或两波谷之间的距离（波距）很小（在1mm以下），它属于微观几何形状误差。表面粗糙度越小，则表面越光滑。 高度特征参数 ?轮廓算术平均偏差R a：在取样长度（lr）内轮廓偏距绝对值的算 术平均值。在实际测量中，测量点的数目越多，Ra越准确。 ?轮廓最大高度R z：轮廓峰顶线和谷底线之间的距离。 在幅度参数常用范围内优先选用Ra 。在2006年以前国家标准中还有一个评定参数为“微观不平度十点高度”用Rz表示，轮廓最大高度用Ry表示，在2006年以后国家标准中取消了微观不平度十点高度，采用Rz表示轮廓最大高度。间距特征参数 用轮廓单元的平均宽度 Rsm 表示。在取样长度内，轮廓微观不平度间距的平均值。微观不平度间距是指轮廓峰和相邻的轮廓谷在中线上的一段长度。 形状特征参数 用轮廓支承长度率Rmr(c) 表示，是轮廓支撑长度与取样长度的比值。轮廓支承长度是取样长度内，平行于中线且与轮廓峰顶线相距为c的直线与轮廓相截所得到的各段截线长度之和。 表面粗糙度符号：
表面粗糙度
0.025～6.3微米的表面粗糙度。 光切法 双管显微镜测量表面粗糙度，可用作Ry与Rz参数评定，测量范围0.5~50。 干涉法 利用光波干涉原理(见平晶、激光测长技术)将被测表面的形状误差以干涉条纹图形显示出来，并利用放大倍数高（可达500倍）的显微镜将这些干涉条纹的微观部分放大后进行测量，以得出被测表面粗糙度。应用此法的表面粗糙度测量工具称为干涉显微镜。这种方法适用于测量Rz和Ry为0.025～0.8微米的表面粗糙度。
表面粗糙度的测量方法
表面粗糙度的测量方法 众所周知，表面粗糙度表征了机械零件表面的微观几何形状误差。对粗糙度的评定，主要分为定性和定量两种评定方法，所谓定性评定就是将待测表面和已知的表面粗糙度比较样块相互比较，通过目测或者借助于显微镜来判别其等级；而定量评定则是通过某些测量方法和相应的仪器，测出被测表面的粗糙度的主要参数，这些参数是Ra，Rq，Rz，Ry ； 他们代表的意义是：Ra 是轮廓的算术平均偏差，即在取样长度内被测轮廓偏距绝对值之和的算术平均值。 Rq 是轮廓的均方根偏差：在取样长度内轮廓偏距的均方根值。 Rz 是微观不平度的10点高度：在取样长度内5个最大的轮廓峰高与5个最大的轮廓谷深的平均值之和。 Ry 是轮廓的最大高度：在取样长度内轮廓的峰顶线与轮廓谷底线中线的最大距离。 目前常用的表面粗糙度测量方法主要有样板比较法，光切法，干涉法，触针法等。 1. 比较法它是在工厂里常用的方法，用眼睛或放大镜，对被测表面与粗糙度样板比较，或用手摸靠感觉来判断表面粗糙度的情况；这种方法不够准确，凭经验因素较大，只能对粗糙度参数值较大情况，给个大概范围的判断。 2. 光切法它是利用光切原理来测量表面粗糙度的方法。在实验室中用光切显微镜或者双管显微镜就可实现测量，它的测量准确度较高，但它是与对Rz，Ry 以及较为规则的表面测量，不适用于对测量粗糙度较高的表面及不规则表面的测量。 3. 干涉法它是利用光学干涉原理测量表面粗糙度的一种方法。这种方法要找出干涉条纹，找出相邻干涉带距离和干涉带的弯曲高度，就可测出微观不平度的实际高度；这种方法调整仪器比较麻烦，不太方便，其准确度和光切显微镜差不多；
4. 触针法它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滑过测量表面粗糙度的测量方法。采用这种方法的仪器最广泛的就是电动轮廓仪，它的特点是：显示数值直观，可测量许多形状的被测表面，如轴类，孔类，锥体，球类，沟槽类工件，测量时间少，方便快捷。 它可分为便携式和台式电动轮廓仪，便携式仪器可在现场进行测量，携带方便；带记录仪的电动轮廓仪，可绘制出表面的轮廓曲线，带微机的轮廓仪可显示轮廓的形状情况，并有打印机打印出数据和表面的轮廓线，便于分析和比较。它的测量范围较大：Ra 值一般在0.02—50μm 。 这里我们对电动轮廓仪的原理和仪器常见的故障排除方法进行讨论； 电动轮廓仪的工作原理采用的是触针法。仪器利用驱动箱拖动电感传感器在工件表面上以一定的速度滑行，电感传感器触针随同被测表面轮廓的峰谷起伏，产生上下位移，这个线值位移量引起传感器内测量桥路两臂中电感量的变化，从而使得电桥输出与触针位移成比例的条幅信号，这个微弱的电信号经过电子装置放大整流后，成了代表工件截面轮廓的信号。 将它输入记录仪，就得到了截面轮廓的放大图；或者把信号通过适当的环节进行滤波和计算后，由电表直接读出Ra 参数评定的表面粗糙度的值。 电动轮廓仪由底座，驱动箱，传感器，控制器，放大器或电子装置，记录仪等附件组成。 使用电动轮廓仪测量前，要对仪器预热，对一般测量件，预热5分钟左右；对精密件，预热约20-30分钟。对于不同形状的工件表面，选用不同的测量附件，例如对平和外圆柱表面，采用基本传感器，控制器，V型块和合适的滑块，并选好合适的行程长度，截止转换开关位置等。对于阶梯表面的测量，选用凹坑传感器；滑块选用凹坑专用滑块；对于曲轴表面的测量，选用传感器和控制器是基本的；滑块用直角附件中的专用滑块；这里不一一列举了。 在掌握了它的测量方法的同时，对该仪器设备的维护也是非常重要的，对底座上的立柱位置，驱动箱，传感器，控制器，放大器电子装置的相关位置定期检查，对仪器出现的常见故障也能够排除；常见的故障如下：
简明指导--用光切显微镜测量表面粗糙度
实验 用光切显微镜测量表面粗糙度 一、 目的与要求 1、学习光切显微镜测量表面粗糙度的原理和方法； 2、了解微观不平度十点高度Rz 的实际含义。 二、 测量原理 光切显微镜是利用光切法来测量表面粗糙度的，其原理如图3-1所示。由光源发出的光经过聚光镜2，穿过狭缝3形成带状光束。光束再经物镜4以45度角射向工件5，在凹凸不平的表面上呈现出曲折光带，再以45度角反射，经物镜6到达分划板7上。从目镜看到的曲折亮带，有两个边界，光带影像边界的曲折程度表示影像的峰谷高度h ?。h ?与表面凸起的实际高度h 之间的关系为 式中，M 为物镜6的放大倍数。 在目镜视场里，高度h ?是沿45度方向测量的，若在目镜测微器7的读数值为H ，则h ?与H 的关系为 h ?=Hcos45?,将前后两式代入可得，M H M H h 2245 cos 0 = = ，令 E M =21，则 H E h ?=。系数E 作为目镜测微器装在光切显微镜上使用时的分度值。E 值与物镜 的放大倍数M 有关，一般它已由仪器说明书给定。
三、测量仪器光切显微镜 １、基座，２、立柱，３、横臂，４、手轮，５、横臂紧固螺丝，６、微调手轮，７、手柄，８、照明灯，９、插座，１０、摄影装置，１１、测微目镜，１２、物镜组，１３、快门线，１４、百分尺，１５、工作台紧固螺丝，１６、壳体，１７、V型块，１８、座标工作台。１９、测微目镜紧固螺丝，２０、摄影选择旋钮，２１、对焦辅助旋钮 四、测量步骤 １、按工作粗糙度的估计值，选择适当放大倍数的物镜并装在仪器上； ２、将被测工作置于工作台上； ３、通过变压器接通电源； ４、调整仪器，其步骤如下： （１）松开横臂紧固螺丝５，转动横臂３及手轮４，使镜头对准被测量表面上方，然后锁紧横臂紧固螺丝５； （２）调节微调手轮６，上下移动壳体１６，使目镜视场中出现切削痕纹； （３）转动工作台，使加工痕纹与投射在工作表面上的光带垂直，然后交错调整微调手轮６、对焦辅助旋钮２１，直到获得最清晰光带为止； （４）松开测微目镜紧固螺丝１９，转动目镜，使目镜中的十字线的水平线与光带大致平行。 ５、转动目镜测微计，使十字线的水平线分别与光带上边缘的五个峰顶和五个谷底相切。
表面粗糙度的现状及发展
表面粗糙度的现状及发展 [摘要]讨论了表面粗糙度测量和表征中，一些人们感兴趣的有待解决的问题，如：基准、滤波、 校准样块，评定软件和表征参数等。认为在3D表面分析中应采用数字滤波，以保留数据的完整性；辨析了现存测量仪器和方法的范围——分辨力空间图中的缺口；介绍了校准样块的制备和测量；同时指出当前评定软件缺乏一致性和标准性，建议设计“软件量规”。最后指出了表面特征分析的发展趋势。 关键词：表面粗糙度测量表征现状 表面特征是控制机械零件表面质量的主要内容，而表面粗糙度是表面特征的重要技术指标之一。从近年来国内外发表的有关粗糙度方面的论文来看，数量成指数地增加。这表明表面粗糙度测量和表征技术的研究一直处于上升趋势，一方面是由于商用仪器（如：STM、AFM 和光学扫描干涉仪等）的发展以及计算机运算能力、控制技术的提高；另一方面是由于尖端技术、国防工业和精密工程等对零件的表质量提出了越来越高的要求。 表面粗糙度（GB3505-83）是指加工表面上具有较小间距和峰谷所组成的微观几何形状特性。它主要是由所采用的加工方法形成的，如在切削过程中工件加工表面上刀具痕迹以及切削撕裂时的材料塑性变形等。以前关于粗糙度的表征参数都是在某一法向截面所截得的轮廓线上进行评定，只反映高度和横向距离之间的关系，属于“二维”评定。当表面粗糙度在一小面积区域内评定时，还有纵向距离关系，这就属于“三维”评定。近年来研制了许多三维表面微观形貌测量仪，才使得在局部表面上三维评定表面粗糙度成为可行，而且国际上方兴未艾。本文对目前表面粗糙度测量和表征中，人们普遍感兴趣的几个问题作一简单的表述，而且所用术语、方法主要侧重于三维表面粗糙度q 当然有些在二维中也可直接使用。 1基准 1.1基准表面 国家标准（GB3505-83）和国际标准（ISO4287:1996）中均给出了“实际表面”和“几何表面”的定，并认为实际表面是物体与周围介质（通常为空气）分隔的表面。评定实际表面的表面粗糙度参数需要有个基准面，因为实际表面本身是被量的对象，它不能作为基准面；而几何表面是个理想表面，它的具体位置也不清楚，所以要用某个给定面来体现基准面。作为基准面的给定面，它具有几何表面的形状，其方位和实际表面在空间总的走向一致。 基准面的产生方式不同，对表面粗糙度参数的评定影响很大。一般地，基准平面的形成可采用：算术平均中心面、包络平面、最小二乘、最小区域参考基准等方式[1]。而基准曲面可采用：最小二乘二次多项式表面和最小二乘部分圆柱算法确定[1]。 GB3505-83中规定，二维表面分析采用中线制，中线可采用算术平均中线或最小二乘中线两种算法。对于三维表面形貌的评定基准目前尚未形成统一的标准。 1.2滤波 表面特征包括表面粗糙度、表面波纹度和表面几何形状等。这三种特性绝非独立存在。为了提取准确定义的表面粗糙度信息，通常需要采用“滤波”的方式，如机械滤波、电子和数字滤波技术等。 三维表面粗糙度的分析是在一个区域内进行，所以要求采用数字滤波的形式，以保证数据的完整性。为了不改变表面的“形状”，滤波器必须是线性的或零相位的同时要求光滑的截止转换，以避免边缘衰减。常用的数字滤波器为：区域滤波器和高斯滤波器，均是可分离的和对称的。然而当表面具有偏斜的幅度分布时，高斯滤波器的效果并不理想，在ISO13565中推荐采用双级滤波。 许多情况下，提取特征信号的滤波和产生评定基准，是结合在一起考虑的。 1.3校准样块 随着超光滑表面的粗糙度数值接近纳米级甚至埃级，不同测量方法的测量结果不一致性
实验三 表面粗糙度的测量
实验三表面粗糙度的测量 一．实验目的 1．学习用针描法测量表面粗糙度的原理和方法。 2．了解2205型表面粗糙度测量仪的组成及性能。 二．实验原理 针描法是用测针直接在被测表面划过从而测出工件的表面粗糙度的方法。 测量工件表面粗糙度时，搭在工件表面的传感器探出的极其尖锐的棱锥形金刚石测针沿被测表面滑行，由于被测表面的轮廓峰谷起伏，引起测针的上下位移，从而使线圈的电感量发生变化，经过放大及电平转换后进入数据采集系统，计算机自动地将采集的数据进行数字滤波和计算，并将测量结果及图形在显示器上显示或打印输出。其特点是：测量迅速方便，测值精确度高，自动化程度高。 三．实验内容 用针描法测量工件的表面粗糙度。 四．实验仪器 实验仪器为2205型表面粗糙度测量仪，该仪器由传感器、驱动箱、电箱、底座、计算机及打印机组成，能测量26个表面粗糙度参数，测量范围：0.001 ~ 50μm，示数误差：Ra、Ry、Rz＜5%。 五．实验步骤 1．使用前的准备和检查 选用与被测表面相适合的传感器并可靠地安装在驱动箱上；检查接线是否正确，然后接通电源，顺序是：电箱、计算机。 注意：通电时绝对禁止拔插电缆！ 2．在Win98启动完成后，双击名为“2205”的图标，运行表面粗糙度测量软件，进入“表面粗糙度测量系统主屏幕”界面，分别输入“编号”、“工件名、“操作员” 等基本属性。
3．将被测工件轻放在工作台上的定位块上，仔细调整升降手轮,使传感器上的测针与被测表面接触，直到使电箱前面板中部的测针位移指示器指示处于两个红带之间（最好在中间的黄灯附近）。 4．将传感器向上抬离被测工件，同时将驱动箱上的启动手柄向左扳到“返回”位置，然后再把启动手柄向右扳到“启动”位置。 5．单击“测量”按钮，显示“测量主程序”窗口，单击“启动测量”按钮，系统开始测量：屏幕上端的窗口显示被测对象的表面轮廓，并自动计算所有的表面粗糙度 参数显示在“测量参数显示栏中”。 6．单击 “打 印” 按 钮， 显示 “打 印程 序”
实验三 表面粗糙度测量实验
实验三表面粗糙度测量实验 一、实验目的 1.了解JB-1C型粗糙度测量仪测量表面粗糙度的原理和方法。 2.加深对粗糙度评定参数R a、R y、R max、R t、R zd、R z、R3z、R p、S m、S、T p的理解。 二、实验内容 用JB-1C型粗糙度测量仪测量表面粗糙度的R a、R y、R max、R t、R zd、R z、R3z、R p、S m、S、T p值。 三、实验设备 JB-1C型粗糙度测量仪。 四、实验原理 1大理石座2升降装置3升降手轮4传感装置5传感器6连接电缆7电器箱8可调节工 作台9电源线10支撑架 JB-1C粗糙度测量仪属于接触式的粗糙度测量，它属于感应式位移传感的原理。在这个系统里，一个金刚石触针被固定在一移动极板上（铁氧体极板），在被测表面上移动。在零位状态时，这些极板离开定位于传感器外壳上的两个线圈，有一定的距离，且有一高频的震荡信号在这两个线圈内流动。如果铁氧体极板与线圈间的距离改变了（由于传感器的金刚石触针在一粗糙表面移动），线圈的电感发生变化，而测量仪的微机系统，则对此的变化，进行采集、数据转移处理后，在液晶屏上显示出被测物表面的粗糙度参数。 本设备测量的粗糙度参数说明如下： 1.取样长度（截止波长）λc：它是用来判断具有表面粗糙度特征的一段基准线长度，在轮廓的走向上量取。本测量仪分为λc=0.25mm、0.8mm、 2.8mm三档。2.平定长度（测量长度）L n：它是测量过程中有效的行程长度，一般取样长λc 的3至7倍。
3.算术平均粗糙度值R a ：它是取样长度λc 内轮廓偏距绝对值的算术平均值。 c a dx x Y R λ?= 1 )( 4.轮廓最大高度R y ：它是在取样长度λc 内轮廓峰顶线和谷底线之间的距离。分别用R max 、R t 表示。 5.平均峰谷高度R zd ：在已滤波的轮廓上，五个等量相邻的单元测量长度中单个高度的算术平均值。 6.十点高度R z ：在测量长度（评定长度）内，五个最高的轮廓峰值和轮廓谷值的绝对高度的平均值之和。 5 5 1 5 1 ∑∑==+= i i Vi pi z Y Y R 7.平均的中等峰谷高度R 3z ：五个相邻的单元测量长度上，各个中等的峰到谷高度的平均值。 8.中线以上最大峰高R p ：在测量长度L n 内最高峰到中线之间的距离。 9.轮廓微观不平度的平均间距S m ：在取样长度轮廓不平度的间距的平均值。
测量表面粗糙度的方法
OU1300 测量表面粗糙度的方法 使用说明书
一、概述 OU1300型表面粗糙度测量仪是适合于生产现场环境和移动测量需要的一种手持式仪器，可测量多种机加工零件的表面粗糙度，可根据选定的测量条件计算相应的参数，并在显示器上显示出全部测量参数和轮廓图形。该仪器它操作简便，功能全面，测量快捷，精度稳定，携带方便，能测量最新国际标准的主要参数，本仪器全面严格执行了国际标准。测量参数符合国际标准并兼容美国、德国、日本、英国等国家的标准。适用于车间检定站、实验室、计量室等环境的检测。 1.1 主要特点 ●机电一体化设计，体积小，重量轻，使用方便； ●采用 DSP 芯片进行控制和数据处理，速度快，功耗低； ●大量程，多参数 Ra,Rz,Rq,Rt。 ●高端机器增加 Rp,Rv,R3z,R3y,RzJIS,Rsk,Rku,Rsm,Rmr 等参数； ●128×64 OLED 点阵显示器，数字/图形显示；高亮无视角； ●显示信息丰富、直观、可显示全部参数及图形； ●兼容 ISO、DIN、ANSI、JIS 多个国家标准； ●内置锂离子充电电池及充电控制电路，容量高、无记忆效应； ●有剩余电量指示图标，提示用户及时充电； ●可显示充电过程指示，操作者可随时了解充电程度 ●连续工作时间大于 20 小时 ●超大容量数据存储，可存储 100 组原始数据及波形。 ●实时时钟设置及显示，方便数据记录及存储。 ●具有自动休眠、自动关机等节电功能 ●可靠防电机走死电路及软件设计 - 1 -
●显示测量信息、菜单提示信息、错误信息及开关机等各种提示说明信息； ●全金属壳体设计，坚固、小巧、便携、可靠性高。 ●中/英文语言选择； ●可连接电脑和打印机； ●可打印全部参数或打印用户设定的任意参数。 ●可选配曲面传感器、小孔传感器、测量平台、传感器护套、 接长杆等附件。 1.2 测量原理 本仪器在测量工件表面粗糙度时，先将传感器搭放在工件被测表面上，然后启动仪器进行测量，由仪器内部的精密驱动机构带动传感器沿被测表面做等速直线滑行，传感器通过内置的锐利触针感受被测表面的粗糙度，此时工件被测表面的粗糙度会引起触针产生位移，该位移使传感器电感线圈的电感量发生变化，从而在相敏检波器的输出端产生与被测表面粗糙度成比例的模拟信号，该信号经过放大及电平转换之后进入数据采集系统，DSP 芯片对采集的数据进行数字滤波和参数计算，测量结果在显示器上给出，也可在打印机上输出，还可以与PC 机进行通讯。 1.3 仪器各部分名称 传感器 - 2 -
表面粗糙度测量方法
表面粗糙度测量方法 比较法将表面粗糙度比较样块，根据视觉和触觉与被测表面比较，判断被测表面粗糙度相当于那一数值，或测量其反射光强变化来评定表面粗糙度(见激光测长技术)。样块是一套具有平面或圆柱表面的金属块，表面经磨、车、镗、铣、刨等切削加工，电铸或其他铸造工艺等加工而具有不同的表面粗糙度。有 时可直接从工件中选出样品经过测量并评定合格后作为样块。利用样块根据视 觉和触觉评定表面粗糙度的方法虽然简便，但会受到主观因素影响，常不能得 出正确的表面粗糙度数值。触针法利用针尖曲率半径为 2 微米左右的金刚石触针沿被测表面缓慢滑行，金刚石触针的上下位移量由电学式长度传感器转换 为电信号，经放大、滤波、计算后由显示仪表指示出表面粗糙度数值，也可用 记录器记录被测截面轮廓曲线。一般将仅能显示表面粗糙度数值的测量工具称 为表面粗糙度测量仪，同时能记录表面轮廓曲线的称为表面粗糙度轮廓仪（简 称轮廓仪），这两种测量工具都有电子计算电路或电子计算机，它能自动计算 出轮廓算术平均偏差Rα，微观不平度十点高度RZ，轮廓最大高度Ry 和其他 多种评定参数，测量效率高，适用于测量Rα为0.025～6.3 微米的表面粗糙度。光切法光线通过狭缝后形成的光带投射到被测表面上，以它与被测表面的交线所形成的轮廓曲线来测量表面粗糙度。由光源射出的光经聚光镜、狭缝、物 镜1 后，以45°的倾斜角将狭缝投影到被测表面，形成被测表面的截面轮廓图形，然后通过物镜 2 将此图形放大后投射到分划板上。利用测微目镜和读数鼓轮，先读出h 值，计算后得到H 值。应用此法的表面粗糙度测量工具称为光切显微镜。它适用于测量RZ 和Ry 为0.8～100 微米的表面粗糙度，需要人工取点，测量效率低。干涉法利用光波干涉原理(见平晶、激光测长技术)将被测表面的形状误差以干涉条纹图形显示出来，并利用放大倍数高（可达500
实验用双管显微镜测量表面粗糙度
实验二 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. 加深对粗糙度评定参数轮廓最大高度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、测量原理及计量器具说明 参看图1，轮廓最大高度Rz 是指在取样长度lr 内，在一个取样长度范围内，最大轮廓 峰高Rp 与最大轮廓谷深Rv 之和称之为轮廓最大高度 。即 Rz = Rp + Rv 图1 图2 双管显微镜能测量80~1μm 的粗糙度，用参数Rz 来评定。双管显微镜的外形如图2 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3所示。被测表面为P 1、P 2阶梯表 面，当一平行光束从450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 2两段光带的放大象1 S ′和2S ′。同样，S 1和S 2之间距离h 也被放大为1 S ′和2S ′之间的距离1h ′。通过测量和计算，可求得被测表面的不平度高度 h 。 图4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 450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， 经物镜5成象在目镜分划板上，通过目镜可观察到凹凸不平的光带（图5 b ）。光带边缘即工 件表面上被照亮了的h 1的放大轮廓象为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 1：1h ＝1h cos450＝N h ′1cos450，式中 N —物镜放大倍数。 图 3 图 4
表面粗糙度怎么测量 测量表面粗糙度的方法 详解
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表面粗糙度怎么测量_ 测量表面粗糙度的方法 内容来源网络，由深圳机械展收集整理！ 表面粗糙度的检测,我们常用的有以下几中方法 1.显微镜比较法,； 将被测表面与表面粗糙度比较样块靠近在一起，用比较显微镜观察两者被放大的表面，以样块工作面上的粗糙度为标准，观察比较被测表面是否达到相应样块的表面粗糙度；从而判定被测表面粗糙度是否符合规定。此方法不能测出粗糙度参数值 2.光切显微镜测量法，Rz：～100； 光切显微镜(双管显微镜)是利用光切原理测量表面粗糙度的方法。从目镜观察表面粗糙度轮廓图像，用测微装置测量Rz值和Ry值。也可通过测量描绘出轮廓图像，再计算Ra值，因其方法较繁而不常用。必要时可将粗糙度轮廓图像拍照下来评定。光切显微镜适用于计量室 3.样块比较法,直接目测：；用放大镜：～； 以表面粗糙度比较样块工作面上的粗糙度为标准，用视觉法或触觉法与被测表面进行比较，以判定被测表面是否符合规定 用样块进行比较检验时，样块和被测表面的材质、加工方法应尽可能一致； 样块比较法简单易行，适合在生产现场使用 4.电动轮廓仪比较法，Ra：～；Rz：～25； 电动轮廓仪系触针式仪器。测量时仪器触针尖端在被测表面上垂直于加工纹理方向的截面上，做水平移动测量，从指示仪表直接得出一个测量行程Ra值。这是Ra值测量常
用的方法。或者用仪器的记录装置，描绘粗糙度轮廓曲线的放大图，再计算Ra或Rz 值。此类仪器适用在计量室。但便携式电动轮廓仪可在生产现场使用 5干涉显微镜测量法，Rz：.032～； 涉显微镜是利用光波干涉原理，以光波波长为基准来测量表面粗糙度的。被测表面有一定的粗糙度就呈现出凸凹不平的峰谷状干涉条纹，通过目镜观察、利用测微装置测量这些干涉条纹的数目和峰谷的弯曲程度，即可计算出表面粗糙度的Ra值。必要时还可将干涉条纹的峰谷拍照下来评定。干涉法适用于精密加工的表面粗糙度测量。适合在计量室使用 而在现场工作中,我们用的多的是:样块比较法和电动轮廓检测法,样块比较法要求对粗糙度的敏感要求比较高,有些老师傅还是可以做到的,毕竟是凭经验和感觉去比较的,而电动轮廓检测法是靠仪器测量,这样测量出来的准确度就大大提高了,所以说,我们建议用电动轮廓检测法. 用什么方法去检测 1．比较法：将被测表面和表面粗糙度样板直接进行比较，多用于车间，评定表面粗糙度值较大的工件。 2．光切法：是应用光切原理来测量表面粗糙度的一种测量方法。常用仪器——光切显微镜，（双管显微镜）。该仪器适用于车.铣.刨等加工方法获得的金属平面。或外圆表面。主要测量Rz值，测量范围为~60μm。 3、干涉法：是利用光波干涉原理测量表面粗糙度的一种测量方法。常用仪器是干涉显微镜。主要用于测量Rz值。测量范围为~μm。一般用于测量表面粗糙度要求高的表面。
零件表面粗糙度和轮廓测量及分析
零件表面粗糙度和轮廓测量及分析 一、实验目的 了解零件表面形貌的概念； 掌握粗糙度标准样板（比较法）和粗糙轮廓仪（针描法）测量表面粗糙度； 掌握粗糙轮廓仪测量零件形状误差； 二、实验装置 1．表面粗糙度比较样块； 2．零件样品若干； 3．霍梅尔T8000粗糙轮廓仪(精度0.03μm)。 三、实验原理 （一）概述 被加工零件表面的形状是复杂的，一般包括表面粗糙度、表面波纹度和形状误差，可以按波距（波形起伏间距）λ来划分： 波距λ＜1mm属于表面粗糙度 波距λ在1~10mm属于表面波纹度 波距λ＞10mm属于形状误差
粗糙度——反映零件微观几何形状特性。主要由加工工艺因素产生。这些微观不平度包括横向进给的痕迹和刀具、砂轮或其它与加工有关因素的痕边。 波纹度——由于机床——刀具——工件系统的强迫振动、刀具进给的不规则和回转质量的不平衡等原因，在零件表面留下波距较大且具有较强周期性的误差。 形状误差——在加工过程中，由于刀具导轨倾斜等原因造成的宏观的误差。 （二） T8000粗糙轮廓仪的介绍 霍梅尔T8000粗糙轮廓仪是专门用来检测零件的表面粗糙度、表面轮廓的精密计量仪器。包括粗糙度测量系统、直接轮廓测量系统和形状测量系统。它可以测量和评估粗糙度和直接轮廓参数，还可以测量角度、圆弧半径、相互位置等形状参数。它采用触针与被测零件直接接触的方式来测定表面粗糙度和表面轮廓，通过传感器和专用软件定量地测量零件表面的几何形状，计算各种所需参数，按需要显示、存储、打印数据和图像。 粗糙轮廓仪见下图所示由主机、电脑、电气控制箱、打印机组成，其中主机包括大理石平台、立柱升降系统、驱动器、传感器。驱动器可随升降套在立柱上垂直移动，万能工作台置于大理石平台上，可前后左右移动，粗糙度传感器和轮廓传感器可水平左右移动。