第5章表面结构参数及其检测讲述.ppt

* 1.比较法 将被测表面对照粗糙度样板，用肉眼判断或借助于放大镜、比较显微镜进行比较；也可用手摸，指甲划动的感觉来判断被加工表面的粗糙度。 粗糙度样板的材料、形状及工艺尽可能与工件相同。 一般用于粗糙度参数较大的近似评定。 比较法是车间常用的方法。 * 光切原理 光切（双管）显微镜 2.光切法 在照明管中，由光源1发出的光线经过聚光镜2、窄缝3和透镜4，以45o角的方向投射到被测量表面上，形成窄细光带。光带边缘的形状即为光束与被测量表面相交的曲线，也就是在45o角的方向上被测量表面形状。此轮廓曲线经反射后通过观测管（装有透镜5和目镜6）进行观察。将观测结果经过换算处理后可得到被测量表面的粗糙度参数值。 照明管 观察管 * 双管显微镜的测量范围：0.5-60微米 双管显微镜主要用于车、铣、刨或其他类似加工的金属零件的平面和外圆表面。 2.光切法 * 干涉法利用光波干涉原理来测量表面粗糙度。测量仪器是干涉显微镜。 仪器的测量范围：1-0.03微米，主要用于测量表面粗糙度要求较高的零件表面。 3.干涉法 * 触针式表面粗糙度测量仪由传感器、驱动箱、指示表、记录器和工作台等主要部件组成。 测量范围通常为0.025-5微米的Ra值。 触针法 * 优点 可以直接测量某些难以测量的零件表面（如孔、槽）的粗糙度； 可以直接测出 Ra等评定参数； 可以给出被测表面的轮廓图形； 使用简便，测量效率高。 缺点 受除针圆弧半径（可小到1-2微米）的限制，难以探测到表面实际轮廓的谷底，影响测量精度； 被测表面可能被触针划伤。 触针法 * 在实际测量中，会遇到有些表面不便于采用上述方法直接测量，如深孔、盲孔、凹槽、内螺纹及大型横梁等。 采用印模法将被测表面的轮廓复制成模，再使用非接触测量方法测量印模，从而间接评定被测表面的粗糙度。 由于印模材料不可能填充满谷底，其测量值略有缩小，可加以修正。 印模法 * 光触针测量法是利用半导体激光生成装置生成集束成点的激光束，一边对被测表面照射，一边对其进行扫描，再对收集到的数据进行处理后可直接获得被测工件的截面形状和相关数据。 非常适合高倍率测量，具有测量范围大和高速响应的性能 。 可以用于三维测量，很适合推广到加工过程的在线测量中去。 光触针法 * 利用量子力学的隧道效应，通过隧道电流的变化来测量被测物表面的凹凸情况。 具有极高的分辨率，垂直方向可达0.001nm；横向可达0.01nm，精密到可以用于微细形状测量和分子结构的表面研究。 对环境要求极高，少量尘埃即可影响测量结果。 扫描隧道显微镜测量法 * 测量表面粗糙度参数值时，应注意不要将零件的表面缺陷（如气孔、划痕和沟槽等）包括进去。 当图样上注明了表面粗糙度参数值的测量方向时，应按规定方向测量。 若没有指定测量方向，工件的安放应使其测量截面与得到粗糙度幅度参数（Ra、 Rz）最大值的测量方向一致，该方向垂直于被测表面的加工纹理。 对无方向性的表面，测量截面的方向可以是任意的。 注意事项 * 5.4 三维表面形貌评定与测量 实验表明，在同一表面对来自不同轮廓的参数测量，其差异可能达50%。 只有当表面满足各向同性和均一性时，在任何位置和方向的轮廓才能表示表面。另一种情形也可以用轮廓近似表示表面，即当表面在一个方向上具有普遍的和确定性纹理时，测量轮廓应在垂直于纹理方向上进行。在机械工业中上述现象相当频繁，这也是二维表征的理论基础。 然而，从目前计算机技术、测量技术和超精密加工技术的发展看，对于大多数工程表面，要想准确、合理地反映表面形貌，应在三维范围内评定。 * 三维粗糙度参数目前仍处于研究探讨阶段，尚未有正式的国家或国际标准，但已经大量地出现在论文文献中。 一个参数代表一个特征，它可以被测量和定量表示。在许多情况下引进参数是为了获得复杂现实的综合信息。 表面通常是一个复杂的实体，不可能仅用一个或几个参数完全描述其特性，这从而导致了表征表面时参数的不断增加，即所谓的“参数爆炸”。 为有效解决表面参数表征问题，1998年欧共体资助的大型表面计量研究项目开发定义了一套基本的三维表面粗糙度标准参数(14+3)体系。 * 该体系将基本参数分为四种：幅度参数,空间参数,综合参数和功能参数。幅度参数是在二维参数基础上的扩展，考虑了表面高度的统计特性、极值特性和高度分布的形状,包括四个参数。 1.表面形貌的均方根偏差 Sq Sq是一个统计幅度参数，定义为在采样区域内，表面粗糙度偏离参考基准的均方根值。 式中 为残存面积，M、N为在采样区域内x和y向的离散点个数。 * 2.表面十点高度Sz Sz为在采样区域内，5个最高顶点的高度和5个最深凹坑的深度的平均值。 式中， 和 （i=1,