用峰结构函数表征磨损表面形貌的变化过程.PDF

第 18 卷　第 1 期 摩 擦 学 学 报 18, 　 1 V o l N o 1998 年 3 月 TR IBOL O GY M arch 1998 ( ) 研究论文 53～ 59 用峰结构函数表征磨损表面形貌的变化过程 徐　雁　齐毓霖 ( 哈尔滨工业大学　哈尔滨　15000 1) 摘要　利用复位测量技术对工件在磨损过程中进行跟踪复位测量, 精确地测定出工件线磨损量 的变化, 并且作出了结构函数的变化曲线. 大量的实验数据证明, 用峰结构函数表征磨损表面形 貌的变化过程, 比目前所用其它各种参数更有效、更准确, 而且即使不用复位测量方法, 峰结构 函数也能够准确地表征磨损状态, 故其对于润滑剂研究、材料研究和工艺学研究等都具有比较 好的实用意义. 关键词　线磨损量　复位测量　峰结构函数　磨损表面形貌 分类号　TH 117. 1 对于磨削加工后的工件表面, 可以近似地视之为高斯型平稳随机过程. 许多年来, 对于 用自相关函数表达轮廓的基本特性, 人们已经进行了大量的探讨, 但在实际应用中却还有不 少问题, 而从纯数学出发进行的研究又往往与工程实际要求相脱离. 因此, 作者采用峰结构 函数对磨损表面进行了评定. 大量的实验结果证明这种方法比较理想. 结构函数的定义为 S ( ) ( ) ( ) 2 . = E z x - z x + ( ) ( ) ( ) 式中: z x 为表面轮廓信号, E { }表示期望值, 即z x - z x + 的均值, 将其展开可得 ( ) 2 ( ) 2 ( ) ( ) ( ) S = E z x + E z x + - 2E z x z x + . 其中, 乘积项表示 自相关函数R ( ) , 可见结构函数包含了自相关函数的所有信息, 在零点 2 2 取值与轮廓中线无关, 它的渐近线逼近 2 , 为轮廓样本方差, 与高度特性有关, 它相当于 ( ) 将R 倒置再乘以2, 直观地表达了轮廓的周期成分和随机成分, 可以定性和定量地描述 表面轮廓所发生的变化. 试验证明, 在正常磨损过程中, 表面轮廓的急剧变化主要发生在峰 顶部分. 因此, 如果将轮廓沿滤波平均中线分成上、下两部分, 则中线以上部分所得结构函数 为峰结构函数, 中线以下部分所得结构函数为谷结构函数. 1　试验部分 测量分析系统主要由英国R TH 公司生产的T a ly su rf6型表面测量仪和美国H P 公司 生产的3562 双通道动态信号分析仪组成. 在保证传感器运行速度稳定和直线运动精度的 A ( ) 前提下, 采用三球法将试件在工作台上精确定位 见图1所示 , 以便在试验过程中对试件重 复取放时能够确保可靠的空间复位测量精度. 模拟信号取 自T a ly su rf6型表面测量仪的放 大器输出端, 而滤波、采样和 转换均由3562 双通道动态信号分析仪完成. 采样间隔