互換性與測量技術(shù)粗糙度測量基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)報(bào)告..

1、i、國厶人苓華東）CHINA UNIVERSITY OF PETROLEUM互換性與測量技術(shù)基礎(chǔ)之表面粗糙度測量專業(yè)：機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化1105 班姓名：_高朋學(xué)號(hào)：_11041504_20132013 年 1212 月 1717 日2目錄互換性與測量技術(shù)基礎(chǔ)之表面粗糙度測量 .1 1一. 實(shí)驗(yàn)?zāi)康?3,3,二. 實(shí)驗(yàn)用具.3,3,三.實(shí)驗(yàn)內(nèi)容. 3 3(1)用表面粗糙度樣板確定 RaRa 值。.3 3(2)用 RM-20RM-20 袖珍式表面粗糙度儀檢測。.3 3(3)(3)用 TR220TR220 手持式粗糙度儀，測量RaRa、RyRy、RzRz。.6 6四.數(shù)據(jù)處理. 7.7.五.實(shí)

2、驗(yàn)感悟與體會(huì). 9.9.六.上網(wǎng)研究. a a七. 我的倉 U U 新.1.31.33實(shí)驗(yàn)?zāi)康? 1、掌握表面粗糙度檢測常用儀器的原理與使用方法。2 2、加深對(duì)參數(shù) RaRa、RzRz、RyRy 的理解。二實(shí)驗(yàn)用具樣板、RM-20RM-20 袖珍式表面粗糙度儀、TR220TR220 手持式粗糙度儀、信號(hào) 采集系統(tǒng)、PCPC 機(jī)三實(shí)驗(yàn)內(nèi)容(1)用表面粗糙度樣板確定 Ra 值比較法：將被測表面粗糙度樣板直接進(jìn)行比較。前提：兩者的加工方法和材料應(yīng)盡可能相同，否則將產(chǎn)生較大誤差， 用肉眼或借助于放大鏡等比較， 也可以手摸， 指甲劃動(dòng)的感覺來判斷 被測表面的粗糙度(指比較粗糙的工件)。樣板不能用手亂摸，

3、防止 生銹。這種方法一般多用于車向或評(píng)定 RaRa 值較大的工件。評(píng)定的準(zhǔn)確性很 多程度上取決于檢驗(yàn)人員的經(jīng)驗(yàn)。(2) 用 RM-20 袖珍式表面粗糙度儀檢測材料：碳化硅加工方法：電火花注意事項(xiàng)：指定樣件，指定表面才能使用該儀器，粗糙面嚴(yán)緊使用, 否則損壞一4起。RaRa 最大只能測 15um15um。圖 1I 一一起幼按鈕4 一一選擇讎 11習(xí)_液晶屏幕5一電諒 H 上選擇鍵6充電插口圖 1 1RM-20RM-20 袖珍型表面粗糙度儀RM-20RM-20 袖珍型表面粗糙度儀的使用方法：A.A.開機(jī)打開電源開關(guān)，電源接通，屏幕顯示為 0.0.B B 功能選擇如果需要選擇測量參數(shù) RzRz，將手

4、指輕觸圖一中 3 3 鍵，屏幕左上 角將會(huì)有RzRz 字樣的顯示，表明現(xiàn)在切換為測量 RzRz 模式。如果需要選擇取樣長度，將手指輕按圖一中 4 4 鍵，屏幕右方將會(huì) 有取樣長度示數(shù)的變化，再輕觸 4 4 鍵，取樣長度示數(shù)會(huì)再次發(fā)生變化， 再輕觸 4 4 鍵，屏幕將循環(huán)到最初形式。C.C. 參數(shù)選擇如果需要選擇測量參數(shù) RaRa,將手指輕觸圖 1 1 中 3 3 鍵，如果需要 選擇測量參5數(shù) RzRz,將手指輕觸圖 1 1 中 3 3 鍵，屏幕將顯示 RzRz 值，再直 接按 3 3 鍵，屏幕將回到RaRa 值。如果需要選擇取樣長度，將手指輕觸 圖 1 1 中 4 4 鍵，若此時(shí)的取樣長度為0

5、.25mm0.25mm 再次按此功能鍵，長度變 為 0.8mm,0.8mm,再一次則為 2.5mm2.5mm，然后再回至 U U0.25mm0.25mm。取樣長度的選 擇根據(jù)工件表面質(zhì)量來選取相應(yīng)的取樣長度。 各取樣長度對(duì)應(yīng)的范圍 如下：0.25mm0.25mmRaRa0.05-0.150.05-0.15 ( gm)0.8mm0.8mmRaRa0.1-2.5(0.1-2.5( m mg2.5mm2.5mmRaRa6.0-15.0(6.0-15.0( m mgD.D.啟動(dòng)、運(yùn)行和運(yùn)行結(jié)束將儀器 |對(duì)準(zhǔn)被測工件表面，用說指輕按 1 1 鍵，傳感器開始 移動(dòng)，屏幕自動(dòng)記錄表面粗糙度的數(shù)值，待傳感器返

6、回開始位置，運(yùn) 行結(jié)束，即可開始下次測量。注：運(yùn)行結(jié)束前，儀器不會(huì)響應(yīng)再次測量的命令，完整的測量結(jié) 束后，才允許進(jìn)行下次操作。E.E. 充電當(dāng)開機(jī)后或測量過程中，液晶屏出現(xiàn)閃爍現(xiàn)象，說明電池電壓低 于工作電壓下限，應(yīng)予充電。方法是：關(guān)掉電源開關(guān)，插上插頭，充 電 10-1510-15 小時(shí)，即可使用F.F. 溢出顯示在液晶屏上出現(xiàn)F F時(shí)，說明被測量工件的 RaRa 值較小，超出6了取樣范圍的測量范圍，應(yīng)依次選擇2.5-0.8-0.252.5-0.8-0.25 進(jìn)行測量，如果出 現(xiàn)倒F F,說明被測量工件的 RaRa 值較大，應(yīng)選擇 0.25-0.8-2.50.25-0.8-2.5。G.G.校

7、核儀器使用一段時(shí)間后，要求用隨機(jī)配置的樣塊進(jìn)行校對(duì)。 其值若在隨機(jī)樣塊值+-%12+-%12 內(nèi)，這可以使用，若不在，這應(yīng)該回場校。(3)用 TR220 手持式粗糙度儀，測量Ra、Ry、Rz測量原理：測量工件表面粗糙度時(shí)，將傳感器放在被測工件 表面，由儀器內(nèi)部的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)帶動(dòng)傳感器沿被測表面做等速滑行， 使傳感器通過內(nèi)置的銳利觸針感受被測表面的粗糙度。此時(shí)，工 件被測表面的粗糙度引起觸針產(chǎn)生位移，該位移使傳感器電感線 圈內(nèi)電感量發(fā)生變化從而在機(jī)敏整電流器的輸出端產(chǎn)生與被測表 面粗糙度成比例的模擬信號(hào)，該信號(hào)經(jīng)過放大及電平轉(zhuǎn)換之后進(jìn) 入數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。DSPDSP 芯片將采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)濾波和參數(shù)

8、計(jì)算，測量結(jié)果在液晶顯示屏上讀出，可以存儲(chǔ)，也可以在打印機(jī) 上輸出，還可以與 PCPC 機(jī)進(jìn)行通訊。注意：觸針不能用手觸摸，保護(hù)套管不能用手隨便碰。7TS100TS100 傳感器結(jié)構(gòu)圖操作步驟：A.A. 開機(jī)，按下電源鍵。B.B. (a a)查電壓(b)(b)擦干凈被測表面(b)(b)檢查儀器是否正確、平穩(wěn)放在被測表面(c)(c)傳感器的運(yùn)行軌跡必須垂直于被測工件表面的加工紋理方向C.C. 零位調(diào)整。輕按回車鍵，顯示當(dāng)前觸針的相對(duì)位置。通過初調(diào)，微調(diào)保證觸 針在零點(diǎn)位置。D.D. 計(jì)量條件選擇。取樣長度 2.5mm2.5mm 評(píng)定長度 5mm5mm 量程士 80um80umE.E. 與磁性表架

9、連可以在線采集。四數(shù)據(jù)處理【實(shí)驗(yàn) 1 1】將樣品與樣板比較得:材料加工方法表面紋絡(luò)粗糙度試件一4545 號(hào)鋼立銑弧形紋絡(luò)Ra6.3Ra6.3試件二4545 號(hào)鋼車削直線紋絡(luò)Ra3.2Ra3.2【實(shí)驗(yàn) 2 2】材料：碳化硅8加工方法：電火花加工表一 RM-20RM-20 袖珍型表面粗糙度儀測量粗糙度數(shù)據(jù)記錄表、Ra/RzRa/Rz樣品編號(hào)、Ra/Ra/Rz/Rz/即取樣長度/mm/mm1 14.04.028.328.32.52.52 24.34.332.232.22.52.53 33.33.326.226.22.52.54 43.03.019.719.72.52.55 53.53.519.819

10、.82.52.56 65.15.135.235.22.52.5【實(shí)驗(yàn) 3 3】2013-12-18 4108姬姒Rv =2 660 pm Rp =1.152 prrt Rt =5 800 pmRSk =-1158 RSm =0 056 mm Rq =0 586 pmRmaK -5 300 pm Rpc =42.000 pksm魚 itEL輛隹置：蓄4.22u1-20.67i.ruU-點(diǎn)fellY=Du第二點(diǎn)位置1-OlAIOmi兩點(diǎn)間的距西IDXDUBCT=0mRa =0396 pmRi=3812R3z =1 796 pmRS =0.044 irmRy =5.fi00 pm9圖 3 儀器測得樣

11、件表面粗糙度濾波輪廓五實(shí)驗(yàn)感悟與體會(huì)在本次試驗(yàn)中我主要認(rèn)識(shí)了幾種測量樣件粗糙度的儀器和方法，也對(duì)不同加工方法加工出來的樣件表面紋絡(luò)有了初步的認(rèn)知，基本能通過與樣板的對(duì)比認(rèn)出所對(duì)應(yīng)的粗糙度值。 另外董老師認(rèn)真維護(hù)儀器 的態(tài)度也是令我十分值得學(xué)習(xí)的，這是一種嚴(yán)謹(jǐn)?shù)牧?xí)慣，對(duì)科學(xué)的尊 重。此外，老師一直強(qiáng)調(diào)創(chuàng)造技法的重要性， 通過舉例幾位老師在條 件不允許的情況下做出精密測量粗糙度的精密儀器，并應(yīng)用于實(shí)踐 中，在科學(xué)論文中得到很好的應(yīng)用。這是對(duì)我們的一種實(shí)體激勵(lì)，時(shí) 刻提醒著我們保持對(duì)創(chuàng)新的熱愛，應(yīng)用創(chuàng)新解決問題，帶著問題去學(xué) 習(xí)，通過解決問題得到提高，設(shè)法將設(shè)想變?yōu)楝F(xiàn)實(shí)。謝謝老師的指導(dǎo)，我一定會(huì)在學(xué)

12、習(xí)中一直保持激情，在學(xué)習(xí)中思 考。六上網(wǎng)研究1.1.表面粗糙度的檢測方法（1 1）比較法將表面粗糙度比較樣塊（簡稱樣塊，圖 1 1）根據(jù)視覺和觸覺與被 測表面比較，判斷被測表面粗糙度相當(dāng)于那一數(shù)值， 或測量其反射光 強(qiáng)變化來評(píng)定表面粗糙度（見激光測長技術(shù)）。樣塊是一套具有平面或 圓柱表面的金屬塊，表面經(jīng)磨、車、鏜、銑、刨等切削加工，電鑄或其他鑄造工藝等加工而具有不同的表面粗糙度。 有時(shí)可直接從工件中 選出樣品經(jīng)過測量并評(píng)定合格后作為樣塊。利用樣塊根據(jù)視覺和觸覺 評(píng)定表面粗糙度的方法雖然簡便，但會(huì)受到主觀因素影響，常不能得 出正確的表面粗糙度數(shù)值。10（2 2）觸針法利用針尖曲率半徑為 2 2

13、微米左右的金剛石觸針沿被測表面緩慢 滑行，金剛石觸針的上下位移量由電學(xué)式長度傳感器轉(zhuǎn)換為電信號(hào)， 經(jīng)放大、濾波、計(jì)算后由顯示儀表指示出表面粗糙度數(shù)值，也可用記 錄器記錄被測截面輪廓曲線。一般將僅能顯示表面粗糙度數(shù)值的測量 工具稱為表面粗糙度測量儀（見彩圖），同時(shí)能記錄表面輪廓曲線的 稱為表面粗糙度輪廓儀（簡稱輪廓儀，圖 2 2。這兩種測量工具都有電 子計(jì)算電路或電子計(jì)算機(jī)，它能自動(dòng)計(jì)算出輪廓算術(shù)平均偏差R R a ,微觀不平度十點(diǎn)高度 RZ,RZ,輪廓最大高度 RyRy 和其他多種評(píng)定參數(shù)，測 量效率高，適用于測量 R R a為 0.0250.0256.36.3 微米的表面粗糙度。（3 3）光

14、切法光線通過狹縫后形成的光帶投射到被測表面上，以它與被測表面 的交線所形成的輪廓曲線來測量表面粗糙度（圖3 3）。由光源射出的光經(jīng)聚光鏡、狹縫、物鏡 1 1 后，以 4545的傾斜角將狹縫投影到被測 表面，形成被測表面的截面輪廓圖形，然后通過物鏡2 2 將此圖形放大后投射到分劃板上。利用測微目鏡和讀數(shù)鼓輪（圖中未示）先讀出 h h 值，計(jì)算后得到 H H 值。 應(yīng)用此法的表面粗糙度測量工具稱為光切 顯微鏡。 它適用于測量 R RZ Z和 RyRy 為 0.80.8100100 微米的表面粗糙度，需 要人工取點(diǎn)，測量效率低。（4 4）干涉法利用光波干涉原理（見平晶、激光測長技術(shù)）將被測表面的形狀

15、 誤差以干涉條紋圖形顯示出來，并利用放大倍數(shù)高 （可達(dá) 500500 倍） 的顯微鏡將這些干涉條紋的微觀部分放大后進(jìn)行測量， 以得出被測表 面粗糙度。應(yīng)用此法的表面粗11糙度測量工具稱為干涉顯微鏡。 這種方 法適用于測量 RzRz 和 RyRy 為 0.0250.0250.0.8 8微米的表面粗糙度。2 2表面粗糙度的先進(jìn)測量儀器工作原理：針描法又稱觸針法。當(dāng)觸針直接在工件被測表面上輕輕劃過時(shí)，由于被測表面輪廓峰谷起伏，觸針將在垂直于被測輪廓表面方向上產(chǎn)生上下移動(dòng)，把這種移動(dòng)通過電子裝置把信號(hào)加以放大，然后通過指零表或其它輸出裝置將有關(guān)粗糙度的數(shù)據(jù)或圖形輸出來。采用針描法原理的表面粗糙度測量儀

16、由傳感器、驅(qū)動(dòng)器、指零表、記 錄器和電感傳感器是輪廓儀的主要部件之一，其工作原理見圖2 2,在傳感器測桿的一端裝有金剛石觸針，觸針尖 端半徑 r r 很小，測量時(shí)將觸針搭在工件上，與被測表面垂直接觸，利用 驅(qū)動(dòng)器以一定的 速度拖動(dòng)傳感器。由于被測表面輪廓峰谷起伏，觸 狀在被測表面滑行時(shí)，將產(chǎn)生上下移動(dòng)。此運(yùn)動(dòng)經(jīng)支點(diǎn)使磁芯同步地 上下運(yùn)動(dòng)，從而使包圍在磁芯外面的兩個(gè)差動(dòng)電感線圈的電感量發(fā)生 變化。圖 3 3 為儀器的工作原理主框圖。傳感器的線圈與測量線路是直 接接入平衡電橋的，線圈電感量的變化使電橋失12去平衡，于是就輸出一個(gè)和觸針上下的位移量成正比的信號(hào)， 經(jīng)電子裝置將這一微弱電 量的變化放大

17、、 相敏檢波后，獲得能表示觸針位移量大小和方向的 信號(hào)。此后，將信號(hào)分成三路：一路加到指零表上，以表示觸針的位置，一路輸至直流功率放大器，放大后推動(dòng)記錄器進(jìn)行記錄；另一 路經(jīng)濾波和平均表放大 器放大之后，進(jìn)入積分計(jì)算器，進(jìn)行積分計(jì) 算，即可由指示表直接讀出表面粗糙度 RaRa 值。圖 3 3 傳統(tǒng)表面粗糙度測量儀工作原理框圖指零表的作用反映鐵芯在 差動(dòng)電感線圈中所處的位置。當(dāng)鐵芯處于差動(dòng)電感線圈的中間位置 時(shí)，指零表指針指示出零位，即保證處于電感變化的線性范圍之內(nèi)。 所以，在測量之前，必須調(diào)整指零表，使其處于零位。經(jīng)過噪聲濾波 和波度濾波以后，剩下來的就是與被測表面粗糙度成比例的信號(hào)，再經(jīng)平均

18、表放大器后，所輸出的電流 I I 與被測表面輪廓各點(diǎn)偏離中線的 高度 y y 的絕對(duì)值成正比，然后經(jīng)積分器完成的積計(jì)算，得出RaRa 值，由指零表顯示出來。這種儀器適用于測定 0.02-100.02-10 卩 m m 的 RaRa 值，其中 有少數(shù)型號(hào)的儀器還可測定更小的參數(shù)值， 儀器配有各種附件，以適 應(yīng)平面、內(nèi)外圓柱面、圓錐面、球面、曲面、以及小孔、溝槽等形狀 的工件表面測量。測量迅速方便，測值精度高。3 3石油領(lǐng)域粗糙度的應(yīng)用在鉆井采油與油井平臺(tái)上各種管道的表面都有一定的粗糙度要 求，而且在管道的內(nèi)部一般對(duì)粗糙度的要求更高， 這樣有助于石油的 傳輸與運(yùn)送，還有助于管道之間的連接與配合。13七.我的創(chuàng)新一種新型拖把背景技術(shù)：家居、辦公和商業(yè)場所常使用拖把來清潔地面以及立壁、玻璃門 窗。目前市場上常見的拖把的共同特點(diǎn)是： 在使用拖把清潔被清潔面 時(shí)，往往在清潔不大的面積后，拖把本身就容易臟污，容易在已清潔 的表面留下污跡。特別是地面較臟需要多次拖擦?xí)r，更容易造成污物 的散布，需要再次拖擦，但此時(shí)又會(huì)將污水污物帶回，造成越擦越臟 的事情發(fā)生。創(chuàng)新內(nèi)容：本創(chuàng)新中的拖把，其在使用中可以雙向拖擦，并且可以減