試驗(yàn)三表面粗糙度測(cè)量

1、實(shí)驗(yàn)三外表粗糙度測(cè)量實(shí)驗(yàn)3-1用雙管顯微鏡測(cè)量外表粗糙度一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康? , 了解用雙管顯微鏡測(cè)量外表粗糙度的原理和方法.2 .加深對(duì)粗糙度評(píng)定參數(shù)輪廓最大高度Rz的理解.二、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容用雙管顯微鏡測(cè)量外表粗糙度的 Rz值.三、測(cè)量原理及計(jì)量器具說(shuō)明參看圖1,輪廓最大高度 Rz是指在取樣長(zhǎng)度lr內(nèi),在一個(gè)取樣長(zhǎng)度范圍內(nèi),最大輪廓 峰高Rp與最大輪廓谷深 Rv之和稱之為輪廓最大高度.即Rz = Rp + Rv圖1圖2雙管顯微鏡能測(cè)量 801科m的粗糙度,用參數(shù) Rz來(lái)評(píng)定.雙管顯微鏡的外形如圖 2所示.它由底座1、工作臺(tái)2、觀察光管3、投射光管11、支 臂7和立柱8等幾局部組成.雙管顯微鏡是利用光切

2、原理來(lái)測(cè)量外表粗糙度的,如圖3所示.被測(cè)外表為 PP2階梯外表,當(dāng)一平行光束從 450方向投射到階梯外表上時(shí),就被折成&和S2兩段.從垂直于光束的方向上就可在顯微鏡內(nèi)看到S1和S2兩段光帶白勺放大象 S；和S2.同樣,S1和&之間距離h也被放大為 S'和S2之間的距離h；.通過(guò)測(cè)量和計(jì)算,可求得被測(cè)外表的不平度高度 ho圖4為雙管顯微鏡的光學(xué)系統(tǒng)圖.由光源 1發(fā)出的光,經(jīng)聚光鏡 2、狹縫3、物鏡4以 450方向投射到被測(cè)工件外表上.調(diào)整儀器使反射光束進(jìn)入與投射光管垂直的觀察光管內(nèi), 經(jīng)物鏡5成象在目鏡分劃板上, 通過(guò)目鏡可觀察到凹凸不平的光帶圖5 b.光帶邊緣即工件外表

3、上被照亮了的 的放大輪廓象為,測(cè)量亮帶邊緣的寬度 兒,可求出被測(cè)外表的不平度高度%：0hi = hicos45 =hi0cos45式中 N一物鏡放大倍數(shù).為了測(cè)量和計(jì)算方便,測(cè)微目鏡中十字線的移動(dòng)方向(圖hi'成450斜角(圖5b),故目鏡測(cè)微器刻度套筒上讀數(shù)值5a)和被測(cè)量光帶邊緣寬度“'與不平度高度的關(guān)系為：._ Nh1cos450cos2 450,h1 cos2 450hi所以h =二N 2N1 一式中, =C,2NC為刻度套筒的 分度值或稱為 換算系數(shù),它與 投射角a、目鏡 測(cè)微器的結(jié)構(gòu) 和物鏡放大倍 數(shù)有關(guān).減藥片2上 或隔片1上市可動(dòng)(a)(b)圖5四、測(cè)量步驟1

4、.根據(jù)被測(cè)工件外表粗糙度的要求,按表 1選擇適宜的物鏡組,分別安裝在投射光管 和觀察光管的下端.2 .接通電源.3 .擦凈被測(cè)工件,把它安放在工作臺(tái)上,并使被測(cè)外表的切削痕跡的方向與光帶垂直. 當(dāng)測(cè)量圓柱形工件時(shí),應(yīng)將工件置于V型塊上.表1物鏡放大倍數(shù)N總放大倍數(shù)視場(chǎng)直徑mm物鏡工作距離mm測(cè)量范圍Rz m7X60X2.517.810-8014X120X1.36.83.21030X260X0.61.61.6-6.360X520X0.30.650.8-3.24.粗調(diào)節(jié)：參看圖2,用手托住支臂7,松開(kāi)鎖緊螺釘9,緩慢旋轉(zhuǎn)支臂調(diào)節(jié)螺母 10, 使支臂7上下移動(dòng),直到目鏡中觀察到綠色光帶和外表輪廓不平

5、度的影象圖5b.然后,將螺釘9固緊.要注意預(yù)防物鏡與工件外表相碰,以免損壞物鏡組.5 .細(xì)調(diào)節(jié)：緩慢而往復(fù)轉(zhuǎn)動(dòng)調(diào)節(jié)手輪6,調(diào)焦環(huán)12和調(diào)節(jié)螺釘13,使目鏡中光帶最狹窄,輪廓影象最清楚并位于視場(chǎng)的中央.6 .松開(kāi)螺釘5,轉(zhuǎn)動(dòng)目鏡測(cè)微器4,使目鏡中十字線的一根線與光帶輪廓中央線大致平 行此線代替平行于輪廓中線的直線.然后,將螺釘 5固緊.7 .根據(jù)被測(cè)外表的粗糙度級(jí)別,按國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB1031 -68的規(guī)定選取取樣長(zhǎng)度和評(píng)定長(zhǎng)度.8 .旋轉(zhuǎn)目鏡測(cè)微器的刻度套筒,使目鏡中十字線的一根線與光帶輪廓一邊的峰或谷 相切,如圖5b實(shí)線所示,并從測(cè)微器讀出被測(cè)外表的峰或谷的數(shù)值.在取樣長(zhǎng)度范圍內(nèi) 測(cè)出最高點(diǎn)最高

6、的峰和最低點(diǎn)最低的谷的數(shù)值.然后計(jì)算出Rz的數(shù)值.9 .縱向移開(kāi)工作臺(tái),在測(cè)量范圍長(zhǎng)度內(nèi),共測(cè)出 n n一般取5個(gè)取樣長(zhǎng)度的 Rz值, 取它們的平均值作為被測(cè)外表的輪廓最大高度.按下式計(jì)算：n二 Rzi i 1 Rz 平均=n10 .根據(jù)計(jì)算結(jié)果,判斷被測(cè)外表粗糙度的適用性.附：目鏡測(cè)微器分度值 C確實(shí)定.由前述可知,目鏡測(cè)微器套筒上每一格刻度間距所代表的實(shí)際外表不平度高度的數(shù)值分度值與物鏡放大倍率有關(guān). 由于儀器生產(chǎn)過(guò)程中的加工和裝配誤差,以及儀器在使用過(guò)程中可能產(chǎn)生的誤差,會(huì)使物鏡的實(shí)際倍率與表1所列的公稱值之間有某些差異.因此,儀器在投入使用時(shí)以及經(jīng)過(guò)較長(zhǎng)時(shí)間的使用之后,或者在調(diào)修重新安

7、裝之后, 要用玻璃標(biāo)準(zhǔn)刻度尺來(lái)確定分度值 C,即確定每一格刻度間距所代表的不平度高度的實(shí)際數(shù)值.確定圖6方法如下：1將玻璃標(biāo)準(zhǔn)刻度尺置于工作臺(tái)上, 調(diào)節(jié)顯微鏡的焦距,并移動(dòng)標(biāo)準(zhǔn)刻度尺,使在 目鏡視場(chǎng)內(nèi)能看到清楚的刻度尺刻線圖6.2參看圖2,松開(kāi)螺釘5,轉(zhuǎn)動(dòng)目鏡測(cè)微器4,使十字線交點(diǎn)移動(dòng)方向與刻度尺象 平行,然后固緊螺釘 5.（1） 按表2選定標(biāo)準(zhǔn)刻度尺線格數(shù)將十字線焦點(diǎn)移至與某刻線重合圖6中實(shí)線位置,讀出第一次讀數(shù) .然后,將十字線焦點(diǎn)移動(dòng) Z格圖6中虛線位置,讀出第二次讀數(shù)出,兩次讀數(shù)差為:A= n2 n1表2物鏡標(biāo)稱倍率N7 X10X30X60X標(biāo)準(zhǔn)刻度尺刻線格數(shù) Z1005030202

8、計(jì)算測(cè)微器刻度套筒上一格刻度間距所代表的實(shí)際被測(cè)值即分度值C :TZC =2A式中T標(biāo)準(zhǔn)刻度尺的刻度間距10m.把從目鏡測(cè)微器測(cè)得的十點(diǎn)讀數(shù)的平均值h乘上C值,即可求得 Rz值:Rz=Ch"1 .為什么只測(cè)量光帶一邊的最高點(diǎn)峰和最低點(diǎn)谷？2 .測(cè)量外表粗糙度還有哪些方法？其應(yīng)用范圍如何？3 .用雙管顯微鏡測(cè)量外表粗糙度為什么要確定分度值C?如何確定？實(shí)驗(yàn)3-2用干預(yù)顯微鏡測(cè)量外表粗糙度一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?,熟悉用干預(yù)顯微鏡測(cè)量外表粗糙度的原理和方法.2.加深對(duì)輪廓最大高度 Rz的理解二、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容用6JA型干預(yù)顯微鏡測(cè)量外表粗糙度的Rz值.三、測(cè)量原理及計(jì)量器具說(shuō)明干預(yù)顯微鏡是干預(yù)儀和顯微鏡

9、的組合,用光波干預(yù)原理來(lái)反映出被測(cè)工件的粗糙程度. 由于外表粗糙度是微觀不平度,所以用顯微鏡進(jìn)行高倍放大后以便觀察和測(cè)量.干預(yù)顯微鏡一般用于測(cè)量 0.80.025科m的Rz值.圖1為6JA型干預(yù)顯微鏡的外觀圖.圖 2為該儀器的光學(xué)系統(tǒng)圖,由光源 1發(fā)出的光 束,通過(guò)聚光鏡2、4、8 3是濾色片,經(jīng)分光鏡9分成兩束.其中一束經(jīng)補(bǔ)償板 10、物 鏡11至被測(cè)外表18,再經(jīng)原光路返回至分光鏡 9,反射至目鏡19.另一光束由分光鏡 9反 射遮光板20移出,經(jīng)物鏡12射至參考鏡13上,再由原光路返回,并透過(guò)分光鏡9,也射向目鏡19.兩路光束相遇迭加產(chǎn)生干預(yù),通過(guò)目鏡19來(lái)觀察.由于被測(cè)外表有微小的峰、谷

10、存在,峰、谷處的光程不一樣,造成干預(yù)條紋的彎曲.相應(yīng)部位峰、谷的高度差h,與干涉條紋彎曲量a和干預(yù)條紋間距 b有關(guān)圖5b,其關(guān)系式為：b 2式中,入為測(cè)量中的光波長(zhǎng). 本實(shí)驗(yàn)就是利用測(cè)量干預(yù)條紋彎曲量 a和干預(yù)條紋間距b來(lái)確定Rz值的.四、測(cè)量步驟1 .調(diào)整儀器測(cè)量時(shí)調(diào)整儀器的方法如下：開(kāi)亮燈泡,轉(zhuǎn)動(dòng)手輪10和6圖1,使圖2中的遮光板14從光路中轉(zhuǎn)出.如果視場(chǎng)亮 度不均勻,可轉(zhuǎn)動(dòng)調(diào)節(jié)螺絲 4a,使視場(chǎng)亮度均勻.轉(zhuǎn)動(dòng)手輪8,使目鏡視場(chǎng)中弓形直邊清楚,如圖 3所示.在工作臺(tái)上放置好洗凈的被測(cè)工件.被測(cè)外表向下,朝向物鏡.轉(zhuǎn)動(dòng)手輪6,遮去圖2中的參考鏡13的一路光束.轉(zhuǎn)動(dòng)滾花輪 2c,使工作臺(tái)升降直

11、到目鏡視場(chǎng)中觀察到清楚的工 件外表象為止,再轉(zhuǎn)動(dòng)手輪 6,使圖2中的遮光板從光路中轉(zhuǎn)出.松開(kāi)螺絲1b取下測(cè)微目鏡1,直接從目鏡管中觀察,可以看到兩個(gè)燈絲象.轉(zhuǎn)動(dòng)手輪 11,使圖2中的孔徑光闌6開(kāi)至最大,轉(zhuǎn)動(dòng)手輪 7和9,使兩個(gè)燈絲象完全重合,同時(shí)調(diào)節(jié) 螺絲4 a,使燈絲象位于孔徑光闌中央,如圖 4所示,然后裝上測(cè)微目鏡,旋緊螺絲1b.在精密測(cè)量中,通常采用光波波長(zhǎng)穩(wěn)定的單色光本儀器用的是綠光,此時(shí)應(yīng)將手柄12推到底,使圖2中的濾色片3插入光路.當(dāng)被測(cè)外表粗糙度較低而加工痕跡又不很規(guī)那么 時(shí),干預(yù)條紋將呈現(xiàn)出急劇的彎曲和斷裂現(xiàn)象,這時(shí)那么不推動(dòng)手柄12,而采用白光,由于白光干預(yù)成彩色條紋,其中零

12、次干預(yù)條紋可清楚地顯示出條紋的彎曲情況,便于觀察和測(cè)量.如在目鏡中看不到干預(yù)條紋,可慢慢轉(zhuǎn)動(dòng)手輪14直到出現(xiàn)清楚的干預(yù)條紋為止(圖 5a).轉(zhuǎn)動(dòng)手輪7和9以及手輪8和14,可以得到所需的干預(yù)條紋亮度和寬度.轉(zhuǎn)開(kāi)工作臺(tái) 2b, 使加工痕跡的方向與干預(yù)條紋垂直.松開(kāi)螺絲1b,轉(zhuǎn)動(dòng)測(cè)微目鏡1,使視場(chǎng)中十字刻線之一與干預(yù)條紋平行,然后擰緊螺絲1b,此時(shí)即可進(jìn)行具體的測(cè)量工作.2 .測(cè)量方法在此儀器上,外表粗糙度可以用兩種方法測(cè)量.(1)用測(cè)微目鏡測(cè)量1)轉(zhuǎn)動(dòng)測(cè)微目鏡的測(cè)微器 1a,使視場(chǎng)中與干預(yù)條紋平行的十字線中的一條線對(duì)準(zhǔn)一條 干預(yù)條紋峰頂中央(圖 5b),這時(shí)在測(cè)微器上的讀數(shù)為N1.然后再對(duì)準(zhǔn)相鄰

13、的另一條干預(yù)條紋峰頂中央,讀數(shù)為 N2.(N1-N2)即為條紋間距 bo2)對(duì)準(zhǔn)一條干預(yù)條紋峰頂中央讀數(shù)N1后,移動(dòng)十字線,對(duì)準(zhǔn)同一條干預(yù)條紋谷底中央,讀數(shù)為N30 (N1-N3)即為干預(yù)條紋彎曲量 a.按輪廓最大高度 Rz的定義,在取樣長(zhǎng)度范 圍內(nèi)測(cè)量同一條干預(yù)條紋的最高的峰和最的低谷,這個(gè)干預(yù)條紋彎曲量的值a為：a 平均=N 1 max N 3 min被測(cè)外表的輪廓最大高度Rz為:Rzab 2采用白光時(shí),入=0.55科m；采用單色光時(shí),那么按儀器所附濾色片檢定書(shū)載明的波長(zhǎng)取值.按測(cè)量長(zhǎng)度要求,各取樣長(zhǎng)度的Rz值還需平均后才能作為評(píng)定外表粗糙度的可靠數(shù)據(jù).心,二八1MBi4A(a)干預(yù)y-乃司T強(qiáng)表d _ t -> r V J /.(2)用目視估計(jì)判定a為干預(yù)條紋間距b的多少倍或幾分之一, 用目視用肉眼觀察