实验2表面粗糙度的测量陈赫然

1、互换性与测量技术 表面粗糙度测量实验报告 班 级：机自1102 姓 名： 陈赫然 学 号： 11041228 日 期: 2013/12/15 目 录一、实验目的3二、实验原理3三、实验内容7四、实验数据记录与处理7五、实验总结9六、课外拓展10(一)表面粗糙度的检测方法（上网搜集）10(二)表面粗糙度检测仪器15(三)表面粗糙度仪在石油领域的应用16(四)小创意（网上搜集）16表面粗糙度测量2013年12月18日表面粗糙度测量实验报告一、 实验目的1、掌握表面粗糙度检测常用仪器的原理与使用方法。2、加深对参数Ra、Rz、Ry的理解。二、 实验原理1、比较法：将被测表面和表面粗糙度样板直接进行比

2、较。前提：两者的加工方法和材料应尽可能相同，否则将产生较大误差，用眼或借助放大镜等比较，也可用手摸，指甲划动的感觉来判断被测表面的粗糙度（用于比较粗糙的工件）。样板不能用手乱摸，防止生锈。这种方法一般多用于车向或Ra值较大的工件。评定的准确性很多程度上取决于检验人员的经验。 图1 样板示意图2、RM-20袖珍式表面粗糙度仪 图2 RM-20袖珍型表面粗糙度仪测量范围：Ra 0.615.0 , Rz 0.260RM-20袖珍型表面粗糙度仪使用说明：a、开机打开电源开关，电源接通。b、功能选择按照实验中所发仪器说明书，将手指轻触3键，可实现Ra,Rz的选择。将手指轻触图1中4键，可选择取样长度。取

3、样长度的选择根据工件表面质量来选取相应的取样长度。各取样长度对应的范围如下：0.25mm Ra 0.050.15（m）0.8mm Ra 0.12.5(m)2.5mm Ra 6.015.0(m)c、启动、运行和运行结束 将仪器|对准被测工件表面，用手指轻按1键，传感器开始移动，屏幕自动记录表面粗糙度的数值，待传感器返回开始位置，运行结束，即可开始下次测量。d、充电 当开机后或测量过程中，液晶屏出现闪烁现象，说明电池电压低于工作电压下限，应予充电。方法是：关掉电源开关，插上插头，充电10-15小时，即可使用e、溢出显示 在液晶屏上出现 F 时，说明被测量工件的Ra值较小，超出了取样范围的测量范围，

4、应依次选择2.5-0.8-0.25进行测量，如果出现倒F，说明被测量工件的Ra值较大，应选择0.25-0.8-2.5。f、校核 仪器使用一段时间后，要求用随机配置的样块进行校对。其值在随机样块值±%12内才可以使用，否则需校对调整。注意：指定样件、指定表面才能使用该仪器，粗糙面严禁使用，否则损坏仪器！3、TR220手持式粗糙度仪 测量范围：Ra=0.00516m测量原理：测量工件表面粗糙度时，将传感器放在被测工件表面，由仪器内部的驱动机构带动传感器沿被测表面做等速滑行，使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引起触针产生位移，该位移使传感器电感线圈内

5、电感量发生变化从而在机敏整电流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芯片将采集的数据进行数据滤波和参数计算，测量结果在液晶显示屏上读出，可以存储，也可以在打印机上输出，还可以与PC机进行通讯。注意：触针不能用手触摸，保护套管不能用手随便碰。图3 TS100传感器结构图 图4 控制面板图操作步骤：1、开机，按下电源键。2、(a)查电压(b)擦干净被测表面(c)检查仪器是否正确、平稳放在被测表面 (d)传感器的运行轨迹必须垂直于被测工件表面的加工纹理方向3、零位调整。 轻按回车键，显示当前触针的相对位置。通过初调，微调保证触针在零点位置

6、。4、计量条件选择。 取样长度2.5mm 评定长度5mm 量程±80m5、与磁性表架连可以在线采集。三、 实验内容1. 用表面粗糙度样板对两个不同加工方法的试件比较，确定Ra值。2. 用RM-20袖珍式表面粗糙度仪检测样品（材料：碳化硅 加工方法：电火花）表面粗糙度并记录Ra,Rz和取样长度。3. 用TR220手持式粗糙度仪，测量Ra、Ry、Rz。四、 实验数据记录与处理（一）用表面粗糙度样板对两个不同加工方法的试件比较，确定Ra值。将样品与样板比较得： 编号加工方法Ra/m工件材料表面几何形状1 立铣6.345#平面-弧线2车床3.245#圆柱面-螺旋线（二）用RM-20袖珍式表面

7、粗糙度仪检测。图5 待测样品材料：碳化硅 加工方法：电火花加工 Ra-range：1.5015.0m Ra/Rz样本编号Ra/mRz/m取样长度/mm13.927.32.5023.829.12.5032.920.02.5042.527.62.5053.624.72.5065.329.125.0（三）用TR220手持式粗糙度仪，测量Ra、Ry、Rz。 材料：碳化硅 加工方法：电火花加工图6 表面粗糙度五、 实验总结通过本次实验，让我对表面粗糙度有了更深层次的认识，分清了Ra,Ry,Rz的具体含义和测量方法，通过将样品与标准表面粗糙度试件进行对比，对各层次表面粗糙度的具体粗糙程度有了一定的认识，为

8、以后加工制造过程中合理选择加工方法奠定了基础。实验中，我们还学习了表面粗糙度测量仪的使用方法，同时在课上老师给我们讲解的微小孔轮廓检测实验装置的开发研究项目创新案例 让我们体会到在生活中处处都有发明，解决问题的过程就是不断创新的过程。17六、 课外拓展(一) 表面粗糙度的检测方法（上网搜集）1)比较判别法 比较判别法是将被检工件与表面粗糙度标准样块进行表面粗糙度对比的一种评估法，即通过人的视觉或触觉来判别两个对比表面的表面粗糙度差异，然后根据表面粗糙度标准样块的标定值(一般标定表面粗糙度参数Ra值)估计被检工件表面粗糙度参数值的一种简易方法。(1)目测法 目测法仅能评估表面粗糙度轮廓峰谷的高低

9、，不能评估表面粗糙度轮廓峰间距，由于人眼分辨率能力有限，一般仅用于判别大于0.2.m Ra的表面粗糙度。(2)触觉法 用触觉法评估表面粗糙度，一般比目测法的准确度高。触觉法一般可感觉出10,m的表面微观不平度，有经验的工人能触测到2.5 m的准确度。（3）比较显微镜判别法 比较显微镜判别法是将被测工件表面与表面粗糙度比较样块同时放在比较显微镜下进行观察对比评估，由于能从视场中同时观察到相比较的两表面的影像，因此能判别Ra值为6.3.m 0.20m的表面粗糙度。(4)实体剖面法 实体剖面法是先将被测表面镀上一层铜或镍，再沿着指定方向将工件剖开进行抛光，然后在显微镜下观察被测表面的实际轮廓进行评定

10、。这种方法可测到的微观不平度达6.5 m o2).光学测量法(1)光切法 光切原理是把带状光束倾斜投射于工件表面形成光切面，然后从反射方向用显微镜观察切面光带象，以确定工件表面粗糙度值。采用光切原理设计的测量表面粗糙度的仪器称光切显微镜或双管显微镜。这类仪器光学系统可测表面微观不平度高度大致在0.8m63 m。各种光切显微镜适用于测量车、铣、刨及其类似加工方法成形的金属工件平表面和外圆表面，以及木材、纸张等非金属材料的表面粗糙度，还可用于测量表面加工纹理和微小的局部破损痕迹。笨重工件或内表面的粗糙度也可用此类仪器进行印模法测量。(2)干涉法 干涉法是利用光波的干涉现象，以光波波长度量由于工件表

11、面微观不平度而产生的光波干涉带弯曲程度的一种方法。其工作原理与光学平晶测量工件表面平面度的干涉原理相同，所不同的是它通过高倍率放大显微镜系统实现分辨，测出工件表面粗糙度数值。干涉法具有以下特点:容易测量轮廓微观不平度高度小于1 m的表面粗糙度;测量精度高，多光束干涉法的精度可达0.001m 0.003m;测量过程中不与被测表面接触，因而可避免划伤被测表面。3)光学实时测量 实时测量包括工艺过程中测量和在线测量两个内容。所谓工艺过程中测量是指工件在切削过程中或成形过程中进行的测量。其目的在于对工艺过程进行自动控制，以便把测量数据及时传送给控制加工的人或控制器，从而为自动的选择最佳参数精修工件提供

12、可能。但工艺中测量易受工况的影响，如工件的振动、切屑、冷却液和润滑等影响。在线测量是一种实时的快速自动测量，是指在加工过程中的其它时间，如在流水线生产中当转移工位时，定时的无间断地进行测量。它们的共同特点是都能对工件表面粗糙度进行非接触、快速、百分之百的实时测量，以判断工件是否符合设计要求。(1)光学散射法 一个粗糙不平的表面可以理解为是许多曲率半径大于光波长度的许多小平面的集合。当定向的激光束照射到工件粗糙表面时，将使它按光学定律产生散射和反射。由于光的吸收和反射损失，反射回来的光强比入射的光强小，反射光强的大小与不透明试件的表面粗糙度有关，表面越粗糙，反射方向的光强越弱，反之则强。根据这一

13、原理测量工件表面粗糙度。此法适用于测量表面粗糙度比较低的光滑表面，且具有速度快，非接触测量等优点，它的垂直分辨率可达到0.001 m，水平分辨率一般为1 mm左右，可用于加工过程中测量和在线测量。(2)光学散斑法 光学散斑法是利用平均散斑对比度测量表面粗糙度有关参数的一种方法。理论与实际研究表明，散斑强度的平均对比度随表面粗糙度的提高而增加。研究表明，只要使用完全的空间相干光照明，可以在任意平面上对工件表面粗糙度进行无接触的实时测量。散斑法的优点是可以测量从非常光滑到很粗糙的表面，测量范围较大，重复性较好，因而可用于一般机加工表面的测量。散斑法的缺点是对表面加工类型的变化要比散射法敏感的多，因

14、而散斑法适用于表面类型不大改变的场合。(3)光纤法光源经自动准直平行光管入射光纤维束，垂直照射到被测表面上，受光纤维束接收反射光束，经光电倍增管转换成电压，并用记录器一记录下来。这种方法可测量各种曲面的表面粗糙度。4).电学测量法(1)针描法(又称触针法) 针描法是一种特殊触针以一定的速度沿着被测工件表面移动，由于工件表面的微观不平引起了触针的上下运动，并把触针移动的变量通过机械、光学、电学的转换，再经放大、运算，由指示表指示被测表面粗糙度的评定参数数值，或用记录仪描绘微观不平度轮廓的一种检测方法。针描法轮廓仪可以直接测量平面、圆柱面、内孔等工件表面粗糙度，键槽表面、刀刃和形状复杂的曲面:仪器

15、备有各种附属装置，可按规定截面测量多项评定参数，如Ra、Rz、Rt、Rp、Rq、Rsk , Rq , HSC等;仪器操作简便，测量迅速，测量数值呈数字显示，测量精度较高:不仅能测量金属表面的粗糙度，也能测量陶瓷等非金属表面的粗糙度;仪器适用于测量硬度不低于HRC20，表面粗糙度参数Ra值为0.02m S,m的表面，并能直接给出读数值。但是它也有缺点:由于受到触针尖半径大小和测量迅速的限制，不能用于测量Ra <0.012m的表面粗糙度，而且金刚石触针性脆，不适于测量Ra >S.Om的表面粗糙度。(2)电容测量法 把电容器的上极板作为传感测头，下极板作为被测工件表面，则传感测头与工件共

16、同构成一对电容值为C的平板电容器。两板之间的电容与极板之间的面积A成正比，而与平行极板之间的距离t成反比。当传感测头与被测工件表面之间的间隙t改变时，C将发生变化，把变化量C转换成电压信号，经放大可用电压形式把表面粗糙度的数值表示出来。5).其它测量法(1)全息干涉测量法 用激光照射被测表面，利用相干辐射拍摄被测表面的全息图像一组表面轮廓的干涉图形。然后用一种扫描光电池测量干涉条纹的强度分布，即从光电池输出求出强度的极大值和极小值。因此只要能测出全息图像干涉条纹的对比度，即可知被测表面粗糙度。(2)光栅测量法 通过光学系统，将带有投影刻线的表面投影在比较光栅的刻线平面上，便得到莫尔条纹，此莫尔

17、条纹即被测表面上相对原始光栅的刻线象平面具有相应高度的点的几何位置。在垂直于光栅刻线的方向上，条纹的弯曲与被测表面的轮廓相似。若已知莫尔条纹的值，并且估计出弯曲量相对条纹间距的比例数，就能容易确定表面微观不平度的高度。 在目前存在的各种表面粗糙度测量仪器中，从原理上比较，触针式电动轮廓仪性能较稳定、示数较客观、使用较方便。各国都在不断的发展这类仪器，以进一步提高其质量，并使其性能日趋完善。(二) 表面粗糙度检测仪器 粗糙度仪又叫表面粗糙度仪、表面光洁度仪、表面粗糙度检测仪、粗糙度测量仪、粗糙度计、粗糙度测试仪等多种名称，国外先研发生产后来才引进国内。粗糙度仪测量工件表面粗糙度时，将传感器放在工

18、件被测表面上，由仪器内部的驱动机构带动传感器沿被测表面做等速滑行，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，从而在相敏整流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。 不同类型表面粗糙度测量仪采用针描法原理的表面粗糙度测量仪由传感器、驱动器、指零表、记录器和电感传感器是轮廓仪的主要部件之一，在传感器测杆的一端装有金刚石触针，触针尖端曲率半径r很小，测量时将触针搭在工件上，与被测表面垂直接触，利用驱动器以一定的速度拖动传感器。由于被测表面轮廓峰谷起伏，触状在被测表面滑行时，将产生上下移动。此运动经支点使磁芯同步地上下运动，从而使包