表面粗糙计量资料

表面粗糙计量资料第1页/共195页1.为什么要测量表面粗糙度?AMPLITUDEMODULATION第2页/共195页表面的特性材料的微观结构第3页/共195页表面的特性材料的微观结构刀具的作用第4页/共195页表面的特性材料的微观结构刀具的作用刀具在材料表面的不稳定第5页/共195页表面的特性材料的微观结构刀具的作用刀具在材料表面的不稳定机床导轨的误差第6页/共195页表面的特性材料的微观结构刀具的作用刀具在材料表面的不稳定机床导轨的误差工件表面由于压力而产生的变形第7页/共195页表面的特性材料的微观结构刀具的作用刀具在材料表面的不稳定机床导轨的误差工件表面由于压力而产生的变形第8页/共195页在表面上有害的缺陷深的谷易于导致裂纹的可能扩展当与其紧密配合的零件接触时，太多的峰将引起过早的磨损和失效过多的波纹将导致噪音或预示加工问题第9页/共195页在表面上需要的特性当润滑非常重要时，表面上需有足够多的谷用于存储油表面上足够的的峰用于吸附油漆和粘结剂表面分布充足的谷可提高工件的可没锻(塑)性光滑的表面可减小噪音、振动或得到高的反射率第10页/共195页为什么需要测量表面粗糙度?

生产过程控制预测工件的表现监控零件的性能第11页/共195页为什么需要测量表面粗糙度?理想的情况第12页/共195页为什么需要测量表面粗糙度?

实际情况–生产过程控制第13页/共195页为什么需要测量表面粗糙度?

预测工件的表现第14页/共195页为什么需要测量表面粗糙度?

监控零件的性能返回目录第15页/共195页2.测量方法AMPLITUDEMODULATION第16页/共195页测量方法

接触式测量非接触式测量第17页/共195页如何测量表面粗糙度?

比对样板第18页/共195页接触式测量测量方法

测量方向(X)测头摆动(Z)数据间隔(X)第19页/共195页电感式传感器测头测杆刀口支点铁芯线圈线圈测量方法

第20页/共195页压电式传感器测头测杆压电晶体测量方法

第21页/共195页激光器光电二极管激光式传感器测头测杆返回目录更进一步的信息测量方法

第22页/共195页

3.测量基准AMPLITUDEMODULATION第23页/共195页导头基准

导头测头移动(Z)测量方向(X)测量基准

第24页/共195页使用导头基准的优点

降低振动的影响不需要表面调平

仪器便携性

牢固的设计测量基准

第25页/共195页测头到导头间隔对测量的影响实际高度

H1H2测量高度测量基准

第26页/共195页测头到导头间隔对测量的影响

测量结果P-V=0µmP-V=10µm测量基准

第27页/共195页独立基准 驱动箱基准测量方向测量基准

第28页/共195页独立基准 驱动箱基准基准导头光学平晶测量方向测量基准

返回目录第29页/共195页4.表面再现AMPLITUDEMODULATION第30页/共195页测头针尖几何形状2µm

锥形测头切去顶端的金字塔型测头2µm

测量方向表面再现

更多信息第31页/共195页测尖–尺寸和形状的影响表面再现

第32页/共195页测尖–侧面接触

表面再现

第33页/共195页由测头测量的形状测尖BBAA测尖–侧面接触返回目录表面再现

第34页/共195页5.术语AMPLITUDEMODULATION第35页/共195页

数据点术语混淆采样间隔真实信号

信号混淆更进一步信息第36页/共195页术语

粗糙度、波纹度和形状

采样表面第37页/共195页术语

粗糙度、波纹度和形状

形状第38页/共195页术语

粗糙度、波纹度和形状波纹度第39页/共195页术语

粗糙度、波纹度和形状粗糙度返回目录第40页/共195页6.滤波AMPLITUDEMODULATION第41页/共195页术语

滤波-区分粗糙度和波纹度表面相互作用第42页/共195页用图形技术滤波取样长度滤波

第43页/共195页滤波

形状参数取样长度Ra,Rq,Rz等...粗糙度滤波第44页/共195页滤波

形状参数取样长度Wa,Wq,Wzetc...波纹度滤波第45页/共195页电子和数字滤波器

ISO2CR滤波器2CRPC滤波器Gaussian高斯滤波器滤波

第46页/共195页

ISO2CR滤波器ISO2CR滤波后的图形滤波

未滤波图形更进一步的信息第47页/共195页

ISO2CR滤波的效果相对于滤波中线经修正后的图形滤波

由滤波建立的中线第48页/共195页2CRPC滤波器2CRPC滤波后的图形滤波

未滤波图形第49页/共195页

ISO2CRPC滤波器滤波

由滤波建立的中线相对于滤波中线经修正后的图形第50页/共195页高斯滤波器未滤波图形高斯滤波后的图形滤波

第51页/共195页高斯滤波器图形滤波取样长度

XZ未滤波图形

中线取样长度滤波

更进一步的信息第52页/共195页滤波的效果未滤波图形波纹度幅值=100µm粗糙度波长=0.25mm波纹度波长=8.0mm粗糙度幅值=20µm滤波

第53页/共195页2CR粗糙度滤波效果8.0mm取样长度滤波波纹度幅值=75µm粗糙度波长=0.25mm波纹度波长=8.0mm粗糙度幅值=20µm滤波

第54页/共195页2.5mm取样长度滤波波纹度幅值=24µm粗糙度波长=0.25mm波纹度波长=8.0mm粗糙度幅值=20µmFilters

2CR粗糙度滤波效果第55页/共195页0.8mm取样长度滤波波纹度幅值=2µm波纹度波长=8.0mm粗糙度幅值=20µm粗糙度波长=0.25mmFilters

2CR粗糙度滤波效果第56页/共195页0.25mm取样长度滤波波纹度幅值=0µm粗糙度幅值=15µm粗糙度波长=0.25mmFilters

2CR粗糙度滤波效果第57页/共195页0.08mm取样长度滤波波纹度幅值=0µm粗糙度幅值=4µm粗糙度波长=0.25mmFilters

2CR粗糙度滤波效果第58页/共195页测量长度、评价长度和取样长度的关系(ISO2CR)取样长度(Cut-off)评价长度测量长度滤波

启动长度停止长度第59页/共195页滤波类型

ISO2CR-第1、2个取样长度舍弃2CRPC-第1个和最后一个取样长度舍弃Gaussian-第1个半个和最后一个半个取样长度舍弃滤波

第60页/共195页取样长度的选取0.8mm取样长度(Cut-off)滤波

第61页/共195页取样长度的选取滤波

0.25mm取样长度(Cut-off)第62页/共195页选择正确的取样长度值1.25mm测量方向滤波

第63页/共195页取样长度的选取除非图纸上另有要求，取样长度依照上表选取滤波

第64页/共195页带宽=Lc/Ls的比值Ls滤波返回目录Lc第65页/共195页7.参数AMPLITUDEMODULATION第66页/共195页参数 分析类型粗糙度- R前缀波纹度-W前缀未滤波- P前缀第67页/共195页参数 参数类型幅值参数-Z轴方向第68页/共195页参数

幅值参数-Z轴方向

间距参数-X轴方向参数类型第69页/共195页参数 幅值参数-Z轴方向

间距参数-X轴方向

混合参数-X和Z轴

参数类型第70页/共195页参数 幅值参数-RaRa第71页/共195页参数 幅值参数–Ra的限制RaRaRaRa第72页/共195页参数 幅值参数Rq(RMS)lr=评价长度第73页/共195页参数 幅值参数Rtln=评价长度lr=取样长度第74页/共195页参数 幅值参数Rp评价长度第75页/共195页参数 幅值参数Rv评价长度第76页/共195页参数 幅值参数RzRz1Rz2Rz3Rz4Rz5Rz=(Rz1+Rz2+…+Rzn)/n第77页/共195页参数 幅值参数Rz1max,Rp1max和Rv1maxRz1maxRp1maxRv1max第78页/共195页参数 间距参数HSC(高点计数)lr=取样长度(Cut-off)ln=评价长度A=定义高度B=中线第79页/共195页参数 间距参数HSC(高点计数)TallnarrowpeakstendtoworkhardenHardenedpeakswilleventuallybreakoffandthesurfacewillbreakdown第80页/共195页参数 间距参数Rpc(峰数)A=选择的带宽B=中线第81页/共195页参数 间距参数Rpc(峰数)基底表面的峰将导致橙色油漆脱落BaseSheetSteelPaintedSurface第82页/共195页参数 间距参数Sm(平均宽度)lr=取样长度(Cut-off)

MeanLine第83页/共195页参数 混合参数-Rdq(Pdq,Wdq)(坡度均方根)

θθθθ第84页/共195页参数

EffectsofSurfaceSlopesonvibration&noiseNoVibration/QuietLowFrequencyRumbleHighFrequencyScream混合参数-Rdq(Pdq,Wdq)(坡度均方根)

第85页/共195页参数 该参数值越小，表面的反射率越高，表面外观越好。该参数值越大，表面的反射率越底，表面外观越差。返回目录混合参数-Rdq(Pdq,Wdq)(坡度均方根)

第86页/共195页8.承载区域(材料比)AMPLITUDEMODULATION第87页/共195页承载区域(材料比)混合参数-Rmr上部的表面决定磨合特性谷决定润滑特性表面的基体部分决定磨损或寿命特性第88页/共195页混合参数-Rmr研磨板承载线ln=评价长度Rmr=a+b+c+d+ex100

ln承载区域(材料比)第89页/共195页材料比率曲线(Rmr)0100%tp(%)p高度在P高度时的Tp(%)承载区域(材料比) 第90页/共195页0100%tp(%)p高度在P高度时的Tp(%)材料比率曲线(Rmr)承载区域(材料比) 第91页/共195页材料比率曲线(Rmr)0p高度在P高度时的Tp(%)tp(%)100%承载区域(材料比)第92页/共195页幅值分布曲线0p高度峰的个数承载区域(材料比)更进一步的信息第93页/共195页与材料比率曲线相关的参数-Rsk(非对称性)SurfacewithRandomAmplitudeDistribution-ZeroSkew随机分布的表面-零非对称承载区域(材料比)第94页/共195页与材料比率曲线相关的参数-Rsk(非对称性)表面峰占多数-正非对称承载区域(材料比) 第95页/共195页与材料比率曲线相关的参数-Rsk(非对称性)表面谷占多数-负非对称承载区域(材料比) 第96页/共195页与材料比率曲线相关的参数-Rku(峭度)

Rku<3

Rku=3

Rku>3返回目录承载区域(材料比) 第97页/共195页9.Rk参数AMPLITUDEMODULATION第98页/共195页参数 Rk参数表面交互作用第99页/共195页材料比率曲线(Rmr)0100%tp(%)承载区域(材料比) 材料比率曲线倾斜的图形第100页/共195页参数中线

未滤波的图形Rk参数第101页/共195页参数 中线谷拟制后的未滤波图形谷去除并保存在内存中Rk参数第102页/共195页参数 最终的滤波之后的粗糙度曲线Rk参数第103页/共195页参数 100%0tp(%)40%RdcRk参数第104页/共195页参数 100%0tp(%)Rdc40%ABDEFCRk参数第105页/共195页参数 C100%0tp(%)Rdc40%ABDEFRkD1Mr2Mr1Rk参数第106页/共195页参数 tp(%)C100%0Rdc40%ABDEFRkD1Mr2Mr1Area1ECRpkArea2EDRvkRk参数第107页/共195页参数 100%0tp(%)40%RkMr2Mr1RpkRvkRk参数第108页/共195页参数 Rk相关的参数

Rk-核心粗糙度深度

Rpk-峰高度

Rvk-谷高度

Mr1-峰的百分比

Mr2-谷的百分比

A1-峰的面积

A2-谷的面积返回目录第109页/共195页10.形状测量AMPLITUDEMODULATION第110页/共195页最小二乘直线形状测量 第111页/共195页形状测量 直线度(最小二乘直线)第112页/共195页形状测量直线度(最小区域直线)第113页/共195页形状测量最小二乘圆弧R=最小二乘圆弧半径r-r=最小二乘圆弧rr第114页/共195页形状测量 最小二乘圆弧–半径测量t=34.501656mmr=110mml=80mmt=弦高r=最小二乘半径l=测量长度/2r-t第115页/共195页形状测量最小二乘圆弧–半径测量t=1.833462mmr=110mml=20mmr-tt=弦高r=最小二乘半径l=测量长度/2第116页/共195页形状测量 最小二乘圆弧–半径测量t=1.833962mmr=109.9705mml=20mm返回目录t=弦高r=最小二乘半径l=测量长度/2第117页/共195页11.标定方法AMPLITUDEMODULATION第118页/共195页标定方法球标定测量方向第119页/共195页软件校正弧形误差dZdX测量方向第120页/共195页软件校正测头针尖误差测量方向测头针尖中心的轨迹第121页/共195页标定方法Ra和Rz粗糙度样板第122页/共195页标定方法Ra和Rz粗糙度样板第123页/共195页标定方法测量方向2.5µm台阶高度

三线(台阶高度)标准第124页/共195页标定方法三线(台阶高度)标准A=中线B=标定高度第125页/共195页标定方法三线(台阶高度)标准A=调平的表面B=PtC=未调平的表面返回目录更进一步信息第126页/共195页Conics&AsphericsAMPLITUDEMODULATION第127页/共195页ConicsandAspherics ConicSections第128页/共195页ConicConstants

Ellipse:K<0

Sphere:K=0

OblateEllipse:K>0ConicsandAspherics

Z2+X2=1

R22R12

Z2+X2=1

R2R2

Z2+X2=1

R22R12

第129页/共195页ConicConstants

Hyperbola:K<-1

Parabola:K=-1

ConicsandAspherics

Z2+X2=1

R22R12

Z=(Ax)2第130页/共195页WhatisanAspheric?ConventionalSphericalLensConicsandAspherics 第131页/共195页WhatisanAspheric?AsphericLensConicsandAspherics 第132页/共195页

ReasonsforusinganAspheric

ReducesSphericalAberration

AbilitytoProduceVari-focalLenses

ReductioninLensSizeandWeight

GreaterDesignFreedom

ConicsandAspherics 第133页/共195页HowisanAsphereconstructed?BasicConicSection(Sphere)ZAxis

XAxis

ConicsandAspherics Z2+X2=1R2R2第134页/共195页HowisanAsphereconstructed?AsphericPolynomialCurveZ=a8|x|8

BasicConicSection(Sphere)ZAxis

XAxis

ConicsandAspherics 第135页/共195页HowisanAsphereconstructed?AsphericProfileAsphericPolynomialCurveBasicConicSection(Sphere)ZAxis

XAxis

A

B

C

ConicsandAspherics 第136页/共195页HowisanAsphereconstructed?AsphericProfileAsphericPolynomialCurveBasicConicSection(Sphere)ZAxis

XAxis

A

B

C

AsphericProfileAsphericPolynomialCurvesBasicConicSectionConicsandAspherics 第137页/共195页StandardEquationforAnAsphericSurfacecx2+a1|x|+a2|

x|2+a3|

x|3…+a20|

x|20Z(x)=1+1-(K+1)c2x2Where:XistheRadialdistancefromtheAsphericAxis

Zisthecorrespondingverticaldistance

aistheindexedPolynomialCoefficient

CisthereciprocaloftheBaseRadius

KistheConicConstantoftheSurface

ConicsandAspherics 第138页/共195页BaseRadiusofCurvatureConicsandAspherics 第139页/共195页HowDoWeMeasureanAsphericSurface?

OpticalFlatAsphericAxisConicsandAspherics 第140页/共195页HowDoWeAnalyseanAsphericSurface?AsphericDataRadius=40.0mmK=-1A4=5.3188e-007A6=5.5231e-009A8=-1.6774e-011A10=-6.3352e-014ConicsandAspherics 第141页/共195页AsphericFormFitXAxis

ZAxis

ABAsphericAxisConicsandAspherics 第142页/共195页ResidualErrorafterAsphericFormRemoval+ZAxis

-ZAxis

-XAxis

+XAxis

AAsphericAxisAsphericAxisConicsandAspherics 第143页/共195页HowDoWeAnalyseanAsphericSurface?ConicsandAspherics 第144页/共195页AsphericParametersConicsandAspherics 第145页/共195页Aspherics-FurtherAnalysisConvexComponent-ConcaveResidualFormError-IncreaseBaseRadiusConicsandAspherics 第146页/共195页ConvexComponent-ConvexResidualFormError-DecreaseBaseRadiusConicsandAspherics Aspherics-FurtherAnalysis第147页/共195页SmallestRtValueAchieved-TrueShape&BaseRadiusConicsandAspherics BacktoContentsPageAspherics-FurtherAnalysis第148页/共195页3D(Areal)MeasurementAMPLITUDEMODULATION第149页/共195页3DMeasurementAdvantagesof3D(Areal)over2D

GoodVisualisationoftheSurface

MoreStatisticallyStable

BetteratDetecting&AnalysingDefects

ManyMethodsofRepresentingtheData

第150页/共195页3DMeasurementDisadvantagesof3D(Areal)

Longermeasurementcycles

MeasurementProducesLargeDataFiles

MainlyRestrictedtoR&D

SometimesVisuallySubjective

第151页/共195页3DMeasurementContactMeasurementMethodYAxisIncrementalMovementTraverseDirection第152页/共195页3DMeasurementNon-ContactMeasurementMethodYAxisIncrementalMovementMeasurementAxis(X)LaserCCDDetector第153页/共195页3DMeasurement

CriticalDimensionsfor3DMeasurementProfile1Profile2Z1Z2ΔXΔZΔY第154页/共195页3DMeasurement

DataAnalysis第155页/共195页3DMeasurement

LevellingtheData第156页/共195页3DMeasurement

FormRemovalCylinderLiner-NoFormRemovedCylinderLiner-FormRemoved第157页/共195页3DMeasurement

Viewing3DDataMeshedAxonometricView第158页/共195页3DMeasurement

Viewing3DDataPhotoSimulationViewPseudo-ColourView第159页/共195页3DMeasurement

Viewing3DDataContinuousAxonometricViewContourView第160页/共195页3DMeasurement3DFiltering0.8mm0.8mm0.8mmGaussianFilter½Cut-offLostTop,BottomLeft&RightSamplingArea第161页/共195页3DMeasurement3DParameterTypes

Amplitude

Spatial

Hybrid

Functional

第162页/共195页3DMeasurement3DAmplitudeParameters-Prefix:S

Sa=arithmeticmeanofthedeviationsfromthemeanplane

Sq=RMSofthemeanofthedeviationsfromthemeanplane

St=totalpeaktovalleyoverthesamplearea

Sp=heightofthehighestpeaktomeanplane

Sv=depthofthedeepestvalleytomeanplane第163页/共195页3DMeasurement3DSpatialParameters

SPc=peakcountbetweentwoselectableplanes

Sds=densityofsummitscontainedinasamplingarea

Std=texturedirectionofthesurface第164页/共195页3DMeasurement3DHybridParameters

SΔq=RMSslopeofthesurface

Ssc=meansummitcurvatureofthesurface

Sdr=developedinterfacialarearatioofthesurface第165页/共195页3DMeasurement3DFunctionalParameters

Stp=surfacebearingarearatio

Sbi=surfacebearingindex

Sci=corefluidretentionindex

Svi=valleyfluidretentionindex第166页/共195页3DMeasurement

Volume/DefectAnalysis第167页/共195页3DMeasurement

StepHeightAnalysis第168页/共195页DrawingIndicationAMPLITUDEMODULATION第169页/共195页DrawingIndicationConventionalSurfaceTextureSymbol

GraphicalSymbolsforSurfaceTexture6.8第170页/共195页RequirementforSurfaceTexture1RequirementforSurfaceTexture,MaterialRemovalRequired2RequirementforSurfaceTexture,MaterialRemovalNotPermitted3

GraphicalSymbolsforSurfaceTextureDrawingIndication第171页/共195页

GraphicalSymbolsforSurfaceTextureDrawingIndication(d)(e)3(c)Turned(a)0.0025-0.8/Rz6.8(b)0.0025-0.8/Ra2.2ClickHereforFurtherInformation第172页/共195页

GraphicalSymbolsforSurfaceTextureDrawingIndication

Fe/Ni15pcr0.0025-0.8/Rz6.8第173页/共195页DrawingIndicationBi-LateralTolerancing

GraphicalSymbolsforSurfaceTextureURa0.9LRa0.3第174页/共195页DrawingIndication

The16%Rule(DefaultRule)

Nomorethan16%ofthemeasuredvaluesforanupperlimitshouldexceedthespecifiedvalue

Nomorethan16%ofthemeasuredvaluesforalowerlimitshouldbelessthanthespecifiedvalue第175页/共195页DrawingIndication

TheMAXRuleRzMAX0.9第176页/共195页EndAMPLITUDEMODULATIONBacktoContentsPage第177页/共195页Terminology

FrequencyResponseABCDSurfaceProfileTraverseLengthin1Second0.01mm0.02mm0.01mm0.01mm1mm/100peaks1mm/50peaks0.5mm/50peaks2mm/200peaksElectricalWaveform100Hz50Hz50Hz200HzClickHeretoReturn第178页/共195页Styli-CriticalFeatures ShankClearanceEffectiveLengthShankLengthPivotPointReproducingtheSurface

BacktoContentsPageClickHeretoReturn第179页/共195页HowDoWeMeasureSurfaceFinish?

PhaseGratingInterferometric(PGI)Transducer第180页/共195页HowDoWeMeasureSurfaceFinish?

NonContactInstrumentsLaserTriangulationCCDReceptorSurfaceALaserSurfaceBΔZ第181页/共195页HowDoWeMeasureSurfaceFinish?

AtomicForceMicroscopeStylusTipSpringDeflectionSensorSpringNonContactInstrument