表面粗糙度的测量-2

实验3利用光切显微镜测量表面粗糙度一、实验目的1．了解用光切显微镜测量表面粗糙度的原理和方法；2．加深对表面粗糙度评定参数轮廓的最大高度Rz的理解。二、测量原理及计量器具说明（一）仪器概述光切显微镜以光切法测量和观察机械制造中零件加工表面的微观几何形状，在不破坏表面的条件下，测出截面轮廓的微观不平度和沟槽宽度的实际尺寸。此外，还可测量表面上个别位置的加工痕迹和破损。本仪器适用于测量Rz0.8～80微米表面粗糙度，（二）规格显微镜物镜放大倍数60X30X14X7X显微镜总放大倍数510X260X120X60X物镜数值孔径NA0.550.400.200.12显微镜物镜方视场（毫米）φ0.3φ0.6φ1.3φ2.5物镜的工作距离（毫米）0.040.22.59.5测量范围Rz(微米)0.8～1.61.6～6.36.3～2020～80摄影装置放大倍数约6倍测量不平度范围≈（0.8～80）微米（三）工作原理仪器是采用光切法测量被测表面的微观不平度，其工作原理如图3-1所示：图3-1狭缝被光源发出的光线照射后，通过物镜发出一束光带以倾斜450方向照射在被测量的表面上。具有齿状的不平表面，被光亮的具有平直边缘的狭缝象的亮带照射后，表面的波峰在S点产生反射，波谷在S‘点产生反射，通过观测显微镜的物镜，它们各成象在分划板的a和a‘点。在目镜中观察到的即为具有与被测表面一样的齿状亮带如图3-2b，通过目镜的分划板与测微器测出a点到a’之间的距离N，被测表面的微观不平度h即为：V—物镜放大倍数为了测量和计算方便，测微目镜中十字线的移动方向(图3-2a)和被测景光带边缘宽度h1ˊ成45度斜角（图3-2b)，故目镜测微器刻度套筒上的读数值h1〞与不平度高度的关系为；图3-2（四）结构仪器的外形如图3-3、图3-4所示。基座1上装有立柱2，显微镜的主体通过横臂3和立柱联结，转动手轮4)将横臂(3)和立柱联结，转动手轮(4)将横臂(3)沿立柱(3)上下移动，此时显微镜进行粗调焦，并用旋手(5)将横臂固在立柱上。显微镜的光学系统压缩在一个封闭的壳体（16）内，在壳体上装有可替换的物镜组（12）（它们插在滑板上用手柄（7）借弹簧力固紧）、测微目镜（11）、照明灯（8）及摄影装置的插座（9）等。微调手轮（6）用于显微镜的精细调焦。仪器的摄影装置（10）装在（9）处（使用时须将防尘盖拿去），可与测微目镜（11）并用。摄影时，只须将手轮（20）转向摄影部位即可。为减少摄影时外界的振动影响，摄影时宜用相机上之快线（13）进行。-图3-3图3-4仪器的座标工作台（18），利用手轮（14）对工件进行座标测量与调整；松开旋手（15），可作3600转动。对平的工件，可直接放在工作台上进行测量；对圆柱形的工件，可放在仪器工作台上之V型块（17）上进行测量。如被测零件较大，不能安放在仪器工作台上，则可放松旋手（5），将显微镜主体旋转到仪器的两侧或背面测量。三、操作步骤1．光切显微镜可用测微目镜测出表面不平度Rz。在测量时，所测量的表面范围不少于五个波峰。为使测量能正确而迅速地进行，要求按表1内所列的数据选择物境。2．被测工作物的安放和显微镜调焦：(1)被检工作物放在工作台上时，测量表面之加工纹路应与显微光轴面平行，即与狭缝象垂直。并使测量表面平行于工作台平面（准确到10）；对于圆柱形或锥形工作物可放在工作台上之V型块（17）上。(2)选择适当的物镜插在滑板上，拆下物镜时应先按下手柄（7），插入所需的物镜后，放松手柄即可。(3)接通电源，调整粗调手轮（4）和微调手轮（6）调焦在测量平面上，使视场中出现最清晰的狭缝象和表面轮廓象。如果狭缝边缘象（下面边）与表面轮廓象不能同时调清晰时，可稍稍转动手轮（21）（在手轮（20）旁边，图中未示出）。一般情况下，请不要转动它。(4)旋转测微目镜之固紧螺钉（19），转动测微目镜使其中十字线之水平线与狭缝象平行，并用螺钉（19）把它固定在这个位置上，此时目镜内分划板运动方向与狭缝象成450角度。在这以后，就可以进行表面轮廓不平度的测量工作。注意：为了正确地对圆柱体进行测量工作必须同时调整工作台和显微镜，使显微镜精确地调焦在圆柱顶端母线上。为此，须使工作台作垂直于圆柱体轴线移动（平行于加工条纹移动）。如有必要时，对显微镜须作重新调焦。3.轮廓不平度的测量：为测量表面轮廓不平度，须使与狭缝平行的分划水平线与狭缝清晰边缘（下面边）最高点相切，如图3-2b所示。然后记下目镜分划板与测微鼓上的读数，再使十字线的水平线与狭缝最低点相切，第二次记下分划板与鼓动轮的读数，两次读数之差：（2）将式（2）中的N代入式（1）后得：（3）分划板的二次读数差4.带辅助物镜的物镜放大倍数V的确定：为了确定公式（3）中之物镜放大倍数V，在进行轮廓不平度测量时须对仪器备有的标准分划尺刻线进行测量，首选将标准分划板放在仪器的工作台上，调整标准分划尺刻线清晰地成象在目镜视场中，并且使其刻线笔狭缝象垂直，分划板十字线的运动方向与狭缝象平行。然后将分划板十字线交点对准标准分划尺的一端，按测微目镜的分划板与测微鼓进行第一次读数，如图3-5所示。把十字线交点移到标准分划尺的另一端，再图3-5以同法进行第二次读数。图3-5此时测微目镜的二次读数差与标准分划尺选择段刻度数之比，就是显微物镜的放大倍数V。5.表面显微轮廓的摄影为了能在光切显微镜上对显微轮廓进行摄影，仪器附有摄影装置。摄影时，根据上述（二）的方法，在目镜中得出清晰的象后，转动手轮（20）到摄影部位，将光栏开到最大位置，用B门即可进行照相。摄影胶卷可用21锭120全色胶卷，卷装散装皆可。曝光速度一般40秒左右，为了减少曝光时间，变压器应调至最亮位置。根据不同放大倍率的物镜，曝光速度稍可增减。用相机法测量表面不平度时，用下式：