試驗三表面粗糙度測量

1、實驗三外表粗糙度測量實驗3-1用雙管顯微鏡測量外表粗糙度一、實驗目的1 , 了解用雙管顯微鏡測量外表粗糙度的原理和方法.2 .加深對粗糙度評定參數(shù)輪廓最大高度Rz的理解.二、實驗內容用雙管顯微鏡測量外表粗糙度的 Rz值.三、測量原理及計量器具說明參看圖1,輪廓最大高度 Rz是指在取樣長度lr內,在一個取樣長度范圍內,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雙管顯微鏡能測量 801科m的粗糙度,用參數(shù) Rz來評定.雙管顯微鏡的外形如圖 2所示.它由底座1、工作臺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、原理來測量外表粗糙度的,如圖3所示.被測外表為 PP2階梯外表,當一平行光束從 450方向投射到階梯外表上時,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；.通過測量和計算,可求得被測外表的不平度高度 ho圖4為雙管顯微鏡的光學系統(tǒng)圖.由光源 1發(fā)出的光,經聚光鏡 2、狹縫3、物鏡4以 450方向投射到被測工件外表上.調整儀器使反射光束進入與投射光管垂直的觀察光管內, 經物鏡5成象在目鏡分劃板上, 通過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,測量亮帶邊緣的寬度 兒,可求出被測外表的不平度高度%：0hi = hicos45 =hi0cos45式中 N一物鏡放大倍數(shù).為了測量和計算方便,測微目鏡中十字線的移動方向(圖hi'成450斜角(圖5b),故目鏡測微器刻度套筒上讀數(shù)值5a)和被測量光帶邊緣寬度“'與不平度高度的關系為：._ 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 測微器的結構 和物鏡放大倍 數(shù)有關.減藥片2上 或隔片1上市可動(a)(b)圖5四、測量步驟1

4、.根據被測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 .擦凈被測工件,把它安放在工作臺上,并使被測外表的切削痕跡的方向與光帶垂直. 當測量圓柱形工件時,應將工件置于V型塊上.表1物鏡放大倍數(shù)N總放大倍數(shù)視場直徑mm物鏡工作距離mm測量范圍Rz m7X60X2.517.810-8014X120X1.36.83.21030X260X0.61.61.6-6.360X520X0.30.650.8-3.24.粗調節(jié)：參看圖2,用手托住支臂7,松開鎖緊螺釘9,緩慢旋轉支臂調節(jié)螺母 10, 使支臂7上下移動,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.要注意預防物鏡與工件外表相碰,以免損壞物鏡組.5 .細調節(jié)：緩慢而往復轉動調節(jié)手輪6,調焦環(huán)12和調節(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的中央.6 .松開螺釘5,轉動目鏡測微器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 .根據被測外表的粗糙度級別,按國家標準GB1031 -68的規(guī)定選取取樣長度和評定長度.8 .旋轉目鏡測微器的刻度套筒,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實線所示,并從測微器讀出被測外表的峰或谷的數(shù)值.在取樣長度范圍內 測出最高點最高

6、的峰和最低點最低的谷的數(shù)值.然后計算出Rz的數(shù)值.9 .縱向移開工作臺,在測量范圍長度內,共測出 n n一般取5個取樣長度的 Rz值, 取它們的平均值作為被測外表的輪廓最大高度.按下式計算：n二 Rzi i 1 Rz 平均=n10 .根據計算結果,判斷被測外表粗糙度的適用性.附：目鏡測微器分度值 C確實定.由前述可知,目鏡測微器套筒上每一格刻度間距所代表的實際外表不平度高度的數(shù)值分度值與物鏡放大倍率有關. 由于儀器生產過程中的加工和裝配誤差,以及儀器在使用過程中可能產生的誤差,會使物鏡的實際倍率與表1所列的公稱值之間有某些差異.因此,儀器在投入使用時以及經過較長時間的使用之后,或者在調修重新安

7、裝之后, 要用玻璃標準刻度尺來確定分度值 C,即確定每一格刻度間距所代表的不平度高度的實際數(shù)值.確定圖6方法如下：1將玻璃標準刻度尺置于工作臺上, 調節(jié)顯微鏡的焦距,并移動標準刻度尺,使在 目鏡視場內能看到清楚的刻度尺刻線圖6.2參看圖2,松開螺釘5,轉動目鏡測微器4,使十字線交點移動方向與刻度尺象 平行,然后固緊螺釘 5.（1） 按表2選定標準刻度尺線格數(shù)將十字線焦點移至與某刻線重合圖6中實線位置,讀出第一次讀數(shù) .然后,將十字線焦點移動 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物鏡標稱倍率N7 X10X30X60X標準刻度尺刻線格數(shù) Z1005030202

8、計算測微器刻度套筒上一格刻度間距所代表的實際被測值即分度值C :TZC =2A式中T標準刻度尺的刻度間距10m.把從目鏡測微器測得的十點讀數(shù)的平均值h乘上C值,即可求得 Rz值:Rz=Ch"1 .為什么只測量光帶一邊的最高點峰和最低點谷？2 .測量外表粗糙度還有哪些方法？其應用范圍如何？3 .用雙管顯微鏡測量外表粗糙度為什么要確定分度值C?如何確定？實驗3-2用干預顯微鏡測量外表粗糙度一、實驗目的1,熟悉用干預顯微鏡測量外表粗糙度的原理和方法.2.加深對輪廓最大高度 Rz的理解二、實驗內容用6JA型干預顯微鏡測量外表粗糙度的Rz值.三、測量原理及計量器具說明干預顯微鏡是干預儀和顯微鏡

9、的組合,用光波干預原理來反映出被測工件的粗糙程度. 由于外表粗糙度是微觀不平度,所以用顯微鏡進行高倍放大后以便觀察和測量.干預顯微鏡一般用于測量 0.80.025科m的Rz值.圖1為6JA型干預顯微鏡的外觀圖.圖 2為該儀器的光學系統(tǒng)圖,由光源 1發(fā)出的光 束,通過聚光鏡2、4、8 3是濾色片,經分光鏡9分成兩束.其中一束經補償板 10、物 鏡11至被測外表18,再經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,經物鏡12射至參考鏡13上,再由原光路返回,并透過分光鏡9,也射向目鏡19.兩路光束相遇迭加產生干預,通過目鏡19來觀察.由于被測外表有微小的峰、谷

10、存在,峰、谷處的光程不一樣,造成干預條紋的彎曲.相應部位峰、谷的高度差h,與干涉條紋彎曲量a和干預條紋間距 b有關圖5b,其關系式為：b 2式中,入為測量中的光波長. 本實驗就是利用測量干預條紋彎曲量 a和干預條紋間距b來確定Rz值的.四、測量步驟1 .調整儀器測量時調整儀器的方法如下：開亮燈泡,轉動手輪10和6圖1,使圖2中的遮光板14從光路中轉出.如果視場亮 度不均勻,可轉動調節(jié)螺絲 4a,使視場亮度均勻.轉動手輪8,使目鏡視場中弓形直邊清楚,如圖 3所示.在工作臺上放置好洗凈的被測工件.被測外表向下,朝向物鏡.轉動手輪6,遮去圖2中的參考鏡13的一路光束.轉動滾花輪 2c,使工作臺升降直

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

12、次干預條紋可清楚地顯示出條紋的彎曲情況,便于觀察和測量.如在目鏡中看不到干預條紋,可慢慢轉動手輪14直到出現(xiàn)清楚的干預條紋為止(圖 5a).轉動手輪7和9以及手輪8和14,可以得到所需的干預條紋亮度和寬度.轉開工作臺 2b, 使加工痕跡的方向與干預條紋垂直.松開螺絲1b,轉動測微目鏡1,使視場中十字刻線之一與干預條紋平行,然后擰緊螺絲1b,此時即可進行具體的測量工作.2 .測量方法在此儀器上,外表粗糙度可以用兩種方法測量.(1)用測微目鏡測量1)轉動測微目鏡的測微器 1a,使視場中與干預條紋平行的十字線中的一條線對準一條 干預條紋峰頂中央(圖 5b),這時在測微器上的讀數(shù)為N1.然后再對準相鄰

13、的另一條干預條紋峰頂中央,讀數(shù)為 N2.(N1-N2)即為條紋間距 bo2)對準一條干預條紋峰頂中央讀數(shù)N1后,移動十字線,對準同一條干預條紋谷底中央,讀數(shù)為N30 (N1-N3)即為干預條紋彎曲量 a.按輪廓最大高度 Rz的定義,在取樣長度范 圍內測量同一條干預條紋的最高的峰和最的低谷,這個干預條紋彎曲量的值a為：a 平均=N 1 max N 3 min被測外表的輪廓最大高度Rz為:Rzab 2采用白光時,入=0.55科m；采用單色光時,那么按儀器所附濾色片檢定書載明的波長取值.按測量長度要求,各取樣長度的Rz值還需平均后才能作為評定外表粗糙度的可靠數(shù)據.心,二八1MBi4A(a)干預y-乃司T強表d _ t -> r V J /.(2)用目視估計判定a為干預條紋間距b的多少倍或幾分之一, 用目視用肉眼觀察