表面粗糙度的測量-2

實驗3利用光切顯微鏡測量表面粗糙度一、實驗?zāi)康?．了解用光切顯微鏡測量表面粗糙度的原理和方法；2．加深對表面粗糙度評定參數(shù)輪廓的最大高度Rz的理解。二、測量原理及計量器具說明（一）儀器概述光切顯微鏡以光切法測量和觀察機械制造中零件加工表面的微觀幾何形狀，在不破壞表面的條件下，測出截面輪廓的微觀不平度和溝槽寬度的實際尺寸。此外，還可測量表面上個別位置的加工痕跡和破損。本儀器適用于測量Rz0.8～80微米表面粗糙度，（二）規(guī)格顯微鏡物鏡放大倍數(shù)60X30X14X7X顯微鏡總放大倍數(shù)510X260X120X60X物鏡數(shù)值孔徑NA0.550.400.200.12顯微鏡物鏡方視場（毫米）φ0.3φ0.6φ1.3φ2.5物鏡的工作距離（毫米）0.040.22.59.5測量范圍Rz(微米)0.8～1.61.6～6.36.3～2020～80攝影裝置放大倍數(shù)約6倍測量不平度范圍≈（0.8～80）微米（三）工作原理儀器是采用光切法測量被測表面的微觀不平度，其工作原理如圖3-1所示：圖3-1狹縫被光源發(fā)出的光線照射后，通過物鏡發(fā)出一束光帶以傾斜450方向照射在被測量的表面上。具有齒狀的不平表面，被光亮的具有平直邊緣的狹縫象的亮帶照射后，表面的波峰在S點產(chǎn)生反射，波谷在S‘點產(chǎn)生反射，通過觀測顯微鏡的物鏡，它們各成象在分劃板的a和a‘點。在目鏡中觀察到的即為具有與被測表面一樣的齒狀亮帶如圖3-2b，通過目鏡的分劃板與測微器測出a點到a’之間的距離N，被測表面的微觀不平度h即為：V—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3-2a)和被測景光帶邊緣寬度h1ˊ成45度斜角（圖3-2b)，故目鏡測微器刻度套筒上的讀數(shù)值h1〞與不平度高度的關(guān)系為；圖3-2（四）結(jié)構(gòu)儀器的外形如圖3-3、圖3-4所示?；?上裝有立柱2，顯微鏡的主體通過橫臂3和立柱聯(lián)結(jié)，轉(zhuǎn)動手輪4)將橫臂(3)和立柱聯(lián)結(jié)，轉(zhuǎn)動手輪(4)將橫臂(3)沿立柱(3)上下移動，此時顯微鏡進行粗調(diào)焦，并用旋手(5)將橫臂固在立柱上。顯微鏡的光學(xué)系統(tǒng)壓縮在一個封閉的殼體（16）內(nèi)，在殼體上裝有可替換的物鏡組（12）（它們插在滑板上用手柄（7）借彈簧力固緊）、測微目鏡（11）、照明燈（8）及攝影裝置的插座（9）等。微調(diào)手輪（6）用于顯微鏡的精細調(diào)焦。儀器的攝影裝置（10）裝在（9）處（使用時須將防塵蓋拿去），可與測微目鏡（11）并用。攝影時，只須將手輪（20）轉(zhuǎn)向攝影部位即可。為減少攝影時外界的振動影響，攝影時宜用相機上之快線（13）進行。-圖3-3圖3-4儀器的座標工作臺（18），利用手輪（14）對工件進行座標測量與調(diào)整；松開旋手（15），可作3600轉(zhuǎn)動。對平的工件，可直接放在工作臺上進行測量；對圓柱形的工件，可放在儀器工作臺上之V型塊（17）上進行測量。如被測零件較大，不能安放在儀器工作臺上，則可放松旋手（5），將顯微鏡主體旋轉(zhuǎn)到儀器的兩側(cè)或背面測量。三、操作步驟1．光切顯微鏡可用測微目鏡測出表面不平度Rz。在測量時，所測量的表面范圍不少于五個波峰。為使測量能正確而迅速地進行，要求按表1內(nèi)所列的數(shù)據(jù)選擇物境。2．被測工作物的安放和顯微鏡調(diào)焦：(1)被檢工作物放在工作臺上時，測量表面之加工紋路應(yīng)與顯微光軸面平行，即與狹縫象垂直。并使測量表面平行于工作臺平面（準確到10）；對于圓柱形或錐形工作物可放在工作臺上之V型塊（17）上。(2)選擇適當(dāng)?shù)奈镧R插在滑板上，拆下物鏡時應(yīng)先按下手柄（7），插入所需的物鏡后，放松手柄即可。(3)接通電源，調(diào)整粗調(diào)手輪（4）和微調(diào)手輪（6）調(diào)焦在測量平面上，使視場中出現(xiàn)最清晰的狹縫象和表面輪廓象。如果狹縫邊緣象（下面邊）與表面輪廓象不能同時調(diào)清晰時，可稍稍轉(zhuǎn)動手輪（21）（在手輪（20）旁邊，圖中未示出）。一般情況下，請不要轉(zhuǎn)動它。(4)旋轉(zhuǎn)測微目鏡之固緊螺釘（19），轉(zhuǎn)動測微目鏡使其中十字線之水平線與狹縫象平行，并用螺釘（19）把它固定在這個位置上，此時目鏡內(nèi)分劃板運動方向與狹縫象成450角度。在這以后，就可以進行表面輪廓不平度的測量工作。注意：為了正確地對圓柱體進行測量工作必須同時調(diào)整工作臺和顯微鏡，使顯微鏡精確地調(diào)焦在圓柱頂端母線上。為此，須使工作臺作垂直于圓柱體軸線移動（平行于加工條紋移動）。如有必要時，對顯微鏡須作重新調(diào)焦。3.輪廓不平度的測量：為測量表面輪廓不平度，須使與狹縫平行的分劃水平線與狹縫清晰邊緣（下面邊）最高點相切，如圖3-2b所示。然后記下目鏡分劃板與測微鼓上的讀數(shù)，再使十字線的水平線與狹縫最低點相切，第二次記下分劃板與鼓動輪的讀數(shù)，兩次讀數(shù)之差：（2）將式（2）中的N代入式（1）后得：（3）分劃板的二次讀數(shù)差4.帶輔助物鏡的物鏡放大倍數(shù)V的確定：為了確定公式（3）中之物鏡放大倍數(shù)V，在進行輪廓不平度測量時須對儀器備有的標準分劃尺刻線進行測量，首選將標準分劃板放在儀器的工作臺上，調(diào)整標準分劃尺刻線清晰地成象在目鏡視場中，并且使其刻線筆狹縫象垂直，分劃板十字線的運動方向與狹縫象平行。然后將分劃板十字線交點對準標準分劃尺的一端，按測微目鏡的分劃板與測微鼓進行第一次讀數(shù)，如圖3-5所示。把十字線交點移到標準分劃尺的另一端，再圖3-5以同法進行第二次讀數(shù)。圖3-5此時測微目鏡的二次讀數(shù)差與標準分劃尺選擇段刻度數(shù)之比，就是顯微物鏡的放大倍數(shù)V。5.表面顯微輪廓的攝影為了能在光切顯微鏡上對顯微輪廓進行攝影，儀器附有攝影裝置。攝影時，根據(jù)上述（二）的方法，在目鏡中得出清晰的象后，轉(zhuǎn)動手輪（20）到攝影部位，將光欄開到最大位置，用B門即可進行照相。攝影膠卷可用21錠120全色膠卷，卷裝散裝皆可。曝光速度一般40秒左右，為了減少曝光時間，變壓器應(yīng)調(diào)至最亮位置。根據(jù)不同放大倍率的物鏡，曝光速度稍可增減。用相機法測量表面不平度時，用下式：