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精密检测中微球粗糙度的精确测量及不确定度分析（航天控制技术有限公司，航天科工集团061基地，贵阳550009） 本文针对微球粗糙度的精确测量问题， analyzes and discusses the influence of the structure and movement mode of the stylus on the measurement影响,提出准确测量方粗糙度;球面TG84[文献标识码ccurateeasuremenUncertatyAnalyicrosphereRoughning,ZHANrospacecontroTechnologyIC,Guiyang550009imingroblemabouaccurateeasuremenicrosphere,robestructureitsmotionmodewelleasuremenwereanalyzediscussed.accurateeasuremenforwardakeverificationtestuncertatyanalysis.roughness;sphere;概述粗糙度测量一般采用目测比法和粗粒度仪检测对微小球面的粗粒度测量使用粗糙度仪进行精确测量也是一个难题。 国内同类厂商均未找到有效的测量方法，仍采用目视比较法进行检测。 确定性分析实现了微小球面高精度粗糙度的精确测量。

表面粗糙度表征零件的表面质量。 对于需要减小摩擦力的运动部件，表面粗糙度是其工作的关键参数，很大程度上决定了产品的性能。 支撑形式对轴尖部分的球头部分要求精度高。 粗糙度部分的关键参数显示在0.14mm之间的20范围内（如图所示）。 测量球形半球的弧长 半球的弧长满足标准考核要求的测量长度。 触针接触球面的极限位置，测量出一个不值得讨论、几乎没有可靠性的采样长度测量数据。 XR20测量仪的精确测量和不确定度分析为1mm，测针尖端半径为2μm。 测量时，测头与球面在测量起点的相对位置只能通过目测进行调整，测头与球面在施力前后均有接触。 触控笔和球面之间的相对位置仍然发生显着变化。 测量微小球面的难点之一是采样长度（测量开始和结束时有采样长度的测量长度不参与评价，可以控制球面要求的20范围，提高测量可靠，选用德国生产的XR20触针式粗糙度测量仪，由熟练使用仪器的测量人员进行测量，与工件的接触是高度或宽度变化的有效反馈被测表面计算粗糙度参数的显微峰谷方向 万能工具显微镜下测针锥角为70° 测针形状大于被测表面 球径仍为大。针尖的尖锐部分是否用肉眼可见70，形成一个锥角。标记90是指该部分。 测量重复次数。 使用的测量工具：测针测量使用锥角为90°的测针尖。 通过上述结构分析尖点处形成的曲率半径。 只有当曲率半径的表面接触时，采集点才有效。

当测尖锥面与工件接触时，测量采集点无效，评价值不正确。 因此，只有测量部分球顶的对称45圆周才能保证测量尖端与球面接触，测量采集点在使用标签时才有效。 测针的运动方式对测量的影响是对于微小的球面要目测或用几倍放大镜测量。 难以控制和判断采集点是否在有效范围内。 要控制测针的正确位置，只有知道测针接触工件前后的运动状态，才能采取有效措施，用XR20粗糙度仪进行测量。 如果小于4mm，利用电机的微调功能，调整测针“自动接触”测量面。 测量过程中，可直观判断测针与工件“自动接触”前后电机的微调功能。 触控笔的运动围绕支点旋转。 电机的微调功能是否使触控笔绕支点旋转？ 对于微球，测针的移动方式也会影响测量的有效采集范围，影响测量的准确性。 即使同一测量人员使用，也能看到测试数据。 相同的设备，相同的测量方法。 检查被测球面的外观，没有发现差异。 测试数据不稳定。 不是被测球面粗糙度的不平整，而是测量采集点控制不当造成的探头结构对测量有效范围的影响。 XR20 轴以一定的速度驱动。 拖动传感器沿直线移动，触控笔在被测表面的轮廓峰谷上滑动上下移动。 这一运动使磁芯通过支点作同步上下运动，磁芯包围的两个差动电感线圈的电感量发生变化。

传感器的线圈直接与测量线并联，线圈电感量的变化使电桥失去平衡，输出与测针上下运动成正比的信号，电子装置放大了这种微弱力量的变化。 经过相敏检测后轴的粗糙度，得到代表触控笔位移大小和方向的信号。 此后，信号被分成两部分以指示手写笔的位置。 另一条路径放大后，进入积分计算器进行积分计算，得到表面粗糙度值。 《航空精密制造技术》2011年显示无法调整控制触控笔高度坐标等量的变化，电机微调使触控笔平移； 反之，手写笔旋转坐标的变化是相等的。 由此可以确定，测针电机的微调是在测量过程中驱动测针沿轴线平移，而不是绕支点旋转。 测针接触工件后的接触力改变了测针的直线形状，而测针与工件的接触力不变，接触变形相同，Z方向高度不同。 测针旋转与工件接触面的接触点位置和旋转角度不同（见图。对于测量范围有限的小球面，很可能是测针的圆锥面和工件表面不同，工件接触，导致测量数据不正确。检查测针的运动方式，确认电机微调功能是如何实现的。我们通过实验来验证这一点。XR20测量仪配备了一个二维可调千分尺，触针接触测量面后，输出接触点坐标值（输出分辨率精度。调整X、Y千分尺时，确保触针与球面在测量开始时的相对位置相同点，调整不同高度的触针，根据接触起点到球体最高点的高度变化量，通过电机的微调功能来判断触针的运动方式。 轴坐标显示分辨率为1mm。 中间位置不能控制同一个测针位置，测针控制测量起点的轴位置相同。 在二维工作台上，用二维工作台的X、Y轴千分尺调整测量球体和测针的相对位置，将测针和球体的位置固定在测量起点，并记录测量起点处千分尺的数值。 在测量起点处，用轴电机调整测针与被测面的相对高度，利用电机微调功能使测针与被测球面自动接触，并记录接触起点坐标。

使用“拐点”调整球体上找到的最高点的坐标。 计算记录的接触起点和最高点的X0位置（零件和测针位置同步有明显差异。重新确认接触起点和球的最高点，确定测量方案经分析验证可知，自动接触前测针与工件的运动轴平移，测针在测量过程中是旋转的，在测量小球面时，由于测针的长度远大于球体在测量过程中的高度变化，测针旋转角度很小，所以只要测量起点和终点是针尖与球面接触，圆锥之间就不会接触测量时触针表面与球面的接触面，用XR20粗糙度仪配置90，当接触点与球中心点与仪器轴线的夹角为45A1、A2时，测量圆锥面针与球面相切，恰好测尖与球面接触，即测量极限位置为图中球面。 看起来测针的锥面与工件接触。 测量测针与球面的接触位置时，测量弧长必须最大化，测量截面必须横跨球心固定。 接触后显示坐标相对变化的不确定性分析。 利用二维工作台高度变化的“拐点”调整工件球心，随机选取12个截圆进行检测。 数据如表所示。 测量时，测针自动接触球面后，调整二维功，用“拐点”找到测针接触球面的最高落差Z，即接触点为测量起点点A1。

控制起点后，只要控制量测长度不大于该量测长度，即可有效控制量测采集点，使零件呈90°水平放置。 以评价长度作为采样长度。 在最高点对称测量采样长度，可以看到控制测量起点的数据。 在同一部位重复调整试验，最大变化为0.043μm。 各部分的测量值非常稳定。 可见，这种测量方法调节控制采样点的有效性是正确的。 不确定度分析粗糙度测量变异性的影响因素包括数值变化、每次测量的中值变化、仪器触针08360 45的测量重复性、有效范围内的采集点、两个采样长度、评价角度最高点的对称分布, range of evaluation lengths 覆盖球体到top 20，需要球体范围粗糙度控制，用“拐点”寻找最高点表示。 其中，粗糙度测量标准参数值的变化代表了每次测量和评价结果的差异，各种随机因素引入的不确定性成分在ISO中有详细讨论。 和）小于 45 有效射程。 控制测量终点不超过图A2的方法同控制测量起点A1； 或者控制测量起点的角度，计算测量长度的终点是否在控制中心的45°范围内。 由于二维可调轴（分度）精度不高，建议用千分尺测量球的直径。最好使用第一种方案。ijij 12 这些均值相关的平方和可通过以下公式计算 006917S2 000065708S3 05S4 00011924M1 00191535M2 06M3 06M4 06 平均测量标准之间的变化 测量与评价仪器重复性之间的变化 SR、SE、SM 对应表达式的估计结论采用测量方案第四篇提到的进行微球面高精度粗糙度测量充分利用了测量设备的功能，能够准确有效地控制测量过程，并对重复测量数据进行不确定度分析，可满足微小球面高精度粗糙度测量，解决测量难题。 准确确定关键部位的重要参数。

1004mmSM 576mm12 786nm 001786um 复合标准不确定度的扩展不确定度UP为执行概率kP包含因子的倍数轴的粗糙度，即：UP样品球面20范围为95.45%时的包含因子kP U95.45 572nm评估长度； 测量精度 完全满足测量的检测要求 012.李艳,**** 梁 JJF1105 2003.触针式表面粗糙度测量仪标准规范 JJF1059 1999.测量不确定度评定表达式（收稿日期2011（上接）上述第15种材料）在不同的抛光区域和不同的抛光时间，性能不同；在实际抛光接触区域，球形抛光工具旋转产生的线速度不完全相等；测量引起的误差，等（球头半径为50mm，实测接触wz区域的半径为公转速度对去除功能的影响可以忽略不计。此时，球面抛光工具的转速以抛光为主速度，其公转速度只是改变其加工线的方向，对提高面形精度和粗糙度有一定作用。 影响。 实践加结论 基于以上对球面抛光工具去除函数的研究，建立了球面抛光工具的去除函数模型。 边缘过渡为零，加工时接触面积小，即去除功能作用面积小，可以运行到工件表面任意一点。 对边缘的校正效果更好，避免了球面抛光工具在边缘压力突变时产生的边缘效应和高频分量误差wy参考应力盘智能控制盘面形表征方法与检测光学精密工程三极机构并置ring cur rva tu re effec polishing process spherica Journal teria ls processing Tech2 logic,2001 116:298 CNC polishing The removal function of polishing disk in technology 2000,26 34 (received date 2011 can get different removal function shape wz〃27 收稿日期