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主要内容： 1.主要术语和定义 取样长度L 评价长度L 等高线中线m2，6个评价参数 3个基本和3个附加 3.一般规定 重点：3个基本评价参数 1.主要术语和定义 1.实际等高线：平面与实际表面相交得到的等高线。 根据相交方向的不同，可分为水平实际等高线和纵向实际等高线。 在评定或测量表面粗糙度时，除另有规定外，通常指实际横向轮廓，即垂直于加工纹理方向的截面上的轮廓。 横向实际外形图 实际外形图 2． 取样长度l：为判断和测量表面粗糙度而规定的基准线的长度。 目的：限制和减弱表面波纹度对表面粗糙度测量结果的影响。 （几何滤波）目的：充分合理地反映某一表面的粗糙度特征。 （加工表面有不同程度的不均匀性）。 选择原则：一般由五个取样长度决定。 4、轮廓中心线m：评定表面粗糙度值的基准线。 具有与被测表面几何形状一致的几何轮廓并划分被测轮廓的线。 其类型有： (1) 最小二乘中线：使轮廓上各点的轮廓偏距y（轮廓上的点到测量方向基线的距离）的平方和最小的基线. (2) 算术平均中线：在采样长度范围内，将实际轮廓分为上下两部分粗糙度测量，并使上下部分面积相等。 型材算术平均中线评价参数的基本要求： (1) 正确、充分地反映表面微观几何形状特征； (2) 定量结果； (3)测量方便。

国标从等级和高度两个方向规定了三个评价参数：三个基本参数（等级）、三个附加评价参数（高度）10 图4-3 表面粗糙度高度参数1、轮廓算术平均偏差Ra 以内采样长度L，轮廓偏移量绝对值的算术平均值。 表示为：yxdx采样长度内5个最大剖面峰高的平均值与5个最大剖面谷深的平均值之和，如图4-3所示。 用公式表示：在采样长度内，也可以从平行于剖面中线m的任意一条直线开始计算，计算出5个最高点（峰）和5个最低点（谷）的平均值the measured profile distance123． 剖面的最大高度在取样长度内，即剖面峰线与剖面谷底线之间的距离（图4-3）。 maxmax13 图4-4 表面粗糙度的水平参数 表面粗糙度的三个水平参数：轮廓显微粗糙度平均间距Sm 轮廓单峰平均间距S 轮廓支撑长度率tp144。 轮廓微粗糙度平均间距Sm包含一个轮廓峰与相邻轮廓谷之间一段中线长度Sm（图4-4），称为轮廓微粗糙度间距。 相邻两个等高线峰的最高点在中线上的投影长度S（图4-4）称为等高线峰间距离。 156． 型材支撑长度比tp是型材峰与中线平行的线与距型材峰线距离C相交所得剖面线bi之和，称为型材支撑长度p，型材之和support length and the sampling length Ratio 是剖面支撑长度比。

tp100171.5 表面粗糙度测量方法概述​​及测量基本原理 15.1 测量方法概述​​ 对加工表面质量的评价，除采用视觉和触觉定性比较和检验的方法外，逐步实现利用数值值来确定表面粗糙度参数值的定量测量。 自1930年代相继提出测量粗糙度的方法、原理和仪器以来，研制了一系列利用光、机、电原理的表面粗糙度专用测量仪器，其基本结构模型如图9-7所示。 图 4 列出了各种转换形式的传感器。 计算装置包括信号放大器、滤波器和各类计算处理（如信号转换、模数转换、时间控制、数字计算等）装置。 输出设备有指针式电表、记录仪、光电输出设备、电传打字机、磁带输出设备、电视显示屏、绘图仪等，其中传感器是基本元件。 获得地表测量信号后，也可以通过人工计算处理给出结果。 181915.2 表面粗糙度测量的基本原理根据现行标准中定义的各种粗糙度评价参数，采用等高线法确定数值，即在被测物的法截面上对实际轮廓进行测量的结果表面。 由于垂直于被测面法截面的测量方向有多种。 试验表明，大多数切削面在横向轮廓上测得的粗糙度值比较大，但有些铣削和个别端铣面在纵向轮廓上测得的粗糙度值比较大。 如果被测表面的加工纹理方向难以确定，有些加工纹理杂乱无章或表面没有固定方向，则应在多个方向上进行测量，以获得最大参数值。 或者取其峰谷高度的最大值，计算出面积的测量结果。

20(2) 表面缺陷 表面偶尔出现的微观不规则，如划痕、碰伤，以及非加工造成的材料缺陷，如气孔。 裂纹和砂眼是表面缺陷。 表面缺陷不应包括在表面粗糙度的评价中，因此在测量时。 原则上应排除其影响，特别是对于远大于单个加工标记深度或宽度的缺陷（微观不平整）。 如果零件表面不允许存在某种缺陷或需要控制缺陷，则应单独规定。 3）为了完整反映零件表面的实际情况，测量部位需要在几个有代表性的位置进行测量。 一般可取三个以上位置均匀分布的平均值作为最终结果。 如果几个位置的粗糙度值相差很大，比如大于一系列值（公比为2）。 然后你应该多测量几个部分来判断它们的均匀性。 这时最好分别注明各部分的测量结果，或给出平均结果并加上说明。 21 主要内容： 1. 光切法测量表面粗糙度 2. 干涉显微镜测量表面粗糙度 3. 触针法测量表面粗糙度 电感轮廓仪 激光干涉轮廓仪 压电轮廓仪 重点：光学断面显微镜原理与标定 22 任务：表面粗糙度测量对象和被测量问题1：工件特性？ (尺寸、重量、材料) 问题2：粗糙度在哪里测量？ （内外表面；平面、圆柱、球面、齿面、齿廓面） 问题四：与长度、角度测量有何区别？ 测量单位和标准量 电压和电流标准测量方法 接触形式、定位测量精度 提高精度的措施 23 表面粗糙度反映了机械零件表面的微观几何形状误差。 表面粗糙度的测量方法有很多种。 主要方法如下面。

2425对表面粗糙度的评价主要分为定性和定量两种评价方法。 定性评价是将待测表面与已知表面粗糙度等级的标准样品进行比较粗糙度测量，通过目测或借助显微镜来判断其等级。 定量评价是通过一定的测量方法和相应的仪器测量被测表面的粗糙度值。 在实际工作中，对加工表面粗糙度的评价可归纳为以下四种方式。 261、与表面粗糙度标准样板比较的方法 表面粗糙度样板：用各种加工方法制成的一组不同几何形状的标准表面样品，用于与被测表面进行比较。 表面粗糙度样品27的测量方法：目测：表面Ra值为2.5-80m； 5-10倍放大镜对比：表面Ra值为0.32-2.5m； 比较显微镜：Ra值为0.08-10m的表面。 触觉比较法：加工面Ra值为0.63-10m。 适用范围：常用于工厂，特别是车间检验。 一般只在粗糙度评价参数值较大时才使用，其判断的准确性在很大程度上取决于检验人员的经验。 有争议时，可用仪器测量。 282. 直接测量选定截面表面显微粗糙度值的方法，常用的有光切法、干涉法、触针法等多种测量原理的光学或电学仪器。 3、压痕法测量表面粗糙度压痕表面的峰谷值总是小于被测表面的峰谷值，因此需要对这个结果进行修正。 修正系数的大小与所用材料等有关，应通过试验确定。

294． 间接测量法 这些方法是利用被测表面的某些特性来间接评价表面粗糙度的值。 例如：气动法：是通过测量头和被测表面的气体流量大小或由此引起的压力变化来评定表面粗糙度。 电容法：利用测头与被测表面之间形成的电容来评定表面粗糙度。 表面参数Ra或Rz不能直接测量，需要进行比对标定，并配备一些适合被测表面几何形状的测头。 其他方法：激光散射法、激光散射法、激光全息法等。 30 二、光学切片法测量表面粗糙度 31 所谓光学切片法就是用一束窄的平面光束以一定的角度照射被测表面。一定的倾斜角度。 一种放大图像进行观察的方法。 图4-5是光切法的测量原理图。 若倾角为45°，则： h'=h/cos45 若观察显微镜物镜的倍数V，则： N=Vh' 用显微镜测量像的大小N，h的值可得： h=N/ (Vcos45) 测量表面粗糙度峰谷距离的原理同上。 图4-5 光切原理 1、光切法原理： 32 图4-6 光切显微镜光路 二、测量仪器原理及标定 （1）原理 光切显微镜光路原理如图所示4-6。 用千分尺目镜测量a和a'之间的距离N，即可得到峰谷之间的高度。 33 由于物镜分辨率和景深的限制，光切法的测量范围一般为：Rz=（80～0.8）m（旧国标3～9）。

公式h=N/(Vcos45)中存在无理数，计算和使用不便。 在设计仪器时，采用机械方法使其合理化。 方法如图4-7所示。 此时：a——仪器测微目镜对准峰谷像的高度N（图4-7中十字线位置I、II）时，两次读数之差； h——表面粗糙度某一峰谷的高度； 物镜的放大倍率。 双筒显微镜 34 双筒显微镜视场 图 35 双筒显微镜 36 光断面显微镜读数 37 在光断面显微镜上，确定滚筒上每个小格子对应的被测峰谷高度的过程千分尺目镜称为“测量”。 (h= a/2V) 第一步是找出物镜的放大倍率。 求物镜放大倍数的方法是用标准分划尺（通常为专用附件，刻度间距为0.01mm，共101分划线）测量每个物镜的实际放大倍数。 如图4-8所示，物镜的放大倍数为： (um) 式中，n为测量峰谷高度时两次读数之差（格数）。 显然，上面的公式很容易使用。 C值的物理意义是测微鼓的一个小格子对应的峰谷方向的高度值。 38 3． 测量前，选择相应的物镜（表4-2），知道标定值C。然后调整显微镜，使视野呈现清晰的狭缝像和表面像，直到狭缝像的一个边缘最清晰。 (1) 测量Rz值的测量方法应符合定义。 Rz值可按以下公式计算： Rz=1/2C mixmax (2) 测量Ry值：Ry=1/2C 39 3、干涉显微镜测量表面粗糙度 干涉显微镜测量原理：干涉原理与显微相结合放大原理。

采用光波干涉法放大测量测量面垂直高度方向的微观粗糙度，采用微放大系统测量表面粗糙度的横向参数。 干涉显微镜测量范围：Rz =0.8m～0.025m。 6JA干涉显微镜的测量光路如图4-12所示。 40 干涉显微镜 41 42 1986年，WYKO研制成功TOPO非接触式微表面测量系统。 测量精度达到测量自动完成。 Mirau干涉仪的改进：R固定在PZT上。 43 旋转分析仪相位测量微分干涉显微镜改进（清华） 垂直分辨率优于1nm，水平分辨率0.4μm Nomarski干涉显微镜及其改进 44 图4-12 干涉显微镜光路 6JA干涉显微镜测量光路 4-12． 45 46 47 四、触针法测量表面粗糙度 1、触针法的测量原理 触针法又称针迹法，是一种利用仪器的触针接触表面以进行测量的接触式测量方法。进行测量，并使触针沿表面轻轻滑动，以测量表面的粗糙度。 将一根非常锋利的手写笔（半径可以在微米量级的金刚石笔尖）垂直放置在待测表面上并横向移动。 由于工作表面粗糙不平，测针会跟随被测表面的轮廓。 垂直起伏运动。 通过电路将这种微小的位移转换成电信号，然后放大处理，得到工件表面粗糙度的参数值； 也可以通过记录仪绘制表面等高线图，然后对数据进行处理，得到表面粗糙度参数值。

这种仪器的垂直分辨率可以达到几纳米。 合适的测量值为表面粗糙度在5-0.02m范围内。 48 49 50 51 图4-15 轮廓仪原理框图 2.电感轮廓仪 图4-15是仪器的功能框图。 52 3． 激光干涉轮廓仪在激光​​干涉轮廓仪中，干涉系统的测量镜和测针分别位于杠杆的两端，它们之间的位移是一定的比例关系，因此测量镜的被测位移可以被计算为触笔的位移。 与感应式轮廓仪相比，激光轮廓仪具有量程宽、分辨率高的特点。 4. 压电轮廓仪 压电轮廓仪使用具有压电特性的晶体作为传感器的换能器元件。 硅脂是一种高粘性液体。 当测针随工件表面快速上下移动时，液体摩擦力很大。 可以认为触控笔杆被夹在凹槽中，压电芯片受到触控笔位移的影响。 发生形变，并在晶圆表面产生与形变成正比的电荷。 当触控笔以极慢的速度移动时，硅脂液体的摩擦力很小，使触控笔杆相对于凹槽滑动，位移不会传递到压电芯片，具有滤除的作用低频信号。 压电轮廓仪结构紧凑，便于携带。 53 54 55 56 57 MarSurf XR 20 58 便携式表面粗糙度仪 59 Harmony 形状测量仪 MarSurf LD 120 Kontur und Rautiefe einemZug。 10 毫米集线器，nmAuflsung