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实验三 用粗糙度测量仪测量表面粗糙度

一、实验目的

熟悉使用JB-1C粗糙度测量仪测量表面粗糙度的方法和特点，认真理解表面粗糙度的概念，加深对评价参数的理解。

2.设备与器材

JB-1C粗糙度测量仪一台，5轴5孔。

三、主要技术指标

一、被测部位范围： 1）平面

2）外圈

3）内孔（孔径≥中等7mm）

2、测量范围：Ra 0.001μm～10μm

3、分辨率：0.005μm

4、采样长度输入c：0.25mm、0.8mm、2.5mm

5、测量长度Ln： 1）0.25mm分为三个等级：1.5mm、1.75mm、2mm。

2）0.8mm分为3.2mm、4mm、4.8mm、5.6mm、6.4mm五个级别，

3）2.5mm分为三个等级：10mm、12.5mm、15mm。

6、示值误差：%

7、评价参数：Ra、Ry、Rmax、Rt、Rzd、Rzl(Rz)、R3z、Rp、Sm、S等。

8、外接电源：220V，50Hz±10%

9、使用环境：常温、无强磁场、无大振动、无腐蚀性气体、防尘、无噪声干扰源。

4、测量原理

JB-lC粗糙度测量仪属于接触式粗糙度测量，它是基于感应式位移传感原理测量粗糙度的各种参数。

在该系统中，金刚石测针固定在移动板（铁氧体板）上，该移动板在待测表面上移动。

在零位状态下，这些极板与位于传感器外壳上的两个线圈之间有一定的距离，高频振荡信号在两个线圈中流动。 如果铁氧体板与线圈之间的距离发生变化（因为传感器的金刚石触针在粗糙的表面上移动），线圈的电感量就会发生变化，测量仪的微机系统就会对变化进行采样。 经过数据转换处理后，被测物体表面的粗糙度参数无法在液晶屏上显示出来。

5.粗糙度参数说明

1、采样长度（截止波长）换成c：用于判断具有表面粗糙度特征的参考线的长度，沿轮廓方向测量。 在粗糙度测量仪中，采样长度为截止波长λc，测量仪分为三个级别：c=0.25mm、0.8mm、2.5。

选择正确的采样长度c对粗糙度的测量具有重要意义。 （见图一）

2、评价长度（测量长度）Ln：是测量过程中的有效行程长度，一般为取样长度c的3～7倍，这个长度是必须的。 （见图一）

3、算术平均粗糙度值Ra：取样长度c内轮廓偏移绝对值的算术平均值。 （见图二）

4、型材最大高度Ry：在取样长度c内，型材的峰线与底线的距离。 也用Rmax和Rt表示。 （见图3） Rmax：最大单峰谷间的高度。 Rt：测量长度Ln内最大峰谷线的距离。

5、平均峰谷高度RzDm：在滤波后的剖面上，相邻五个等量单元测量长度中单个高度的算术平均值。

6、十点高度Rz和SO(Rz)：测量长度（评定长度）内五个最高轮廓峰和轮廓谷的绝对高度的平均值之和。 （见图 4）

7、平均介质峰谷高度z：被测长度上相邻五个单元的介质峰谷高度的算术平均值。

8、中线以上最大峰高Rp：测量长度Ln内最高峰与中线的距离。 （见图 5）

9、型材微观粗糙度平均间距Sm：取样长度内型材粗糙度间距的平均值。 微观粗糙度的间距是指包含轮廓峰和相邻轮廓谷的一段中线的长度。 （见图 6）

10. 剖面单峰平均距离S：采样长度内剖面单峰距离的平均值。 （见图 7）

11. 剖面支撑长度比tp：剖面支撑长度np与采样长度L的比值。它是相对于不同的水平截距C给定的。

式中，μp为型材支撑长度，为型材与平行于中线的直线在取样长度L内相交得到的各段线长之和。Tp值可以直接反映耐磨性被测零件的表面。 水平截距截取一定数量的tp后，形成tp曲线，从而了解被测部分的整体情况。

六、测量仪器的组成

（见图 8）

1 大理石座椅 2 升降装置

3 升降手轮 4 传感装置

5 传感器 6 连接电缆

7 电箱 8 可调工作台

9 电源线 10 支撑架

图 8

七、测量仪表的安装

1、吊装装置的安装（见图9）

1）将升降装置（1）垂直放置在大理石上，对准三个安装孔，拧紧三颗螺丝（2），将升降装置固定在大理石上。

2）将升降手轮（3）套在手轮轴（4）上，用手轮上的螺丝拧紧。

2、传动装置的安装

如图（10）所示的传动装置（1）用其三个螺钉对准升降装置（4）上的三个孔，插入后将其压下，不会有松动和摆动。 然后用压片（5）固定压紧电缆（3）。

3、传感器安装

将传感器（2）一端的三个插座对准传感装置（1）上的三个插脚（注意三个插脚的方向），插紧，用螺丝（6）拧紧固定.

4、电箱安装（见图11）

如图所示，用螺丝将两块有机玻璃支撑板（1）固定在弹珠背面的螺丝孔上（螺丝已经在弹珠上）。 然后，将电箱底部的两个安装孔对准有机玻璃托板上的两个螺钉（2），将电箱放在托板上。

5. 打印卷架（见图 12）

如图所示，将卷纸架上的螺丝（1）对准电箱背面的两个孔位，安装到电箱上。 打印时，可先取下切纸盖（5），打印纸出来后，再装上切纸盖。

6.电源线和电缆

将电源线连接到电气盒 (4)。 将电缆连接到电气盒 (2)。 确保连接无误后，即可接通电源（220V 501Hz）。

八、被测物的正确放置

被测件与传感器之间位置的正确放置对粗糙度仪的测量结果影响很大。 如下图（图13）。

1、传感器应与被测件表面平行。

2、传感器的金刚石测针应垂直于被测面。

3、传感器的移动方向应垂直于被测件的加工方向。

九、测量仪器的使用

1、电箱按钮的使用（见图14）

（1）电源（机箱左侧） （2）开始 （3）选择 （4）打印 （5）复位

图 14

(1) 电源：正确连接电源线和电缆后，即可启动机器。 按电源开关打开电源。 仪器已开机。 液晶屏上也应该有显示。

(2) 开始键：选择采样长度（截止波长）λc 的值后（参照测量长度键选择λc 的值），按下该键，测量仪器选择测量长度Ln。 选择后，再次按下该键，测量仪开始测量。 传感器在被测件表面移动，测量完成后，测得的测量数据自动显示在液晶屏上。 如需重复测量，可按两次该键，仪器将进行第二次测量。

(3) 选择键： λc=0.8mm0.25mtn 2.5mm 显示在液晶屏上，光标闪烁，按此键选择λc 的值。 （默认值为0.8mm） 当按（开始）键进入测量长度Ln的选择时，按此键选择测量长度Ln的值。 （默认值为 4.8mm）参见（图 15）。

测量长度按规定应为取样长度c值的3～7倍，5倍也有标准（DIN4768）。

测量仪器分为下表所列的各种文件：

选择测量长度后，按开始键，仪器开始扫描测量状态。

即：选择采样长度λc→选择测量长度Ln→开始测量。

在粗糙度测量中，选择一个好的采样长度（截止波长）λc对于测量非常重要。 如果选择不当，超过粗糙度参数范围，测量将无法继续。 下表列出了λc值与Ra、Rz的关系。 具体使用时，可根据被测件Ra值的大致范围选取λc值。

对于周期性变化的型材，应根据槽间距确定。 如下表所示：

如果采样长度（截止波长）λc选择不当，导致Ra等被测参数超出范围，测量仪器将自动复位到初始状态，处于重新选择λc的状态。 本粗糙度测量仪默认设置为：λc'0.8mm，测量长度Ln=4.8mm。

(4) 打印键：测量完成后，如果要打印出测量数据，可以按一次开始键，看到（图16）所示状态时粗糙度的测量，再按一次打印记录键，打印机将打印出所有数据。 实测数据结果，以及部分图形的轮廓（仅供参考）。

(5) 复位按钮：

如果电铝箱工作不正常，或在测量过程中由于外界干扰等因素导致仪器工作不正常，可按此复位键使测量仪复位，返回测量仪初始状态. 注：测量过程中，由于λc值选择不当，Ra值超差，测量仪自动复位，取消本次测量，返回测量仪初始状态，进入初始状态重新选择值。

2. 传感器与DUT之间的位置调整

如（7）所示将传感器和被测件之间的位置放置好后，即可调整测量位置。 转动升降手轮（图7-3），转动旋钮（图17-2）与之配合，使（图17）所示的黑格调整到最大。 如果没有出现网格，先顺时针转动旋钮（图17-2）直到出现网格。 如果转动升降手轮，黑格已满十格，可先逆时针转动旋钮（图17-2），减少黑格数，再移动升降舵。 连续调整到黑格数最多的位置，即可完成被测件位置的调整。 此时可转动旋钮（图17--2）使黑格数为6--7格，按开始键开始测量。 在测量和扫描过程中，黑色格子的数量不能减少到少于一格或多于十格。 在这种情况下，可以调整移动工作台的不同方向。 在整个测量扫描过程中，可以观察到黑色格数的跳动，即金刚石测针在被测面上的移动。

图 17

如果被测件是外圆和内孔，应调整工作台（图7-8）配合上述操作，调整好。 此外，传感器的扫描运动方向必​​须与测量方向一致。

3.开始测量

(1) 选择采样长度λc值和测量长度Ln后，按开始键开始测量。 例如（图18）液晶屏上会显示“和L”的数据，动态显示传感器针尖的移动位置和针尖的跳动（图18-2）。测量一段 Ac 时，会增加一个黑色网格（图 18-1） 如果需要重复上一次的测量过程，连续按两次开始键后，会自动重新进行测量。

(2) 测量结束后0.5秒内，仪器液晶屏自动显示：Ra、Rmax、Ry、Rt参数值。 按选择键，显示页面； RzDIN、R3z、RzlSO、Rp 和 Sm、S 参数值。

(3) 打印数据及大纲（打印大纲仅供参考）。 按一下开始键，液晶屏上会显示黑框-闪烁允许打印。 按下打印按钮，打印机将打印出测量数据和结果。

4.实测数据的调整

仪器在运输过程中粗糙度的测量，可能会受到振动等一些因素的影响，影响传感器的测量，使测量参数和结果偏离和超出要求的范围。 为此，测量仪提供了微调的方法供用户自行调整。 如图（图19）所示，电箱背面右下散热孔内有三个电位器，用于调节。

图 19

根据样品的Ra参数值，选择不同的取样长度λc=0.8mm、2.5mm、0.25mm，对测量结果Ra值进行微调，使测量参数值（Ra值）满足要求 。

10、计量器具的维护

加强对测量仪器的维护保养工作，可以保证仪器的正常使用，延长仪器的使用寿命。

1、仪器使用环境要求：防尘、防尘、防震、不受噪声源干扰。 输入电源（220V，50Hz）必须良好接地，仪器配有防尘罩，在仪器不工作时盖住仪器。

2、升降装置要注意涂油防锈。

3、可调式工作台和大理石应经常保持清洁，以免影响测量仪器的使用。

4、传感器本身是一个非常精密的部件。 仪器在使用或不使用时，必须保证机头针尖清洁。 被测件上不应有灰尘和油渍。 测量时，测量前应将被测件清洗干净。 传感器应小心处理，以免损坏。

5、仪器使用前后必须仔细清洁。 保证了测量仪器的正常使用和运行。

11.打印出结果（图20）

图 20

12.测量与数据处理

仪器型号

测量范围（μm）

测量方法

被测件表面粗糙度要求为Ra、Rz、Ry

对一个零件的同一零件测量5次尺寸并计算测量误差

序列号

实测 Ra (μm)

平均值

实测 Ra (μm)

平均值

实测 Ra (μm)

平均值

资格结论

1个

2个

3个

4个

5个