表面粗糙度的测量
表面粗糙度的测量
表面粗糙度的测量方法有光切法，光波干涉法及触针法（又称针描法）等，工厂常用的还有粗糙度样板直接和被测工件对照的比较法，以及利用塑性和可铸性材料将被测工件加工表面的加工痕迹复印下来，然后再测量复印的印模的印模法。
一、实验目的
1.建立对表面粗糙度的感性认识；
2.了解用双管显微镜测量表面粗糙度的原理及方法。
二、实验内容
用双管显微镜测量表面粗糙度的Rz值。
三、测量原理及仪器说明
双管显微镜又撑光切显微镜，它是利用被测表面能反射光的特性，根据“光切法原理”制成的光学仪器，其测量范围取决于选用的物镜的放大倍数，一般用于测量0.8-80微米的表面粗糙度Rz值。
仪器外型如图1所示，它由底座6，支柱5，横臂2，测微目镜13，可换物镜8及工作台7等部分组成。
仪器备有四种不同倍数（7X,14X,30X,60X）物镜组，被测表面粗糙度大小（估测）来选择相应倍数的物镜组（见表1）。
表1 双管显微镜测量参数
测量原理如图2所示，被测表面为P1-P2阶梯表面，当一平行光束从45度方向投射到阶梯表面时，即被折成S1和S2两段，从垂直于光束的方向上就可以在显微镜内看到S1和S2两段光带的放大像S1'S2'，同时距离h也被放大为h1'。通过测量和计算，可求得被测表面的不平度高度h。
这种方法类似在零件表面斜切一刀，然后观察其剖面的轮廓形状，因此称为光切法。
图3为双管显微镜的光学系统图，由光源1发出的光，经聚光镜2，狭缝3，物镜4以45度方向投射到北测表面上，调整仪器使反射光束经物镜5成像在目镜分划板6上，光束被测上表面的S1点反射，在下表面S2点反射，它们各成像于分划板6的S1'和S2'，距离h1被放大为h1'，通过目镜可观察到凹凸不平的光带（图4（b））,光带边缘即工件表面上被照亮了的h1的放大轮廓像h1'，测量h1'即可求出被测表面的不平高度h2。
h=h1cos45=(h1/N)cos45
式中N——物镜的放大倍数
影象高度h1'是利用目镜测微器来测量的，测微目镜头结构见图4（a）由于测微器中的十字刻线与测微器读数方向成45，所以当用十字线只能感的任一直线与影像蜂，谷相切来测量波高度时，波高h1=h1cos45
h1”为刻度线移过的实际距离，即测微器量词读数差（见图4（b）），所以被测表面的
不平高度为：
h=h1cos45cos45/N=1/2N·h1
式中，E为刻度套筒的分度值，或称为换算系数，它与投射角，目镜测微器的结构和物镜放大倍数有关，可在表1中查取。
由上述可知，零件表面不平度的高度h等于测微器两词读数差，即套筒转过的楼数。
四、测量方法与步骤
1.按被测表面轮廓特点，确定取样长度t，几种常用的机械加工方法的最小测量长度见表2。
表2
2.估计被测表面的粗糙度，按表1选择适当的物镜，装在仪器上。
3.将零件擦净后放在仪器工作台上，通过变压器接通电源。
4.粗调节：用手拖住横臂2，松开锁紧钉1。旋升转动螺母4，使镜头对准被测表面上方，上下移动横臂2，直到在目镜中看到绿色光带和光面轮廓不平度的影象（图4b），然后旋紧螺钉1，调节中要避免物镜与被测表面发生碰撞。
5.细调节：在目镜中观察，并转动微调手轮3，使视场中央出现最狭窄且一边最清晰的光带。
6.转动测微目镜头，使十字线的水平线和光带轮廓中线平行，并以此水平线做为测量的
基准线，旋转测微目镜头的刻度套筒12（图4a），使目镜中十字线的水平线（基准线）分别与轮廓的峰顶和谷底相切（图4b）中的实线和虚线位置，丛刻度筒12中读出峰和谷的数值h1,h2……hm，在取样长度l内，测出5个峰和5个谷的数值，然后按下式算出10点的平均高度值Rz。
Rz=E·(h1+h3+……+hn)-（h2+h4+……hm）/5
式中h1,h3……hn为峰顶读数，h2,h4……hm为谷底读数，h单位为格数。
7.纵向移动工作台，按上述步骤在平定长度内，测出几个取样长度的Rz的值，取其平均值作为被测表面的微观不平度十点的高度Rz值。
8.添好实验报告，判断零件的适用性。
五、思考题：
1.什么是Rz参数和Ra参数？用双管显微镜也能测量Ra参数吗？
2.为什么只测量光带一个边缘的诸峰谷点？
表面粗糙度定义与检测
第五章表面粗糙度及其检测 学时：4 课次：2 目的要求： 1．了解表面粗糙度的实质及对零件使用性能的影响。 2．掌握表面粗糙度的评定参数（重点是轮廓的幅度参数）的含义及应用场合。 3．掌握表面粗糙度的标注方法。 4．初步掌握表面粗糙度的选用方法。 5．了解表面粗糙度的测量方法的原理。 重点内容： 1．表面粗糙度的定义及对零件使用性能的影响。 2．表面粗糙度的评定参数（重点是轮廓的幅度参数）的含义及应用场合。 3．表面粗糙度的标注方法。 4．表面粗糙度的选用方法。 5．表面粗糙度的测量方法 难点内容： 表面粗糙度的选用方法。 教学方法：讲+实验 教学内容：（祥见教案） 一、基本概念 1．零件表面的几何形状误差分为三类： （1）表面粗糙度：零件表面峰谷波距<1mm。属微观误差。 （2）表面波纹度：零件表面峰谷波距在1~10mm。 （3）形状公差：零件表面峰谷波距>10mm。属宏观误差。 图5-1 零件的截面轮廓形状 2．表面粗糙度对零件质量的影响： （1）影响零件的耐磨性、强度和抗腐蚀性等。 （2）影响零件的配合稳定性。 （3）影响零件的接触刚度、密封性、产品外观及表面反射能力等。 二．表面粗糙度的基本术语
1、取样长度lr ： 取样长度是在测量表面粗糙度时所取的一段与轮廓总的走向一致的长度。 规定：取样长度范围内至少包含五个以上的轮廓峰和谷如图5-2所示。 图5-2 取样长度、评定长度和轮廓中线 1．评定长度ln ： 评定长度是指评定表面粗糙度所需的一段长度。 规定：国家标准推荐ln = 5lr ，对均匀性好的表面，可选ln > 5lr, 对均匀性较差的表面，可选ln < 5lr 。 2．中线： 中线是指用以评定表面粗糙度参数的一条基准线。有以列两种： （1）轮廓的最小二乘中线 在取样长度内，使轮廓线上各点的纵坐标值Z （x ）的平方和 为最小，如图5-2 a 所示。 （2）轮廓的算术平均中线 在取样长度内，将实际轮廓划分为上下两部分，且使上下面 积相等的直线。如图5-2 b 所示。 三．表面粗糙度的评定参数 国家标准GB/T3505—2000规定的评定表面粗糙度的参数有：幅度参数2个，间距参数1个，曲线和相关参数1个，其中幅度参数是主要的。 1、轮廓的幅度参数 （1） 轮廓的算术平均偏差Ra 在一个取样长度内，纵坐标Z （x ）绝对值的算术平均值，如图5-3a 所示。 Ra 的数学表达式为： Ra = lr 1 lr x Z 0）（dx 测得的Ra 值越大，则表面越粗糙。一般用电动轮廓仪进行测量。
表面粗糙度的测量方法
表面粗糙度的测量方法 众所周知，表面粗糙度表征了机械零件表面的微观几何形状误差。对粗糙度的评定，主要分为定性和定量两种评定方法，所谓定性评定就是将待测表面和已知的表面粗糙度比较样块相互比较，通过目测或者借助于显微镜来判别其等级；而定量评定则是通过某些测量方法和相应的仪器，测出被测表面的粗糙度的主要参数，这些参数是Ra，Rq，Rz，Ry ； 他们代表的意义是：Ra 是轮廓的算术平均偏差，即在取样长度内被测轮廓偏距绝对值之和的算术平均值。 Rq 是轮廓的均方根偏差：在取样长度内轮廓偏距的均方根值。 Rz 是微观不平度的10点高度：在取样长度内5个最大的轮廓峰高与5个最大的轮廓谷深的平均值之和。 Ry 是轮廓的最大高度：在取样长度内轮廓的峰顶线与轮廓谷底线中线的最大距离。 目前常用的表面粗糙度测量方法主要有样板比较法，光切法，干涉法，触针法等。 1. 比较法它是在工厂里常用的方法，用眼睛或放大镜，对被测表面与粗糙度样板比较，或用手摸靠感觉来判断表面粗糙度的情况；这种方法不够准确，凭经验因素较大，只能对粗糙度参数值较大情况，给个大概范围的判断。 2. 光切法它是利用光切原理来测量表面粗糙度的方法。在实验室中用光切显微镜或者双管显微镜就可实现测量，它的测量准确度较高，但它是与对Rz，Ry 以及较为规则的表面测量，不适用于对测量粗糙度较高的表面及不规则表面的测量。 3. 干涉法它是利用光学干涉原理测量表面粗糙度的一种方法。这种方法要找出干涉条纹，找出相邻干涉带距离和干涉带的弯曲高度，就可测出微观不平度的实际高度；这种方法调整仪器比较麻烦，不太方便，其准确度和光切显微镜差不多；
4. 触针法它是利用仪器的测针与被测表面相接触，并使测针沿其表面轻滑过测量表面粗糙度的测量方法。采用这种方法的仪器最广泛的就是电动轮廓仪，它的特点是：显示数值直观，可测量许多形状的被测表面，如轴类，孔类，锥体，球类，沟槽类工件，测量时间少，方便快捷。 它可分为便携式和台式电动轮廓仪，便携式仪器可在现场进行测量，携带方便；带记录仪的电动轮廓仪，可绘制出表面的轮廓曲线，带微机的轮廓仪可显示轮廓的形状情况，并有打印机打印出数据和表面的轮廓线，便于分析和比较。它的测量范围较大：Ra 值一般在0.02—50μm 。 这里我们对电动轮廓仪的原理和仪器常见的故障排除方法进行讨论； 电动轮廓仪的工作原理采用的是触针法。仪器利用驱动箱拖动电感传感器在工件表面上以一定的速度滑行，电感传感器触针随同被测表面轮廓的峰谷起伏，产生上下位移，这个线值位移量引起传感器内测量桥路两臂中电感量的变化，从而使得电桥输出与触针位移成比例的条幅信号，这个微弱的电信号经过电子装置放大整流后，成了代表工件截面轮廓的信号。 将它输入记录仪，就得到了截面轮廓的放大图；或者把信号通过适当的环节进行滤波和计算后，由电表直接读出Ra 参数评定的表面粗糙度的值。 电动轮廓仪由底座，驱动箱，传感器，控制器，放大器或电子装置，记录仪等附件组成。 使用电动轮廓仪测量前，要对仪器预热，对一般测量件，预热5分钟左右；对精密件，预热约20-30分钟。对于不同形状的工件表面，选用不同的测量附件，例如对平和外圆柱表面，采用基本传感器，控制器，V型块和合适的滑块，并选好合适的行程长度，截止转换开关位置等。对于阶梯表面的测量，选用凹坑传感器；滑块选用凹坑专用滑块；对于曲轴表面的测量，选用传感器和控制器是基本的；滑块用直角附件中的专用滑块；这里不一一列举了。 在掌握了它的测量方法的同时，对该仪器设备的维护也是非常重要的，对底座上的立柱位置，驱动箱，传感器，控制器，放大器电子装置的相关位置定期检查，对仪器出现的常见故障也能够排除；常见的故障如下：
表面粗糙度测量系统
. 精密仪器专业课程设计说明书 姓名： 学号：U200910840 班级：测控0903班 指导老师： 2013年3月22日
目录 一、需求分析 (2) 1、设计题目 (2) 2、粗糙度定义 (2) 3、系统性能要求 (2) 二、设计方案及原理 (4) 1、系统原理 (4) 2、系统分析 (5) 3、系统说明 (5) 三、传感器选型 (6) 四、系统工作台设计 (7) 1、导轨及支承结构选型 (7) 2、传动机构选型 (9) 3、电机选型 (11) 4、光栅尺选型 (13) 5、限位开关选型 (14) 6、工作台精度分析 (15)
五、信号处理电路设计 (17) 1、正弦波发生 器 (17) 2、信号跟随及反相电 路 (19) 3、比较器电路 (19) 4、信号输入及带通滤波电路 (20) 5、相敏检波电路 (21) 6、低通滤波电路 (22) 7、工频陷波电路 (22) 六、设计不足及可扩展之处 (24) 七、总结 (26) 附录参考文献 (27) 一、需求分析 1、设计题目 二维表面粗糙度自动测量系统 2、粗糙度定义
表面粗糙度是指加工表面上具有的较小间距和峰谷所组成的微观几何形状特性，一般是由所采用的加工方法或其它外部因素造成，它是评定机械零件表面质量的重要指标之一。根据定义，非切削加方法所获得的表面微观几何形状特性属于表面粗糙度的范畴，但是，零件表面的物理特性(如表面应力、硬度、光亮程度、颜色及斑纹等)和表面缺陷(如硬伤、划伤、裂纹、毛刺、砂眼及鼓包等)则不属于表面粗糙度的范畴。零件表面粗糙度的形成，首先要受加工方法的影响。这是因为零件表面的粗糙度，主要来自金属被加工时切削工具的切削刀刃在其上留下的切削痕迹。不同的加工方法、机床的精度、振动及调整状况、工件的装夹、塑性变形和刀具与工件之间的摩擦、操作技术以及加工环境的温度、振动等主要因素，都会不同程度地直接影响零件加工表面的粗糙度。 综上所述，切削加工方法不同，所得的零件加工表面粗糙度也不同。由于表面粗糙度是在切削加工过程中上述诸种因素共同作用的结果，而且这些因素的作用过程是极其复杂和不断变化的，因此，即使采用一种加工方法，在同样的切削条件下，加工出同一批零件，甚至同一零件的同一表面上的不同部位，所得的表面粗糙度也不尽相同。 3、系统性能要求 1>工作台运行范围25mm； 2>运行速度：最大达1mm/s； 3>工作台定位分辨率<0.002mm； 4>垂直分辨率：+-0.01um；
实验三表面粗糙度测量
实验三 表面粗糙度测量 实验3—1 用双管显微镜测量表面粗糙度 一、实验目的 1. 了解用双管显微镜测量表面粗糙度的原理和方法。 2. 加深对粗糙度评定参数轮廓最大高度Rz 的理解。 二、实验内容 用双管显微镜测量表面粗糙度的Rz 值。 三、测量原理及计量器具说明 参看图1，轮廓最大高度Rz 是指在取样长度lr 内，在一个取样长度范围内，最大轮廓峰高Rp 与最大轮廓谷深Rv 之和称之为轮廓最大高度 。 即 Rz = Rp + Rv 图1 图2 双管显微镜能测量80~1μm 的粗糙度，用参数Rz 来评定。 双管显微镜的外形如图2所示。它由底座1、工作台2、观察光管3、投射光管11、支臂7和立柱8等几部分组成。 双管显微镜是利用光切原理来测量表面粗糙度的，如图3所示。被测表面为P 1、P 2阶梯表面，当一平行光束从450方向投射到阶梯表面上时，就被折成S 1和S 2两段。从垂直于 光束的方向上就可在显微镜内看到S 1和S 2两段光带的放大象1 S '和2S '。同样，S 1和S 2之间距离h 也被放大为1S '和2S '之间的距离1h '。通过测量和计算，可求得被测表面的不平度高度 h 。 图4为双管显微镜的光学系统图。由光源1发出的光，经聚光镜2、狭缝3、物镜4以 450方向投射到被测工件表面上。调整仪器使反射光束进入与投射光管垂直的观察光管内，经物镜5成象在目镜分划板上，通过目镜可观察到凹凸不平的光带（图5 b ）。光带边缘即工件表面上被照亮了的h 1的放大轮廓象为h 1′，测量亮带边缘的宽度h 1′，可求出被测表面的不平度高度h 1： Z p 2 lr Z v 6 Z v 5 Z p 6 Z p 5 Z p 4 Z p 3 Z v 4 Z v 3 Z p 1 R z 中线 Z v 1 Z v 2
表面粗糙度试验及其测量方法
表面粗糙度 表面粗糙度(surface roughness)是指加工表面具有的较小间距和微小峰谷的不平度。其两波峰或两波谷之间的距离（波距）很小（在1mm以下），它属于微观几何形状误差。表面粗糙度越小，则表面越光滑。 高度特征参数 ?轮廓算术平均偏差R a：在取样长度（lr）内轮廓偏距绝对值的算 术平均值。在实际测量中，测量点的数目越多，Ra越准确。 ?轮廓最大高度R z：轮廓峰顶线和谷底线之间的距离。 在幅度参数常用范围内优先选用Ra 。在2006年以前国家标准中还有一个评定参数为“微观不平度十点高度”用Rz表示，轮廓最大高度用Ry表示，在2006年以后国家标准中取消了微观不平度十点高度，采用Rz表示轮廓最大高度。间距特征参数 用轮廓单元的平均宽度 Rsm 表示。在取样长度内，轮廓微观不平度间距的平均值。微观不平度间距是指轮廓峰和相邻的轮廓谷在中线上的一段长度。 形状特征参数 用轮廓支承长度率Rmr(c) 表示，是轮廓支撑长度与取样长度的比值。轮廓支承长度是取样长度内，平行于中线且与轮廓峰顶线相距为c的直线与轮廓相截所得到的各段截线长度之和。 表面粗糙度符号：
表面粗糙度
0.025～6.3微米的表面粗糙度。 光切法 双管显微镜测量表面粗糙度，可用作Ry与Rz参数评定，测量范围0.5~50。 干涉法 利用光波干涉原理(见平晶、激光测长技术)将被测表面的形状误差以干涉条纹图形显示出来，并利用放大倍数高（可达500倍）的显微镜将这些干涉条纹的微观部分放大后进行测量，以得出被测表面粗糙度。应用此法的表面粗糙度测量工具称为干涉显微镜。这种方法适用于测量Rz和Ry为0.025～0.8微米的表面粗糙度。
表面粗糙度的测量
表面粗糙度的测量 表面粗糙度的测量方法有光切法，光波干涉法及触针法（又称针描法）等，工厂常用的还有粗糙度样板直接和被测工件对照的比较法，以及利用塑性和可铸性材料将被测工件加工表面的加工痕迹复印下来，然后再测量复印的印模的印模法。 一、实验目的 1.建立对表面粗糙度的感性认识； 2.了解用双管显微镜测量表面粗糙度的原理及方法。 二、实验内容 用双管显微镜测量表面粗糙度的Rz值。 三、测量原理及仪器说明 双管显微镜又撑光切显微镜，它是利用被测表面能反射光的特性，根据“光切法原理”制成的光学仪器，其测量范围取决于选用的物镜的放大倍数，一般用于测量0.8-80微米的表面粗糙度Rz值。 仪器外型如图1所示，它由底座6，支柱5，横臂2，测微目镜13，可换物镜8及工作台7等部分组成。 仪器备有四种不同倍数（7X,14X,30X,60X）物镜组，被测表面粗糙度大小（估测）来选择相应倍数的物镜组（见表1）。
表1 双管显微镜测量参数 测量原理如图2所示，被测表面为P1-P2阶梯表面，当一平行光束从45度方向投射到阶梯表面时，即被折成S1和S2两段，从垂直于光束的方向上就可以在显微镜内看到S1和S2两段光带的放大像S1'S2'，同时距离h也被放大为h1'。通过测量和计算，可求得被测表面的不平度高度h。 这种方法类似在零件表面斜切一刀，然后观察其剖面的轮廓形状，因此称为光切法。 图3为双管显微镜的光学系统图，由光源1发出的光，经聚光镜2，狭缝3，物镜4以45度方向投射到北测表面上，调整仪器使反射光束经物镜5成像在目镜分划板6上，光束被测上表面的S1点反射，在下表面S2点反射，它们各成像于分划板6的S1'和S2'，距离h1被放大为h1'，通过目镜可观察到凹凸不平的光带（图4（b））,光带边缘即工件表面上被照亮了的h1的放大轮廓像h1'，测量h1'即可求出被测表面的不平高度h2。 h=h1cos45=(h1/N)cos45 式中N——物镜的放大倍数 影象高度h1'是利用目镜测微器来测量的，测微目镜头结构见图4（a）由于测微器中的十字刻线与测微器读数方向成45，所以当用十字线只能感的任一直线与影像蜂，谷相切来测量波高度时，波高h1=h1cos45 h1”为刻度线移过的实际距离，即测微器量词读数差（见图4（b）），所以被测表面的
测量表面粗糙度的方法
OU1300 测量表面粗糙度的方法 使用说明书
一、概述 OU1300型表面粗糙度测量仪是适合于生产现场环境和移动测量需要的一种手持式仪器，可测量多种机加工零件的表面粗糙度，可根据选定的测量条件计算相应的参数，并在显示器上显示出全部测量参数和轮廓图形。该仪器它操作简便，功能全面，测量快捷，精度稳定，携带方便，能测量最新国际标准的主要参数，本仪器全面严格执行了国际标准。测量参数符合国际标准并兼容美国、德国、日本、英国等国家的标准。适用于车间检定站、实验室、计量室等环境的检测。 1.1 主要特点 ●机电一体化设计，体积小，重量轻，使用方便； ●采用 DSP 芯片进行控制和数据处理，速度快，功耗低； ●大量程，多参数 Ra,Rz,Rq,Rt。 ●高端机器增加 Rp,Rv,R3z,R3y,RzJIS,Rsk,Rku,Rsm,Rmr 等参数； ●128×64 OLED 点阵显示器，数字/图形显示；高亮无视角； ●显示信息丰富、直观、可显示全部参数及图形； ●兼容 ISO、DIN、ANSI、JIS 多个国家标准； ●内置锂离子充电电池及充电控制电路，容量高、无记忆效应； ●有剩余电量指示图标，提示用户及时充电； ●可显示充电过程指示，操作者可随时了解充电程度 ●连续工作时间大于 20 小时 ●超大容量数据存储，可存储 100 组原始数据及波形。 ●实时时钟设置及显示，方便数据记录及存储。 ●具有自动休眠、自动关机等节电功能 ●可靠防电机走死电路及软件设计 - 1 -
●显示测量信息、菜单提示信息、错误信息及开关机等各种提示说明信息； ●全金属壳体设计，坚固、小巧、便携、可靠性高。 ●中/英文语言选择； ●可连接电脑和打印机； ●可打印全部参数或打印用户设定的任意参数。 ●可选配曲面传感器、小孔传感器、测量平台、传感器护套、 接长杆等附件。 1.2 测量原理 本仪器在测量工件表面粗糙度时，先将传感器搭放在工件被测表面上，然后启动仪器进行测量，由仪器内部的精密驱动机构带动传感器沿被测表面做等速直线滑行，传感器通过内置的锐利触针感受被测表面的粗糙度，此时工件被测表面的粗糙度会引起触针产生位移，该位移使传感器电感线圈的电感量发生变化，从而在相敏检波器的输出端产生与被测表面粗糙度成比例的模拟信号，该信号经过放大及电平转换之后进入数据采集系统，DSP 芯片对采集的数据进行数字滤波和参数计算，测量结果在显示器上给出，也可在打印机上输出，还可以与PC 机进行通讯。 1.3 仪器各部分名称 传感器 - 2 -
表面粗糙度测量方法
表面粗糙度测量方法 比较法将表面粗糙度比较样块，根据视觉和触觉与被测表面比较，判断被测表面粗糙度相当于那一数值，或测量其反射光强变化来评定表面粗糙度(见激光测长技术)。样块是一套具有平面或圆柱表面的金属块，表面经磨、车、镗、铣、刨等切削加工，电铸或其他铸造工艺等加工而具有不同的表面粗糙度。有 时可直接从工件中选出样品经过测量并评定合格后作为样块。利用样块根据视 觉和触觉评定表面粗糙度的方法虽然简便，但会受到主观因素影响，常不能得 出正确的表面粗糙度数值。触针法利用针尖曲率半径为 2 微米左右的金刚石触针沿被测表面缓慢滑行，金刚石触针的上下位移量由电学式长度传感器转换 为电信号，经放大、滤波、计算后由显示仪表指示出表面粗糙度数值，也可用 记录器记录被测截面轮廓曲线。一般将仅能显示表面粗糙度数值的测量工具称 为表面粗糙度测量仪，同时能记录表面轮廓曲线的称为表面粗糙度轮廓仪（简 称轮廓仪），这两种测量工具都有电子计算电路或电子计算机，它能自动计算 出轮廓算术平均偏差Rα，微观不平度十点高度RZ，轮廓最大高度Ry 和其他 多种评定参数，测量效率高，适用于测量Rα为0.025～6.3 微米的表面粗糙度。光切法光线通过狭缝后形成的光带投射到被测表面上，以它与被测表面的交线所形成的轮廓曲线来测量表面粗糙度。由光源射出的光经聚光镜、狭缝、物 镜1 后，以45°的倾斜角将狭缝投影到被测表面，形成被测表面的截面轮廓图形，然后通过物镜 2 将此图形放大后投射到分划板上。利用测微目镜和读数鼓轮，先读出h 值，计算后得到H 值。应用此法的表面粗糙度测量工具称为光切显微镜。它适用于测量RZ 和Ry 为0.8～100 微米的表面粗糙度，需要人工取点，测量效率低。干涉法利用光波干涉原理(见平晶、激光测长技术)将被测表面的形状误差以干涉条纹图形显示出来，并利用放大倍数高（可达500
表面粗糙度怎么测量 测量表面粗糙度的方法 详解
表面粗糙度怎么测量测量表面粗糙度的方法详 解 Standardization of sany group #QS8QHH-HHGX8Q8-GNHHJ8-HHMHGN#
表面粗糙度怎么测量_ 测量表面粗糙度的方法 内容来源网络，由深圳机械展收集整理！ 表面粗糙度的检测,我们常用的有以下几中方法 1.显微镜比较法,； 将被测表面与表面粗糙度比较样块靠近在一起，用比较显微镜观察两者被放大的表面，以样块工作面上的粗糙度为标准，观察比较被测表面是否达到相应样块的表面粗糙度；从而判定被测表面粗糙度是否符合规定。此方法不能测出粗糙度参数值 2.光切显微镜测量法，Rz：～100； 光切显微镜(双管显微镜)是利用光切原理测量表面粗糙度的方法。从目镜观察表面粗糙度轮廓图像，用测微装置测量Rz值和Ry值。也可通过测量描绘出轮廓图像，再计算Ra值，因其方法较繁而不常用。必要时可将粗糙度轮廓图像拍照下来评定。光切显微镜适用于计量室 3.样块比较法,直接目测：；用放大镜：～； 以表面粗糙度比较样块工作面上的粗糙度为标准，用视觉法或触觉法与被测表面进行比较，以判定被测表面是否符合规定 用样块进行比较检验时，样块和被测表面的材质、加工方法应尽可能一致； 样块比较法简单易行，适合在生产现场使用 4.电动轮廓仪比较法，Ra：～；Rz：～25； 电动轮廓仪系触针式仪器。测量时仪器触针尖端在被测表面上垂直于加工纹理方向的截面上，做水平移动测量，从指示仪表直接得出一个测量行程Ra值。这是Ra值测量常
用的方法。或者用仪器的记录装置，描绘粗糙度轮廓曲线的放大图，再计算Ra或Rz 值。此类仪器适用在计量室。但便携式电动轮廓仪可在生产现场使用 5干涉显微镜测量法，Rz：.032～； 涉显微镜是利用光波干涉原理，以光波波长为基准来测量表面粗糙度的。被测表面有一定的粗糙度就呈现出凸凹不平的峰谷状干涉条纹，通过目镜观察、利用测微装置测量这些干涉条纹的数目和峰谷的弯曲程度，即可计算出表面粗糙度的Ra值。必要时还可将干涉条纹的峰谷拍照下来评定。干涉法适用于精密加工的表面粗糙度测量。适合在计量室使用 而在现场工作中,我们用的多的是:样块比较法和电动轮廓检测法,样块比较法要求对粗糙度的敏感要求比较高,有些老师傅还是可以做到的,毕竟是凭经验和感觉去比较的,而电动轮廓检测法是靠仪器测量,这样测量出来的准确度就大大提高了,所以说,我们建议用电动轮廓检测法. 用什么方法去检测 1．比较法：将被测表面和表面粗糙度样板直接进行比较，多用于车间，评定表面粗糙度值较大的工件。 2．光切法：是应用光切原理来测量表面粗糙度的一种测量方法。常用仪器——光切显微镜，（双管显微镜）。该仪器适用于车.铣.刨等加工方法获得的金属平面。或外圆表面。主要测量Rz值，测量范围为~60μm。 3、干涉法：是利用光波干涉原理测量表面粗糙度的一种测量方法。常用仪器是干涉显微镜。主要用于测量Rz值。测量范围为~μm。一般用于测量表面粗糙度要求高的表面。
表面粗糙度的评定标准及方法
表面粗糙度的评定标准及方法 当钢材表面经喷射清理后，就会获得一定的表面粗糙度或表面轮廓。表面粗糙度可以用形状和大小来进 行定性。经过喷射清理，钢板表面积会明显增加很多，同时获得了很多的对于涂层系统有利的锚固点。 当然，并不是粗糙度越大越好，因为涂料必须能够覆盖住这些粗糙度的波峰。太大的粗糙度要求更多的 涂料消耗量。一般的涂料系统要求的粗糙度通常为 Rz40~75微米。 1．粗糙度的定义 对表面粗糙度的定义有以下几种： hy：在取样长度内，波峰到波谷的最大高度， ISO8503-3（显微镜调焦法） Ry：在取样长度内，波峰到波谷的最大高度，ISO8503-4（触针法） Ra：波峰和波谷到虚构的中心线的平均距离， ISO 3274 Ry5：在取样长度内，五个波峰到波谷最大高度的算术平均值，ISO8503-4（触针法）有关 Rz的表述 与 Ry5其实是相同的，Rz的表述来自于德国标准 DIN 4768-1。Ra和 Rz 之间的关系是 Rz相当于 Ra 的 4~6倍。 2. 表面粗糙度的评定标准 为了测定钢板表面粗糙度，不同的标准规定了相应的仪器可以使用，测量值以微米（μm） 为单位。 国际标准分 ISO 8503 成五个部分在来说明表面粗糙度： ISO8503-1：1995表面粗糙度比较样块的技术要求和定义 ISO8503-2：1995喷射清理后钢材表面粗糙度分级―样板比较法 ISO8503-3：1995 ISO基准样块的校验和表面粗糙度的测定方法―显微镜调焦法 ISO8503-4：1995 ISO基准样块的校验和表面粗糙度的测定方法，触针法 ISO8503-5：2004表面轮廓的复制胶带测定法 我国的国家标准 GB/T 13288-91《涂装前钢材表面粗糙度等级的评定（比较板块法）》，参 照 ISO8503所制订。 3. 比较样块法评定表面粗糙度 在涂装现场较为常用的粗糙度评定方法是比较样块法。常用的粗糙度比较块有英国易高elcometer125，荷兰TQC LD2040、LD2050以及英国PTE R2006、R2007等。 ISO 8503-1比较样块有四部分，分别用钢砂（样块 G）和钢丸（样块 S）喷射处理过，在比较样块的 背面分别帖有标签S和G来进行区分（表1）。 表 1 ISO表面粗糙度度比较样块的名义值和公差
表面粗糙度怎么测量_ 测量表面粗糙度的方法【详解】
表面粗糙度怎么测量_ 测量表面粗糙度的方法 内容来源网络，由深圳机械展收集整理！ 表面粗糙度的检测,我们常用的有以下几中方法 1.显微镜比较法,Ra0.32； 将被测表面与表面粗糙度比较样块靠近在一起，用比较显微镜观察两者被放大的表面，以样块工作面上的粗糙度为标准，观察比较被测表面是否达到相应样块的表面粗糙度；从而判定被测表面粗糙度是否符合规定。此方法不能测出粗糙度参数值 2.光切显微镜测量法，Rz：0.8～100； 光切显微镜(双管显微镜)是利用光切原理测量表面粗糙度的方法。从目镜观察表面粗糙度轮廓图像，用测微装置测量Rz值和Ry值。也可通过测量描绘出轮廓图像，再计算Ra值，因其方法较繁而不常用。必要时可将粗糙度轮廓图像拍照下来评定。光切显微镜适用于计量室 3.样块比较法,直接目测：Ra2.5；用放大镜：Ra0.32～0.5； 以表面粗糙度比较样块工作面上的粗糙度为标准，用视觉法或触觉法与被测表面进行比较，以判定被测表面是否符合规定 用样块进行比较检验时，样块和被测表面的材质、加工方法应尽可能一致； 样块比较法简单易行，适合在生产现场使用
4.电动轮廓仪比较法，Ra：0.025～6.3；Rz：0.1～25； 电动轮廓仪系触针式仪器。测量时仪器触针尖端在被测表面上垂直于加工纹理方向的截面上，做水平移动测量，从指示仪表直接得出一个测量行程Ra值。这是Ra值测量常用的方法。或者用仪器的记录装置，描绘粗糙度轮廓曲线的放大图，再计算Ra或Rz值。此类仪器适用在计量室。但便携式电动轮廓仪可在生产现场使用 5干涉显微镜测量法，Rz：.032～0.8； 涉显微镜是利用光波干涉原理，以光波波长为基准来测量表面粗糙度的。被测表面有一定的粗糙度就呈现出凸凹不平的峰谷状干涉条纹，通过目镜观察、利用测微装置测量这些干涉条纹的数目和峰谷的弯曲程度，即可计算出表面粗糙度的Ra值。必要时还可将干涉条纹的峰谷拍照下来评定。干涉法适用于精密加工的表面粗糙度测量。适合在计量室使用 而在现场工作中,我们用的多的是:样块比较法和电动轮廓检测法,样块比较法要求对粗糙度的敏感要求比较高,有些老师傅还是可以做到的,毕竟是凭经验和感觉去比较的,而电动轮廓检测法是靠仪器测量,这样测量出来的准确度就大大提高了,所以说,我们建议用电动轮廓检测法. 用什么方法去检测 1．比较法：将被测表面和表面粗糙度样板直接进行比较，多用于车间，评定表面粗糙度值较大的工件。
表面粗糙度检测标准
标题：粗糙度检验规范文件编号：WI/ZB 版本：A APPROVED BY 核准REVIEWED BY 审核 PREPARED BY 制订
修订履历表 1.0目的 对来自于外购模具、工装、治具、夹具等零配件、本厂加工的模具、工装、治具、夹具等零配件按要求进行表面粗糙度检验，以确保模具、工装、治具、夹具等零配件满足预期的要求。 项次修订页次版次修订前内容修订后内容修订日期备注
2.0范围 适用于所有组成模具、工装、治具、夹具的零配件，包括委外和内部加工的零配件。 3.0定义 3.1表面粗糙度：表面粗糙度是指加工表面具有的较小间距和微小峰谷不平度。无论采用哪种加工方法所获得 的零件表面，都不是绝对平整和光滑的，放在显微镜（或放大镜）下观察，都不得可以看到微观的峰谷不平痕迹，一般是受刀具与零件间的运动、摩擦，机床的振动及零件的塑性变形等各种因素的影响而形成的。 表面上所具有的这种较小间距和峰谷所组成的微观几何形状特征，称为表面粗糙度。 3.2表面粗糙度对工件的影响： 3.2.1表面粗糙度影响零件的耐磨性。表面越粗糙，配合表面间的有效接触面积越小，压强越大，磨损就越快。 3.2.2表面粗糙度影响配合性质的稳定性。对间隙配合来说，表面越粗糙，就越易磨损，使工作过程中间隙逐 渐增大；对过盈配合来说，由于装配时将微观凸峰挤平，减小了实际有效过盈，降低了联结强度。 3.2.3表面粗糙度影响零件的疲劳强度。粗糙零件的表面存在较大的波谷，它们像尖角缺口和裂纹一样，对应 力集中很敏感，从而影响零件的疲劳强度。 3.2.4表面粗糙度影响零件的抗腐蚀性。粗糙的表面，易使腐蚀性气体或液体通过表面的微观凹谷渗入到金属 内层，造成表面腐蚀。 3.2.5表面粗糙度影响零件的密封性。粗糙的表面之间无法严密地贴合，气体或液体通过接触面间的缝隙渗漏。 3.2.6表面粗糙度影响零件的接触刚度。接触刚度是零件结合面在外力作用下，抵抗接触变形的能力。 3.2.7影响零件的测量精度。零件被测表面和测量工具测量面的表面粗糙度都会直接影响测量的精度，尤其是 在精密测量时。 3.3表面粗糙度比较样块定义及检验要求： 3.3.1定义：表面粗糙度比较样块是检查加工后工件表面的一种对比量具，他的使用方法是以样块工作面的表 面粗糙度为标准，凭触觉（如手摸）或视觉（可借助放大镜、比较显微镜等）与待检查的工件表面进行比对，从而判别被检查表面的表面粗糙度是否合乎要求，这是一种定性的检查工具。 3.3.2检验要求：在用比较样块对工件表面进行比较时，所选用的样块和被检查工件的加工方法必须相同，同 时样块的材料、形状、表面色泽等应尽肯能的与被检查工件一致，判断的准则是根据工件加工痕迹的深浅来决定表面粗糙度是否符合图纸（或工艺）要求。当被检查工件表面的加工痕迹深浅程度相当或者小于样块工作面加工痕迹深度时，则被检查工件表面粗糙度一般不大于样块的标记公称值。 3.4国内表面光洁度与表面粗糙度Ｒａ、Ｒｚ数值换算表(单位：μｍ)： 表面光洁度▽1 ▽2 ▽3 ▽4 ▽5 ▽6 ▽7 表面Ｒａ50 25 12.5 6.3 3.2 1.60 0.80
表面粗糙度
表面粗糙度 1. 标准ISO,ANSI,DIN,JIS的含义？ 答：ISO代表国际标准，ANSI代表美国标准，DIN代表德国标准，JIS代表日本标准。 2. 请问表面粗糙度的单位有哪些？ 答: 表面粗糙度单位均为μm,即微米=10-6米 3．表面粗糙度等级如何划分？ 答：以下表面粗糙度单位均为μm,即微米=10-6米。 14级：Ra 0.006； 13级：Ra 0.012； 12级：Ra 0.025； 11级：Ra 0.050； 10级：Ra 0.1； 9级：Ra 0.2； 8级：Ra 0.4； 7级：Ra 0.8； 6级：Ra 1.6； 5级：Ra 3.2； 4级：Ra 6.4； 3级：Ra 12.5； 2级：Ra 25； 1级：Ra 50； 4. 请问什么是便携式粗糙度测量仪？ 答：便携式粗糙度测量仪是一种体积小、携带方便的表面粗糙度测量仪，被广泛应用于加工现场或在计量室进行进一步分析。里博系列粗糙度仪都是携式粗糙度测量仪，仅手掌大小，可携带到任何需要测量表面粗糙度的地方。 5．粗糙度仪能够实用那些方面的测量？ 答：它可测量各种加工表面，包括：油泵油嘴、曲轴、凸轮轴、缸体缸盖的配合面、缸套、缸孔、活塞孔等的表面粗糙度。同时也可应用于PS版测量、在线检测机床的设置和调整、检测加工过程中刀具的磨损或松动。 6. 请问表面粗糙度的定义？ 答：国标GB／fl031—1995规定，表面粗糙度就是指加工表面具有较小间距和谷峰所组成的微观几何形状特性，即表面的微观不平度（按相邻两波的峰或谷间距在lmrn以下）。表面粗糙度较确切地反映了工件表面微观几何形状的概念，它是指表面粗糙不平的程度。 7．微观不平度指什么？ 答：在机械零件切削的过程中,刀具或砂轮遗留的刀痕,切屑分离时的塑性变形和机床振动等因素,会使零件的表面形成微小的峰谷.这些微小峰谷的高低程度和间距状况就叫做微观不平度,也称为表面粗糙度,它是一种微观几何形状误差. 8．表面粗糙度是怎么形成的？ 答：表面粗糙度一般是由所采用的加工方法和其他因素所形成的，例如加工过程中刀具与零件表面间的摩擦、切屑分离时表面层金属的塑性变形以及工艺系统中的高频振动等。由于加工方法和
(完整版)表面粗糙度参数Rz、Rmax、Rt、R3z、RPc等的测量
表面粗糙度参数Rz、Rmax、Rt、R3z、RPc等的测量 在GB/T3505-2000《产品几何技术规范表面结构轮廓法表面结构术语、定义及参数》中定义了表面粗糙度幅度参数(纵坐标平均值)R a、R q、R sk、R ku和间距参数、混合参数等，虽然该标准等效采用了ISO4287:1997《几何产品规范(GPS)表面特征:轮廓法表面结构的术语、定义及参数》，但这些参数远远不能满足我国目前工业生产的需要，特别是在涉外产品中常常会提出一些非标的表面粗糙度参数的技术要求，例如R max(DIN EN ISO 4287)、RP c(prEN 10049)、R3z(Daimler Benz Standard 31007)等。这些参数的正确测量直接影响产品符合性的判断，因此生产部门对这些参数的准确测量都有迫切的需求。同时，对这些参数的正确认识及理解能有效地指导生产过程，在使产品技术指标满足要求的同时可有效降低生产成本。 笔者在实际工作中经常会为一些厂家测量这样的参数，如发动机冷凝管内表面的R max、R t等参数、轴类零件的RP c参数。现结合实例对这些参数的定义和测量方法作一些说明，以供参考。 一、参数的定义 1.参数R z(GB/T3505-2000) 在一个取样长度lr内，最大轮廓峰高和最大轮廓谷深之和的高度如图1所示。
表面粗糙度及表面形状的测量
度与表面形状误差 尽管测量表面在基本长度范围内的法线方 向上变化是很明显的,但要区别粗糙度与表面 形状误差(包括波度)也是较复杂的,特别是 当表面形状误差或波度数值与表面粗糙度数值很接近时。使用不同的测量方法,形状误差或 波度可能与表面粗糙度的数值互相交叠,分辨 不清。所以实际测量时,应使二者互相减掉以 利于单独读出表面粗糙度数值或单独读出表面形状误差数值。例如,只测粗糙度时,读出的 数据应是在基本长度内的表面不规则性。简单的机械法,常为划针表面光度仪,但将仪器测 头安装在一个小滑轨上,骑在零件表面,记录 划针相对导轨移动的位移,以表面高低的平均 值作为所测数据,表面波动变化比所记录的高 低变化小得多。另一个方法是在记录过程中或记录后过滤位移信号以组成相应于长波表面位移(指形状误差或波度);电子过滤法就可用于 去除粗糙度信号,用来只测量形状误差或波度 并且可以定量显示出数值。 3几种表面粗糙度的描述方法 最常用的表面粗糙度的描述方法是平均表 面粗糙度法,用符号Ra表示,定义为表面中线 平均高度的算术平均值,中线指曲线上部和下 部面积相等的分界线。如图3所示,用公式表 示 图3表面粗糙度定义图 R a=1L∫L0 y(x) dx 均方根偏差法定义表面粗糙度用符号Rq 表示,用公式表示 R2q=1L∫L0y2(x)dx 对许多表面讲Ra与Rq很接近。用单个数 据来描述表面形状,不可避免地要丢失一些重 要信息。例如Ra和Rq没给出不规则表面形状和表面空间的信息,对于完整地描述表面形貌 来讲,需要对表面高度分配的可能性及穿过表 面的高峰与低谷的空间分配作出测量。 描述表面高低分配方法与波幅密度函数 P(y)有关,P(y)是任意点处偏离平均线的高 度值。数值P(y)Δy为在平均线上落在y与y +Δy之间的表面形状百分比,如图4所示,它 是一条波动曲线,此曲线对应一条对称于平均 线位置的波幅密度曲线,对称的波幅密度函数 说明表面形状的信息。粗糙度Rq是波幅密度函
表面粗糙度检测实用标准
标题：粗糙度检验规文件编号：WI/ZB 版本：A
修订履历表 1.0目的 对来自于外购模具、工装、治具、夹具等零配件、本厂加工的模具、工装、治具、夹具等零配件按要求进行表面粗糙度检验，以确保模具、工装、治具、夹具等零配件满足预期的要求。
2.0围 适用于所有组成模具、工装、治具、夹具的零配件，包括委外和部加工的零配件。 3.0定义 3.1表面粗糙度：表面粗糙度是指加工表面具有的较小间距和微小峰谷不平度。无论采用哪种加工方法所获得 的零件表面，都不是绝对平整和光滑的，放在显微镜（或放大镜）下观察，都不得可以看到微观的峰谷不平痕迹，一般是受刀具与零件间的运动、摩擦，机床的振动及零件的塑性变形等各种因素的影响而形成的。 表面上所具有的这种较小间距和峰谷所组成的微观几何形状特征，称为表面粗糙度。 3.2表面粗糙度对工件的影响： 3.2.1表面粗糙度影响零件的耐磨性。表面越粗糙，配合表面间的有效接触面积越小，压强越大，磨损就越快。 3.2.2表面粗糙度影响配合性质的稳定性。对间隙配合来说，表面越粗糙，就越易磨损，使工作过程中间隙逐 渐增大；对过盈配合来说，由于装配时将微观凸峰挤平，减小了实际有效过盈，降低了联结强度。 3.2.3表面粗糙度影响零件的疲劳强度。粗糙零件的表面存在较大的波谷，它们像尖角缺口和裂纹一样，对应 力集中很敏感，从而影响零件的疲劳强度。 3.2.4表面粗糙度影响零件的抗腐蚀性。粗糙的表面，易使腐蚀性气体或液体通过表面的微观凹谷渗入到金属 层，造成表面腐蚀。 3.2.5表面粗糙度影响零件的密封性。粗糙的表面之间无法严密地贴合，气体或液体通过接触面间的缝隙渗漏。 3.2.6表面粗糙度影响零件的接触刚度。接触刚度是零件结合面在外力作用下，抵抗接触变形的能力。 3.2.7影响零件的测量精度。零件被测表面和测量工具测量面的表面粗糙度都会直接影响测量的精度，尤其是 在精密测量时。 3.3表面粗糙度比较样块定义及检验要求： 3.3.1定义：表面粗糙度比较样块是检查加工后工件表面的一种对比量具，他的使用方法是以样块工作面的表 面粗糙度为标准，凭触觉（如手摸）或视觉（可借助放大镜、比较显微镜等）与待检查的工件表面进行比对，从而判别被检查表面的表面粗糙度是否合乎要求，这是一种定性的检查工具。 3.3.2检验要求：在用比较样块对工件表面进行比较时，所选用的样块和被检查工件的加工方法必须相同，同 时样块的材料、形状、表面色泽等应尽肯能的与被检查工件一致，判断的准则是根据工件加工痕迹的深浅来决定表面粗糙度是否符合图纸（或工艺）要求。当被检查工件表面的加工痕迹深浅程度相当或者小于样块工作面加工痕迹深度时，则被检查工件表面粗糙度一般不大于样块的标记公称值。 3.4国表面光洁度与表面粗糙度Ｒａ、Ｒｚ数值换算表(单位：μｍ)：
表面粗糙度测量实验报告
表面粗糙度测量实验报告 一、实验目的与意义 1.了解表面粗糙度的测量原理、常用方法以及需要测定的参量 2.学习掌握TR240手持式粗糙仪的使用方法 3.测定待测物件的轮廓算数平均偏差Ra，微观不平度十点平均高度Rz，轮廓最大高度Ry等参量 二、实验设备 本实验用到的实验设备有千分表，表面粗糙度仪 三、实验内容简述 1.表面粗糙度的参数的定义： 金属、木材，塑料等加工部件，由于在加工过程中受到机床的状态、切削刀具的几何精度、树种、木材含水率等因素的影响，在加工表面上形成的由较小间距和峰谷组成的微观几何形状特性，称为表面粗糙度。 木材表面粗糙度的表面形式有锯痕与波纹；弹性回复不平度；破坏性不平度；木材与毛刺表现出来的不平度；木材结构等。 木材表面粗糙度影响加工精度；胶接强度；涂饰质量；产品的外观等。 2.粗糙度仪的测量原理 将传感器放在工件被测表面上，由仪器内部的驱动机构带动传感器沿被测表面做等速滑行，传感器通过内置的锐利触针感受表面的粗糙度，此时工件被测表面的粗糙度引起触针产生位移，该位移使传感器电感线圈电感量发生变化，从而在相敏整流器的输出产生与被测表面粗糙度成正比例的模拟信号经过放大及电平转换之后进入数据采集系统，DSP芯片将采集的数据进行数字滤波和参数计算，测量结果在液晶显示器上读出，也可在打印机上输出，还可以与PC机进行通讯。 3.实验参数： （1）轮廓算术平均差Ra 在取样长度e内，被测实际轮廓上各点至轮廓中线距离绝对的平均值，即Ra能充分反映表面微观几何形状高度方面的特性： 但因受计量器具功能的限制，不用作于粗糙或太光滑的表面的评定参数。 （2）微观不平度十点平均高度Rz 在取样长度e内5个最大的轮廓峰高y pi平均值与5个最大轮廓古深y vi平均值之和： Rz只能反映轮廓的峰高，不能反映峰顶的尖锐或平钝的几何特性，同时，若取
表面粗糙度光学测量方法研究进展_王政平
传感器与微系统(T ransducer and M i c rosyste m T echno l og i es)2007年第26卷第9期 表面粗糙度光学测量方法研究进展 王政平,张锡芳,张艳娥 (哈尔滨工程大学理学院,黑龙江哈尔滨150001) 摘要:表面粗糙度对工件的性能有很大的影响,由于机械、电子及光学工业的飞速发展,对精密机械加 工表面的质量及结构小型化的要求日益提高,使得表面粗糙度测量显现出越来越重要的地位。采用光学 方法测量表面粗糙度具有非接触、无损伤、测量精度高等优点。介绍了用光散射法、像散法、散斑法、光干 涉法、光学触针法测量表面粗糙度的原理及研究进展,讨论了上述方法各自的优缺点,对表面粗糙度测量 的发展方向进行了预测。 关键词:表面粗糙度测量;光学测量;非接触测量 中图分类号:TG84文献标识码:A文章编号:1000-9787(2007)09-0004-03 Progress on opticalm easure ment of surface roughness WANG Zheng-ping,Z HANG X-i fang,Z HANG Y an-e (Sc i ence Schoo,l H arb i n En gi neer i ng Un i versity,H arb i n150001,Ch ina) Abstract:T he function of the wo rkp iece i s h i ghly influenced by its surface roughness.W it h the rapi d deve l op m ent o f t he m echanica,l electron ic and optica l i ndustries,the qua lity o f surface and m i ni m ized-structure o f prec isi on m echanis m are h i ghly dem anded,wh i ch m akes surface roughness m easure m en t take on mo re and m ore i m po rtant positi on.O ptica l me t hods of m easuri ng surface roughness have m any advantages such as non-con tact,non-da m ag e and h i gh prec i s i on etc.T he pr i nciples and advances of scatte ri ng m ethod,speckle m e t hod,i nterfero m e tric m ethod, optical sty l us m et hod w i dely used for roughness m eas u re m ent are rev i ewed,the me rits and shortcom ings o f them are d i scussed,the ir deve l oping trends are forecasted. K ey word s:surface roughness m easurement;optical m easure m ent;non-contact m easure m ent 0引言 表面粗糙度对机器零件表面性能的影响从1918年开始就受到关注。1927年,报道了用触针测量表面粗糙度的方法[1]。 近年来,随着机械、电子及光学工业的飞速发展,对精密机械加工表面的质量及结构小型化的要求日益提高,使得表面粗糙度的测量具有越来越重要的地位。对激光核聚变驱动器、磁盘、光盘、X射线光学元件、大功率激光窗口及同步辐射器元件的表面粗糙度要求,均已达到了纳米级要求。这些需求极大地促进了表面粗糙度测量技术的发展。传统的表面粗糙度测量方法可分为接触式测量(又可分为二维和三维触针式)与非接触式测量方法(分为光学法和其他方法)两大类。其中,光学法又可分为直接测量法和间接测量法。直接测量法又分为电镜法(用扫描探针显微镜[2]、原子力显微镜[3]、扫描电子显微镜[4]、扫描隧道显微镜[5]、干涉显微镜[6]等设备实现)和干涉法(偏振干涉、外差干涉和多光束干涉等方法);间接测量方法 收稿日期:2007-01-11有散射法、散斑法、光学触针法、衍射法[1]、光纤传感法[7]等。本文介绍光散射法、像散法、散斑法、干涉法、光触针法的研究进展。 1光散射法 用光散射法测量表面粗糙度常用的理论模型可分为衍射模型和微小镜面模型。其中,衍射模型由Beck m ann P等人[8]提出,适用于中等或比较光滑表面粗糙度测量,通过对散射场的统计来表征表面性质,是目前应用最广泛的理论(常采用标量积分理论处理)。微小镜面模型则适用于描述光在较粗糙表面的散射。 基于衍射模型的方法主要包括镜反射率法、散射光角分布法、核环比法、全积分散射法(total i ntegrated scattering, T IS)、Four i er谱分析法[9]、X射线漫散射法[10]、超声散射法[11]、微波散射功率测定法[12]、红外散射法[13]等。 其中,镜反射率法是通过测量镜面反射方向的光能,从而确定物体表面粗糙度。该方法可由光导纤维来实现。 B rod m ann R等人[14]报道的散射光角分布法用参数S N 4