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1、实验二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。、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Rz = Rp + Rv峰高Rp与最大轮廓谷深 Rv之和称之为轮廓最大高度。即图2双管显微镜能测量 801卩m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
2、。被测表面为 片、P2阶梯表面，当一平行光束从 45方向投射到阶梯表面上时，就被折成S1和S2两段。从垂直于光束的方向上就可在显微镜内看到 S1和S2两段光带的放大象 S,和S2。同样，S1和S2之间距离h也被放大为S；和S；之间的距离h；o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45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 m的放大轮廓象为 m，测量亮带边缘的宽度，可求
3、出被测表面的不平度高度h1： h. = h1cos45=cos45，式中 N 物镜放大倍数。N图3图4为了测量和计算方便，测微目镜中十字线的移动方向(图 hi成45斜角(图5b),故目镜测微器刻度套筒上读数值5a)和被测量光带边缘宽度hi 与不平度高度的关系为:hi=抽=coS务，所以h=h1 cos2 45h1-，式中，=C, C为刻2N2N度套筒的分度值或称为换算系数，它与投射角a、目镜测微器的结构和物镜放大倍数有关。腔期斤2上 眾諾泞1土齐帀釣图 5(a)O 疋了栽秽动的弹图 5 (b)四、测量步骤1微观不平度十点高度 Rz的测量(1) 根据被测工件表面粗糙度的要求，按表1选择合适的物镜
4、组，分别安装在投射光 管和观察光管的下端。(2) 接通电源。(3) 擦净被测工件，把它安放在工作台上，并使被测表面的切削痕迹的方向与光带垂 直。当测量圆柱形工件时，应将工件置于V型块上。表1物镜放大倍数N总放大倍数视场直径mm物镜工作距离mm测量范围Rz g m7X 60X2.5 17.810 8014X 120X1.36.83.21030X 260X0.61.61.6 6.360X 520X0.30.650.8 3.2(4)粗调节：参看图2，用手托住支臂7,松开锁紧螺钉9,缓慢旋转支臂调节螺母 10, 使支臂7上下移动，直到目镜中观察到绿色光带和表面轮廓不平度的影象(图5b)。然后，将螺钉9
5、固紧。要注意防止物镜与工件表面相碰，以免损坏物镜组。(5) 细调节：缓慢而往复转动调节手轮6,调焦环12和调节螺钉13，使目镜中光带最 狭窄，轮廓影象最清晰并位于视场的中央。(6) 松开螺钉5,转动目镜测微器4,使目镜中十字线的一根线与光带轮廓中心线大致平行(此线代替平行于轮廓中线的直线)。然后，将螺钉 5固紧。(7) 根据被测表面粗糙度级别，按国标GB1031 68规定选取取样长度和评定长度。(8) 旋转目镜测微器的刻度套筒，使目镜中十字线的一根线与光带轮廓一边的峰(或谷)相切，如图5b实线所示，并从测微器读出被测表面的峰(或谷)的数值。在取样长度 范围内测出最高点(最高的峰)和最低点(最低
6、的谷)的数值。然后计算出Rz的数值。(9) 纵向移动工作台，在测量范围长度内，共测出n (n般取5)个取样长度的 Rz 值，取它们的平均值作为被测表面的轮廓最大高度。按下式计算：R（平均）MRzii=12单峰平均间距S的测量用测微目镜（图 5b）中垂直线，对准光带轮廓的第一个峰，从工作台的纵向移动千分尺，读取第一个读数S1。向移动工作台，在取样长度范围内，用垂直线对准光带轮廓的第n个单峰，从纵向千分尺上，读出第n个单峰的读数 Sn。单峰平均间距 S按下式计算:Sn - Sn-1n- 1Rz值和S值的适用性。根据上述计算结果，判断被测表面粗糙度 附：目镜测微器分度值 C的确定。由前述可知，目镜测
7、微器套筒上每一格刻度间距所代表的实际表面不平度高度的数值（分度值）与物镜放大倍率有关。 由于仪器生产过程中的加工和装配误差，以及仪器在使用过程中可能产生的误差，会使物镜的实际倍率与表1所列的公称值之间有某些差异。因此，仪器在投入使用时以及经过较长时间的使用之后，或者在调修重新安装之后， 要用玻璃标准刻度尺来确定分度值 C,即确定每一格刻度间距所代表的不平度高度的实际数值。确定方法如下：（1）将玻璃标准刻度尺置于工作台上， 调节显微镜的焦距，并移动标准刻度尺，使在目镜视场内能看到清晰的刻度尺刻线（图6 ）。（2）参看图2,松开螺钉5，转动目镜 测微器4，使十字线交点移动方向与刻度尺象 平行，然后
8、固紧螺钉 5。（3）按表2选定标准刻度尺线格数 Z， 将十字线焦点移至与某刻线重合（图6中实二次读数n2，两次读数差为:A = n2 - n1Z格（图6中虚线位置），读出第线位置），读出第一次读数 n1。然后，将十字线焦点移动表2物镜标称倍率N7 X10X30X60X标准刻度尺刻线格数Z100 503020（4）计算测微器刻度套筒上一格刻度间距所代表的实际被测值（即分度值）C :C= TZ，式中T标准刻度尺的刻度间距（10卩m）。2A把从目镜测微器测得的十点读数的平均值h乘上C值，即可求得 Rz值：Rz = Ch思考题1 .为什么只测量光带一边的最高点（峰）和最低点（谷）？2 .测量表面粗糙度还有哪些方法？其应用范围如何？3. 用双管显微镜测量表面粗糙度为什么要确定分度值C ?如何确定?
