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1、互换性与技术测量课程实验第一节表面粗糙度测量实验一、实验目的1 . 了解用光切显微镜和手持式粗糙度仪测量表面粗糙度的原理和方法。2 .加深对表面粗糙度和微观不平度十点高度Rz的理解。3 .熟悉表面粗糙度 Rz、Ra、Rt、Rq等参数并加强理解。二、实验仪器及设备1.光切显微镜；2.手持式粗糙度仪三、实验内容（一）用光切显微镜测量表面粗糙度Rz的值微观不平度十点高 Rz是指在取样长度内，5个最大的轮廓峰高平均值与 5个最大的轮 廓谷深平均值之和。图 5-1为微观不平度十点高 Rz的示意图，表面粗糙度参数 Rz的计算 公式如下，55“ , ypi 1火i i _1 i .L Rz =5式中：ypi
2、第i个最大的轮廓峰高yvi第i个最大的轮廓谷深图51微观不平度十点高R1示意图1 .实验仪器介绍光切显微镜主要用于测量表面粗糙度参数Rz,也可测量Ryo测量范围为Rz800.8um。图5-2为9j型光切显微镜的外形图。 底座6上装有立柱5 , 显微镜主体通过横臂 2与 立柱联结。转动升降螺母4可使横臂连同显微镜主体沿立柱上下移动， 进行粗调焦，用紧定 螺钉1将横臂固定在立柱上，手轮 3可对显微镜进行微调焦。2 .实验测量原理光切显微镜是利用光切原理来测量表面粗糙度的，如图5-3所示，被测表面为 P1P2图5-2 gj型光切显微镜外形图I一紧固螺钉Z横臂3一微调手轮4一升降螺母5一立柱6底座T-
3、工作台8一物镜9燕尾导板1。一手柄11 壳体12测微鼓轮13一目镜阶梯表面，当一束平行光以45o方向投射至阶梯表面上时，就被折射成Si和S2两段，从垂直于光束的方向上就可在显微镜内看到Si和S2两段光带的放大像 S；和S2。同样，Si和S2之间的距离h也被放大为S；和S2之间的距离h；。通过测量与计算，可求得被测表面的阶 梯高度ho图54为光切显微镜的光学系统图。由光源发出的光经聚光镜，狭缝，图5-4光切显微统光学系统图图53光切显微瞪测量表面粗糙度示意图 物镜以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，经物镜成像于目镜分划板G上，通过目镜可观察到凹凸不平
4、的光带，如图5-5所示，光带边缘即工件表面上被照亮了的hi的放大轮廓像h ,测量出h并通过计算即可求得被测表面的不平度高度hoohoh = hi cos45 = N cos45式中：N为物镜放大倍数为了测量和计算方便，测微目镜中十字线的移动方向(如图56)和被测量光带边缘 h；成45斜角(图、. . 不平度关系为所以hi =hi，L 0 cos45Nhcos450口。是十字线移动的轨迹图5-5凹凸不平的光带示意图h； cos2 450hh = N = 2N2.光切显微镜实验操作(测量)步骤(1)按被测工件表面粗糙度要求，从表1中选择合适的物镜组，安装在燕尾导板 9上；(2)接通电源；(3)擦净
5、被测工件。把它安放在工作 台上，并使被测表面的加工纹理方向与光 带垂直；目镣内视界范围(4)调整升降螺母4进行粗调焦，再图56测微目镜中十字线移动方向和被测光带关系5-5所示)，故目镜测微器刻度套筒上的读数值%与用微调手轮3进行微调，使视场中央出现 最清晰的狭缝像和表面轮廓像;(5)松开目镜筒的螺钉转动测微目镜，使目镜中十字线的水平线与狭缝像平行后，将 螺钉紧固；(6)旋转目镜测微器的刻度套筒，使目镜十字线与光带轮廓某一边的峰或谷相切如图 1-5所示。并从测微器读出被测表面的峰或谷的数值，依次类推。在取样长度范围内分别 测出5个最大的峰的轮廓高和 5个最大轮廓谷深的数值，然后计算出 Rz的数值
6、；(7)纵向移动工作台，在评定长度范围内，测出三个取样长度的Rz值，取它们的平均值作为被测表面的不平度平均高度，按下式计算。R Z （平均）(8)根据计算结果，判断被测表面粗糙度的适用性;Ra值。(9)将该工件表面用相应加工方法的表面粗糙度样板做目测评定表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R ( um)7X60X2.517.8108014X120X1.36.83.2 1030X260X0.61.61.6 6.360X520X0.30.650.8 3.23.目镜测微器分度值 C的确定(1)将玻璃标准刻度尺置于工作台上，调节显微镜焦距并移动标准刻度尺，使在目镜 视场
7、内能看到清晰的刻度尺刻线，如图57。(2)参看图52松开螺钉，转动目镜测微器，使十字线交点运动方向与刻度尺平行然后紧固螺 钉。(3)按表2选定标准刻度线格数 Z,将十字线交点移至与某条刻度线重合(如图5-7的实线位置)，读出第一读数 m,然后将十字线交点移动 Z格(如图57虚线位置)，读出第二读数 年，两 次的读数差为：A= | ni n2 |(4)计算测微器刻度套筒上一个刻度间距所代表的实际被侧值(即分度值C)。C=TZ C =ZA式中t一标准刻度尺的刻度间距(ioum)把从目镜测微器测得的十点读数平均值乘上C值即求得R值, ，图卜丁目统视场内刻度尺度懒RZ=Ch表2物镜标准倍数N7X14X
8、30X60X标准刻度尺刻线数Z100503020(二)用手持式粗糙度仪测量表面粗糙度等参数的值1.实验仪器介绍图5 8为TR200手持式粗糙度仪外形结构图。该粗糙度仪采用最新的微电子高科技产品。它适用于生产现场，可测量多种机加工零件的表面粗糙度，根据选定的测量条件计算相应的参数，在液晶显示器上清晰地显示出全部测量参数和轮廓图形。2.手持式粗糙度仪的测量原理该仪器在测量工件表面时，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量表面做等速滑行，传感器通过内置的锐利触针感受被测量表面的粗糙度，此 时工件被测量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的电感量产生变化,从
9、而在相敏整流器的输出端产生与被测表面粗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,也可在打印机上输糙度成正比例的模拟信号，该信号经过放大及电平转换之后进入数据采集系统,出，还可以与 PC机进行通讯。3.手持式粗糙度仪实验操作（测量）步骤（1）实验前准备1)开机检查电池电压是否正常o2)清理干净被测工件表面。3)调整传感器与被测工件成水平，保证触针与工件表面垂直，如图5 9、图 510。图A9传感器触针与工件位置前视图图57。传感器触针与工件位置侧视图（2）实验操作（测量）步骤1）测量方向与工件表面加工纹理方向垂直（如图511）；2）开机测试，按电源键后，再按启动键
10、开始测量，主机开始检测运算，并显示测量结果;3）分别测量Ra、Rz、Ry,并记录测量结果；4）将光切显微镜测量计算出的Rz值与粗糙仪测量的R z进行验证。3 .思考题:图511手持式粗糙度仪测量方向1 .在光切法显微镜上测量粗糙度时，光带与加工表面纹理应保持什么关系？为什么?2 .如何提高测量时压线的准确度？3 .为什么在目镜中调节光带影象时，光带影像的两条轮廓边不可能都是清晰的?表面粗糙度测量实验报告系别 专业年级 班号 学号 姓名指导教师 任课教师 实验日期 成绩一、实验目的、实验仪器设备三、实验原理四、实验操作（测量）步骤（一）用光切显微镜测量表面粗糙度实验操作（测量）步骤（二）手持式粗
11、糙度仪实验操作（测量）步骤五、实验测量记录及计算数据1 .工件工件编号： ;表面粗糙度要求:2 .测量仪器设备仪器名称：;测量范围：3 .所选物镜倍数： ;在所用倍数物镜下目镜测微刻度套筒分度值C = 微米4.测量结果(1)用光切显微镜测量结果读数(格)123五个峰点五个谷点五个峰点五个谷点五个峰点五个谷点h2h1h2h1h2h1h4h3h4h3h4h3h6h5h6h5h6h5h8h7h8h7h8h7h10h9h10h9h10h9实测值：RZ1 = R Z2 = R Z3 =被测工件表面微观不平度十点高度Rz = Rz1蓝2 - = 微米3适实用性结论：该工件表面若用相应加工方法的表面粗糙度样
12、板目测评定，相当于Rz =微米(2)用TR200手持式粗糙度仪测量结果取样长度评定长度量程测量值R测量值R0.25mm1l20um0.8 mm3l20um2.5 mm5140um适用性结论：该工件表面用TR200粗糙度仪测量的 Ra = 微米。六、实验思考题、实验目的第二节用立式光学计测量零件外径实验1 . 了解立式光学计的测量原理及测量外径的方法;2 .加深理解计量器具与测量方法的常用术语；3 .量规公差带分布及量规检验；二、实验仪器及设备立式光学计，塞规。三、实验内容与要求1 .用立式光学计测量塞规；2 .按GB1989 81光滑极限量规 确定被测塞规的尺寸公差带和形状公差 值对被测量的塞
13、规作出适用性结论。四、实验仪器测量原理及基本结构 立式光学计主要用途是利用量块作 为长度基准，用比较测量法来测量各种 工件的外形尺寸。1.仪器测量原理光学计是利用光学杠杆放大原理进行测量的仪器，其光学系统如图 512 所示。照明光线经过反射镜 6进入棱镜7使分划板的刻度尺得到照明，光线 透过刻度尺继续前进，经过棱镜3的反射， 折向物镜2,由于刻度尺9是放置在物 镜的平面上，所以刻度尺上发出的光焦 线经过物镜2后成为一平行光束，若反 光镜1与物镜2之间互相平行，图5T2立式光学计系统图则反射光线折回到焦平面，刻度尺9 （标尺）和刻度尺像示线旁的虚线）对称，若被测尺寸变动使测杆11推动反光镜1绕支
14、点转某一角度 中（图513a）,则反射光线相对入射光线偏转2角度，从而使刻度尺像产生位移t （图513b）,它代表被测尺寸的变动 量。物镜至刻度尺9件的距离为 物镜焦距f ,设a为测杆中心至 反射镜支点间的距离，S为测杆 11移动的距离，则仪器的放大 比K为：t ftg2：.：，K=S =初；当中很小时，tg22, tg因此 K=a刻度尺匆度尺象3)图573光学计工作原理光学计的放大倍数为 12。f=200mm, a=5mm#仪器放大倍数 n为:图514立式光学计结构图n=12K=12 2f = 12 -2-200 = 960 a5由此说明：当测杆移动 0.001mm时在目镜中可见到 0.96mm的位移量。2.实验仪器的基本结构立式光学计结
