现代超精密测量技术-第2及3次课

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1、第六章现代超精密测量技术6.1超精密测量技术概念、内容、发展与现状6.2超精密加工尺寸的检测技术6.3加工表面质量参数的超精密测量技术6.4纳米测量技术1主要内容1.表面超精密表征参数测量概念、分类：几何量：表面粗糙度、形面误差(包括上节的平面度)力学量：微米（纳米）硬度机械量：化学量：2.表面粗糙度的定义、测量方法、评定长度与取样长度、二维平面的表面粗糙度定义3.表面粗糙度的测量仪器4.表面形状误差(平面、球曲面、非球曲面)5.表面形状误差的光学测量方法(光干涉、双频差动、X射线、WYKO、坐标测量、标准球面非球面样板)6.表面微硬度的测量第六章现

2、代超精密测量技术6.3加工表面质量参数的超精密测量技术2第六章现代超精密测量技术6.3加工表面质量参数的超精密测量技术表1-1表面表征参数、测量方法、测量仪器3第六章现代超精密测量技术6.3加工表面质量参数的超精密测量技术45第六章现代超精密测量技术6.3加工表面质量参数的超精密测量技术6第六章现代超精密测量技术6.3加工表面质量参数的超精密测量技术71.表面超精密表征参数测量概念表面微观形貌：指表面的微观几何特性、也称为表面拓扑图象、表面粗糙度的三维状态。表面形貌在很大程度上决定了零件的使用性能，直接影响机械系统的摩擦磨损特性、接触刚度、疲劳强度、

3、传动精度、导电、导热和抗腐蚀性等，进一步影响产品质量及可靠性。第六章现代超精密测量技术6.3加工表面质量参数的超精密测量技术81.表面超精密表征参数测量概念表面粗糙度：表面粗糙度对机器零件表面功能的影响从1918年首先受到注意，在飞机发动机设计中，由于要求用最少的材料达到最大的强度，人们开始对加工表面的刀痕对疲劳强度的影响加以研究。20~30年代，工业国家用表示粗加工，用表示半精加工，用表示精加工。OCTBKC7540-1928和DIN140-1931德、美、英制造了轮廓记录仪、光切显微镜和干涉显微镜ASAB46.1标准（1940年），经

4、5次修订，成为现行标准ANSI/ASMEB46.1-1988(表面结构、表面粗糙度、表面波度和加工纹理)；英国BS1134-1950（表面结构的评定）；我国[机50-1956]发展为GB1031-1983，1991年对GB1031-1983又进行了修订。第六章现代超精密测量技术6.3加工表面质量参数的超精密测量技术9表面粗糙度的国家标准主要术语及定义：(1)表面粗糙度取样长度l取样长度是用于判断和测量表面粗糙度时所规定的一段基准线长度，它在轮廓总的走向上取样。(2)表面粗糙度评定长度Ln由于加工表面有着不同程度的不均匀性，为了充分合理地反映某一表面的

5、粗糙度特性，规定在评定时所必须的一段表面长度，它包括一个或数个取样长度，称为评定长度Ln。(3)表面粗糙度轮廓中线m轮廓中线m是评定表面粗糙度数值的基准线。表面粗糙度高度参数共有三个:(1)轮廓算术平均偏差Ra：在取样长度l内，轮廓偏距绝对值的算术平均值。(2)微观不平度十点高度Rz：在取样长度内最大的轮廓峰高的平均值与五个最大的轮廓谷深的平均值之和。(3)轮廓最大高度Ry：在取样长度内，轮廓峰顶线和轮廓谷底线之间的距离。表面粗糙度间距参数共有两个：(4)轮廓单峰平均间距S：两相邻轮廓单峰的最高点在中线上的投影长度Si，称为轮廓单峰间距，在取样长度内

6、，轮廓单峰间距的平均值，就是轮廓单峰平均间距。(5)轮廓微观不平度的平均间距Sm：含有一个轮廓峰和相邻轮廓谷的一段中线长度Smi，称轮廓微观不平间距。表面粗糙度综合参数(6)轮廓支承长度率tp：轮廓支承长度率就是轮廓支承长度np与取样长度l之比。第六章现代超精密测量技术6.3加工表面质量参数的超精密测量技术10第六章现代超精密测量技术6.3加工表面质量参数的超精密测量技术F4F1F3F5F2n图2-1等面积中线mF2F6F2nml11第六章现代超精密测量技术6.3加工表面质量参数的超精密测量技术粗糙度12第六章现代超精密测量技术6.3加工表面质量参数

7、的超精密测量技术波纹度13第六章现代超精密测量技术6.3加工表面质量参数的超精密测量技术二维分形维数表面分形图象以往的理论一直侧重于对二维截面轮廓的研究，而对三维表面形貌的分形分析较少14第六章现代超精密测量技术6.3加工表面质量参数的超精密测量技术三维分形维数表面分形图象15表1-2表面形貌测量方法、特征和技术参数仪器型号主要特征纵向分辨率横向分辨率接触法触针式轮廓仪Talysurf-5Talysurf-6金刚石触针与被测表面接触并移动，记录触针垂直位移0.01m0.2mNanostepⅡ31pm*非接触方法光切法光切显微镜光切原理0.05~1

8、m20m光学探针法三角法0.5m3m离焦误差检测法检测表面微观形貌对物镜焦点的偏离量，把离焦量转为电