实验三 表面粗糙度测量

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1、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+RvZp2lrZv6Zv5Zp6Zp5Zp4Zp3Zv4Zv3Zp1Rz中线Zv1Zv2图1图2双管显微镜能测量80~1μm的粗糙度，用参数Rz来

2、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P1、P2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和。同样，S1和S2之间距离h也被放大为和之间的距离。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

3、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5b）。光带边缘即工件表面上被照亮了的h1的放大轮廓象为h1′，测量亮带边缘的宽度h1′，可求出被测表面的不平度高度h1：＝cos450＝cos450式中N—物镜放大倍数。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5a）和被测量光带边缘宽度h1′成450斜角（图5b），故目镜测微器刻度套筒上读数值h1′与不平度高度的关系为：＝所以＝式中，＝C，C为刻度套筒的分度值或称为换算系数，它与投

4、射角α、目镜测微器的结构和物镜放大倍数有关。（a）(b)图5四、测量步骤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(μm)7X60X2.517.810—8014X120X1.36.83.2—1030X260X0.61.61.6—6.360X520X0.30.650

5、.8—3.24.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.根据被测表面的粗糙度级别，按国家标准G

6、B1031—68的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一般取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：Rz（平均）＝10.根据计算结果，判断被测表面粗糙度的适用性。附：目镜测微器分度值C的确定。由前述可知，目镜测微器

7、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

8、动目镜测微器4，使十字线交点移动方向与刻度尺象平行，然后固紧螺钉5。（1）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中实图6线位置），读出第一次读数n1。然后，将十字线焦点移动Z格（图6中虚线位置），读出第二次读数n2，两次读数差为：A＝表2物镜标称倍率N7X10X30X60X标准刻度尺刻线格数