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1、互換性與技術(shù)測(cè)量課程實(shí)驗(yàn)
第一節(jié) 表面粗糙度測(cè)量實(shí)驗(yàn)
一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?1．了解用光切顯微鏡和手持式粗糙度儀測(cè)量表面粗糙度的原 理和方法。
2. 加深對(duì)表面粗糙度和微觀不平度十點(diǎn)高度RZ的理解。
3. 熟悉表面粗糙度RZ、Ra、Rt、Rq等參數(shù)并加強(qiáng)理解。
二、 實(shí)驗(yàn)儀器及設(shè)備
1．光切顯微鏡; 2．手持式粗糙度儀
三、 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容
（一）用光切顯微鏡測(cè)量表面粗糙度RZ的值
微觀不平度十點(diǎn)高RZ是指在取樣長(zhǎng)度內(nèi)，5個(gè)最大的輪廓峰高 平均值與 5個(gè)最大的輪廓谷深平均值之和。圖 5—1為微觀不平度 十點(diǎn)高rz的示意圖，表面粗糙度參數(shù)RZ的計(jì)算公式如下，
R =為 為 yvi
z 右
2、
式中：ypi —第i個(gè)最大的輪廓峰高
yvi —第i個(gè)最大的輪廓谷深
1．實(shí)驗(yàn)儀器介紹
光切顯微鏡主要用于測(cè)量表面粗糙度參數(shù)RZ，也可測(cè)量By。測(cè) 量范圍為 RZ80~0.8um。
圖5—2為9j型光切顯微鏡的外形圖。底座6上裝有立柱5 ,顯 微鏡主體經(jīng)過(guò)橫臂2與立柱聯(lián)結(jié)。轉(zhuǎn)動(dòng)升降螺母4可使橫臂連同顯 微鏡主體沿立柱上下移動(dòng), 進(jìn)行粗調(diào)焦, 用緊定螺釘 1 將橫臂固定 在立柱上, 手輪 3可對(duì)顯微鏡進(jìn)行微調(diào)焦。
2．實(shí)驗(yàn)測(cè)量原理
光切顯微鏡是利用光切原理來(lái)測(cè)量表面粗糙度的, 如圖 5—3 所 示, 被測(cè)表面為 P1P2
^5-2町型光切顯微簾外形國(guó)
1—緊固
3、螺釘2—橫臂3—黴調(diào)手輪q—升降螺母B—立柱￡—底座T—工作臺(tái)呂一物鏡
9—燕尾導(dǎo)板 口一手柄11 —?dú)んw12—測(cè)微鼓輪心一目鏡
階梯表面, 當(dāng)一束平行光以 45 方向投射至階梯表面上時(shí) , 就被折 射成 S1 和 S2 兩段, 從垂直于光束的方向上就可在顯微鏡內(nèi)看到 S1 和S2兩段光帶的放大像S'和S'。同樣,S］和S2之間的距離h也被 12
放大為S'和S'之間的距離h'。經(jīng)過(guò)測(cè)量與計(jì)算，可求得被測(cè)表面
1 2 1
的階梯高度h。圖5—4為光切顯微鏡的光學(xué)系統(tǒng)圖。由光源⑴發(fā)
出的光經(jīng)聚光鏡⑵， 狹縫⑶，
^5-3光切顯徽鏡測(cè)量表面粗糙度示意閤
E5-4光切顯徽萌光學(xué)丟統(tǒng)圖
4、
□0■■是十宇線移動(dòng)的軌跡
圖5T凹凸不平的光芾示意圖
物鏡⑷以45。方向投射到被測(cè)工件表面 上。調(diào)整儀器使反射光束進(jìn)入與投射光 管垂直的觀察光管內(nèi),經(jīng)物鏡⑸成像于 目鏡分劃板G上，經(jīng)過(guò)目鏡可觀察到凹 凸不平的光帶，如圖5—5所示，光帶邊
緣即工件表面上被照亮了的h1的放大輪廓像h',測(cè)量出h'并經(jīng)過(guò)計(jì)
算即可求得被測(cè)表面的不平度高度ho
h = h]COs45o=牛 cos45o
N
式中:N—為物鏡放大倍數(shù)
為了測(cè)量和計(jì)算方便, 測(cè)微目鏡中十字線的移動(dòng)方向（ 如圖 5—
6）和被測(cè)量光帶邊緣h'成45o斜角（圖5—5所示）,故目鏡測(cè)微器
1
刻度套筒上的讀數(shù)值
5、h''與不平度關(guān)系為
1
h ''= — = Nh
1 cos45 o cos45 o
因此
h 二 h： cos2 45o
N
二斗
2N
2．光切顯微鏡實(shí)驗(yàn)操作（ 測(cè)量）
步驟
(1)按被測(cè)工件表面粗糙
目鏡內(nèi)觀界范圍
酥一B測(cè)徽目橙中十字絃移動(dòng)方向和被測(cè)光帶關(guān)系
求,從表1中選擇合適的物
鏡
組，安裝在燕尾導(dǎo)板9 上;
( 2) 接通電源 ;
( 3) 擦凈被測(cè)工件。把它安放在工作臺(tái)上, 并使被測(cè)表面的加工 紋理方向與光帶垂直;
( 4) 調(diào)整升降螺母4進(jìn)行粗調(diào)焦, 再用微調(diào)手輪3進(jìn)行微調(diào), 使 視場(chǎng)中央出現(xiàn)最清晰的狹縫像和表
6、面輪廓像;
( 5) 松開目鏡筒的螺釘轉(zhuǎn)動(dòng)測(cè)微目鏡 , 使目鏡中十字線的水平 線與狹縫像平行后, 將螺釘緊固;
( 6) 旋轉(zhuǎn)目鏡測(cè)微器的刻度套筒 , 使目鏡十字線與光帶輪廓某 一邊的峰或谷相切如圖 1—5 所示。并從測(cè)微器讀出被測(cè)表面的峰 或谷的數(shù)值, 依次類推。在取樣長(zhǎng)度范圍內(nèi)分別測(cè)出 5個(gè)最大的峰 的輪廓高和5個(gè)最大輪廓谷深的數(shù)值，然后計(jì)算出RZ的數(shù)值；
( 7) 縱向移動(dòng)工作臺(tái), 在評(píng)定長(zhǎng)度范圍內(nèi), 測(cè)出三個(gè)取樣長(zhǎng)度的 RZ值，取它們的平均值作為被測(cè)表面的不平度平均高度，按下式計(jì) 算。
3
RZ(平均)7
3
( 8) 根據(jù)計(jì)算結(jié)果， 判斷被測(cè)表面粗糙度的適用性；
(
7、9) 將該工件表面用相應(yīng)加工方法的表面粗糙度樣板做目測(cè)評(píng) 定 Ra 值
表1
物鏡放大倍數(shù)N
總放大
倍數(shù)
視場(chǎng)直徑(mm)
物鏡工作距離
(mm)
測(cè)量范圍RZ( um)
7X
60X
2.5
17.8
10—80
14X
120X
1.3
6.8
3.2—10
30X
260X
0.6
1.6
1.6—6.3
60X
520X
0.3
0.65
0.8—3.2
3 ?目鏡測(cè)微器分度值C的確定
( 1) 將玻璃標(biāo)準(zhǔn)刻度尺置于工作臺(tái)上 , 調(diào)節(jié)顯微鏡焦距并移動(dòng)
標(biāo)準(zhǔn)刻度尺，使在目鏡視場(chǎng)內(nèi)能看 到清晰的刻度尺刻線，如圖5—7。
8、(2) 參看圖5—2松開螺釘，轉(zhuǎn)動(dòng) 目鏡測(cè)微器，使十字線交點(diǎn)運(yùn)動(dòng)方 向與刻度尺平行然后緊固螺釘。
(3) 按表2選定標(biāo)準(zhǔn)刻度線格數(shù)
Z， 將十字線交點(diǎn)移至與某條刻度線重合( 如圖 5—7的實(shí)線位置) ， 讀出第一讀數(shù)比，然后將十字線交點(diǎn)移動(dòng)Z格(如圖5—7虛線位 置)，讀出第二讀數(shù)n2,兩次的讀數(shù)差為：
A= I 叫—n2 I
( 4) 計(jì)算測(cè)微器刻度套筒上一個(gè)刻度間距所代表的實(shí)際被側(cè)
值(即分度值 C)。
c=TZ
ZA
式中T—標(biāo)準(zhǔn)刻度尺的刻度間距（10um）
把從目鏡測(cè)微器測(cè)得的十點(diǎn)讀數(shù)平均值乘上C值即求得RZ值
RZ=Ch'
表2
物鏡標(biāo)準(zhǔn)倍數(shù)N
7X
14X
30X
60X
標(biāo)準(zhǔn)刻度尺刻線數(shù)Z
100
50
30
20
（ 二） 用手持式粗糙度儀測(cè)量表面粗糙度等參數(shù)的值
1 ．實(shí)驗(yàn)儀器介紹
圖5—8為TR200手持式粗糙度儀外形結(jié)構(gòu)圖。該粗糙度儀采 用最新的微電子高科技產(chǎn)品。它適用于生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng), 可測(cè)量多種機(jī)加 工零件的表面粗糙度, 根據(jù)選定的測(cè)量條件計(jì)算相應(yīng)的參數(shù), 在液
器內(nèi)部的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)帶動(dòng)
