精度设计实验指导2.docVIP

实验二? 表面粗糙度测量 表面粗糙度的测量方法常用的有光切法,光波干涉法及针触法等.工厂的车间中常用的还有粗糙度样板直接和被测工件对照的比较法，以及利用塑性和可铸性材料将被测工件表面的加工痕迹复印下来，然后再测量复印的印模，从而确定被测工件的表面粗糙度级别的印模法。 实验目的 建立对表面粗糙度评定的感性知识； 学习用双管显微镜（光切法）和干涉显微镜（干涉法）及电动式轮廓仪（针描法）测量表面粗糙度的方法。 实验2-1? 用双管显微镜测量表面粗糙度Rz值 一、测量原理及计量器具说明 ? 参看图2-1，微观不平度十点高度Rz是在取样长度l内，从平行于轮廓中线m的任意一条线算起，到被测轮廓的五个最高点（峰）和五个最低点（谷）之间的平均距离，即? 图2-1 图2-2 双管显微镜能检测1-80μm的表面粗糙度的Rz值。双管显微镜的外形如图2-2所示。它有1-光源；2-立柱；3-??紧螺钉；4-微调手轮；5-横臂；6-升降螺母； 7-底座；8-纵向千分尺9-工作台固紧螺钉；10-横向千分尺；11-工作台；12-物镜组；13-手柄；14-壳体；15-测微鼓轮；16-目镜；17-照相机安装孔等部分组成。 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S1ˊ和S2ˊ。同样，S1和S2之间的距离h也被放大为S1ˊ和S2ˊ之间的距离h1ˊ。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 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h1ˊ，测量亮带边缘的宽度h1ˊ，可求出被测表面的不平度高度h：?????????? ? h= h1cos45°= (h1ˊ/N) cos45°式中N—物镜放大倍率。 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h1ˊ成45°斜角（图5b），故目镜测微器刻度套筒上的读数值h1″与不平度高度的关系为： h1″= h1ˊ/cos45°= N h/ cos245° 所以??? h″= h1″cos245°/ N= h1″/2 N 式中，1/2 N =C，C为刻度套筒的分度值或称为换算系数，它与投射角α、目镜测微器的结构和物镜放大倍数有关。 二： 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选择合适的物镜组，分别安装在投射光管和观察光管的下端。 表1 物镜放大倍数总放大倍 数视场直径（毫米）系数微米/格测量范围光洁度等级可用下列方法加工得到最大最小605200.30.161.50.5Δ9～Δ10金刚石精车、精磨、衍磨302600.60.2951.5Δ7～Δ9精车、细磨、精镗等141201.30.63155Δ5～Δ7光车、光铣、精镗7602.51.285015Δ3～Δ5粗车、粗铣、粗磨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形块上。 4） 粗调节：参看图2，用手托支臂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） 根据被测表面粗糙度Rz的数值，按国家标准GB1031—83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。以此类推，在取样长度范围内分别测出五个最高点（峰）和五个最低点（谷）的数值。然后计算出Rz的数值。 9） 纵向移动工作台，按上述第8项测量步骤在评定长度范围内，共测出n个取样长度上的Rz值，取它们的平均值作为被测表面微观不平度十点高度。按下式计算： Rz(平均)=ΣRz/n 表 2-1和Ln Ra(mm)Rz,Ry(mm)L(