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轮廓表面测量及评定方法 洛阳轴研科技股份有限公司 朱孔敏 1. 轮廓表面测量方法概述 工程中所用的固体表面，实际上是由许多不规则的大小不同和形状各异的凸峰和凹 谷构成的，这种表面几何形态，称之为表面形貌。相互运动表面的表面形貌对于表面润 滑、摩擦力、耐磨性、接触疲劳、配合精度、密封性等都有很重要的影响，轴承是典型 的机械基础件，准确测量其运动表面形貌对控制质量有重要意义。 表面形貌的测量仪器从测量功能上区分一般有二维测量和三维测量两种，从测量方法上 区分则有接触式 （一般为触针式轮廓仪）和非接触式 （如干涉显微镜、白光干涉仪、激 光式表面粗糙度测量仪）两种。触针式表面形貌仪是目前最常用的可靠的形貌测量仪， 特别是二维轮廓仪应用更为广泛，并且一直是各国国家标准及国际标准制定的依据，下 面以洛阳轴研科技股份有限公司开发的XM200表面形貌测量仪为代表介绍表面形貌测量 和表面轮廓测量。 2. XM200 表面形貌测量原理 XM200 表面形貌测量仪（图1、图2）采用三维直角坐标测 量原理，即X 方向的直线运动，Z 方向的位移测量，Y 方向的间 断直线运动。X 方向由直流电机通过同步带带动精密滑动导 移 动，并通过高精度的光栅尺实现X 坐标的位移测量，建立X 坐 标系；Z 坐标由高精度大量程差动电感式传感器实现Z 坐标的位 图1 XM-200 表面形貌仪 移测量，实现单一截面内零件表面轮廓的测量，立柱导 的上下 位移量可通过绝对编码器进行测量和定位；Ｙ坐标方向由步进电机和滚珠丝杠带动精密 滚动导 间断移动，光栅传感器精确测量步距，实现多截面的轮廓测量，X 坐标、Ｙ坐 标、Ｚ坐标信息送计算机处理实现表面形貌测量。当Y 坐标固定时XM200 表面形貌仪就 是常用的轮廓测量仪，轴承行业常用的是轮廓仪的功能。在对被测件进行测量时，被测 件置于多维调整台上。将电感传感器探头伸到被测部位，按规定的X 向移动范围开始测 量。测量过程中，传感器由X 向电机拖动，沿工件表面拾取单一截面内表面轮廓变化信 号，同时X 向光栅以0.5 μm 间距同步记录传感器相应位置信号，传感器的位移信号和 光栅采样的X 向位置信号经处理后进入计算机，两坐标信息通过专门的轮廓仪软件处理 得到各种需要的轮廓、波纹度、粗糙度等技术参数和曲线。 1 反馈控制 电气系统 软件系统 Z 向滚珠丝杠传动机构 Z 向电机 接 Z 向滑动导 导向机构 口 Z 向、X 向限位零位信号反馈 电 Z 向位置信号反馈 Z 向编码器 路 机 系统 Z 向位置数据信号 轮 直 凸 波 粗 廓 线 纹 糙 度 度 度 度 度 Z 向限位零位开关