互換性與測量技術(shù)粗糙度測量基礎(chǔ)實驗報告剖析

1、、國厶人苓華東）CHINA UNIVERSITY OF PETROLEUM互換性與測量技術(shù)基礎(chǔ)之表面粗糙度測量專業(yè)：機械設(shè)計制造及其自動化1105班姓名：高朋學號：110415042013年12月17日目錄互換性與測量技術(shù)基礎(chǔ)之表面粗糙度測量 1一. 實驗目的3,二. 實驗用具3,三. 實驗內(nèi)容3(1) 用表面粗糙度樣板確定 Ra值。3(2) 用RM-20袖珍式表面粗糙度儀檢測。3(3)用TR220手持式粗糙度儀，測量Ra、Ry、Rz。6四. 數(shù)據(jù)處理7.五. 實驗感悟與體會9.六. 上網(wǎng)研究a七. 我的倉U新1.3'實驗目的1、掌握表面粗糙度檢測常用儀器的原理與使用方法。2、加深對參

2、數(shù)Ra、Rz、Ry的理解。二實驗用具樣板、RM-20袖珍式表面粗糙度儀、TR220手持式粗糙度儀、信號 采集系統(tǒng)、PC機三實驗內(nèi)容(1) 用表面粗糙度樣板確定Ra值比較法：將被測表面粗糙度樣板直接進行比較。前提：兩者的加工方法和材料應盡可能相同，否則將產(chǎn)生較大誤差， 用肉眼或借助于放大鏡等比較，也可以手摸，指甲劃動的感覺來判斷 被測表面的粗糙度(指比較粗糙的工件)。樣板不能用手亂摸，防止 生銹。這種方法一般多用于車向或評定 Ra值較大的工件。評定的準確性很 多程度上取決于檢驗人員的經(jīng)驗。(2) 用RM-20袖珍式表面粗糙度儀檢測材料：碳化硅加工方法：電火花注意事項：指定樣件，指定表面才能使用該

3、儀器，粗糙面嚴緊使用, 否則損壞一起。Ra最大只能測15um。圖1I 一一起幼按鈕4 一一選擇讎11習_液晶屏幕5一電諒H上選擇鍵6充電插口圖1RM-20袖珍型表面粗糙度儀RM-20袖珍型表面粗糙度儀的使用方法：A.開機打開電源開關(guān)，電源接通，屏幕顯示為 0.B功能選擇如果需要選擇測量參數(shù) Rz，將手指輕觸圖一中3鍵，屏幕左上 角將會有Rz字樣的顯示，表明現(xiàn)在切換為測量 Rz模式。如果需要選擇取樣長度，將手指輕按圖一中4鍵，屏幕右方將會 有取樣長度示數(shù)的變化，再輕觸4鍵，取樣長度示數(shù)會再次發(fā)生變化， 再輕觸4鍵，屏幕將循環(huán)到最初形式。C. 參數(shù)選擇如果需要選擇測量參數(shù) Ra,將手指輕觸圖1中3

4、鍵，如果需要 選擇測量參數(shù)Rz,將手指輕觸圖1中3鍵，屏幕將顯示Rz值，再直 接按3鍵，屏幕將回到Ra值。如果需要選擇取樣長度，將手指輕觸 圖1中4鍵，若此時的取樣長度為0.25mm再次按此功能鍵，長度變 為0.8mm,再一次則為2.5mm，然后再回至U 0.25mm。取樣長度的選 擇根據(jù)工件表面質(zhì)量來選取相應的取樣長度。 各取樣長度對應的范圍 如下：0.25mmRa0.05-0.15 ( gm)0.8mmRa0.1-2.5( mg2.5mmRa6.0-15.0( mgD.啟動、運行和運行結(jié)束將儀器 |對準被測工件表面，用說指輕按 1鍵，傳感器開始 移動，屏幕自動記錄表面粗糙度的數(shù)值，待傳感器

5、返回開始位置，運 行結(jié)束，即可開始下次測量。注：運行結(jié)束前，儀器不會響應再次測量的命令，完整的測量結(jié) 束后，才允許進行下次操作。E. 充電當開機后或測量過程中，液晶屏出現(xiàn)閃爍現(xiàn)象，說明電池電壓低 于工作電壓下限，應予充電。方法是：關(guān)掉電源開關(guān)，插上插頭，充 電10-15小時，即可使用F. 溢出顯示在液晶屏上出現(xiàn)F'時，說明被測量工件的 Ra值較小，超出了取樣范圍的測量范圍，應依次選擇2.5-0.8-0.25進行測量，如果出 現(xiàn)倒F,說明被測量工件的Ra值較大，應選擇0.25-0.8-2.5。G.校核儀器使用一段時間后，要求用隨機配置的樣塊進行校對。 其值若在隨機樣塊值+-%12內(nèi)，這可

6、以使用，若不在，這應該回場校。(3)用TR220手持式粗糙度儀，測量Ra、Ry、Rz測量原理：測量工件表面粗糙度時，將傳感器放在被測工件 表面，由儀器內(nèi)部的驅(qū)動機構(gòu)帶動傳感器沿被測表面做等速滑行， 使傳感器通過內(nèi)置的銳利觸針感受被測表面的粗糙度。此時，工 件被測表面的粗糙度引起觸針產(chǎn)生位移，該位移使傳感器電感線 圈內(nèi)電感量發(fā)生變化從而在機敏整電流器的輸出端產(chǎn)生與被測表 面粗糙度成比例的模擬信號，該信號經(jīng)過放大及電平轉(zhuǎn)換之后進 入數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。DSP芯片將采集的數(shù)據(jù)進行數(shù)據(jù)濾波和參數(shù)計 算，測量結(jié)果在液晶顯示屏上讀出，可以存儲，也可以在打印機 上輸出，還可以與PC機進行通訊。注意：觸針不能用手觸

7、摸，保護套管不能用手隨便碰。TS100傳感器結(jié)構(gòu)圖操作步驟：A. 開機，按下電源鍵。B. (a)查電壓(b)擦干凈被測表面(b) 檢查儀器是否正確、平穩(wěn)放在被測表面(c) 傳感器的運行軌跡必須垂直于被測工件表面的加工紋理方向C. 零位調(diào)整。輕按回車鍵，顯示當前觸針的相對位置。通過初調(diào)，微調(diào)保證觸 針在零點位置。D. 計量條件選擇。取樣長度2.5mm 評定長度5mm 量程士 80umE. 與磁性表架連可以在線采集。四數(shù)據(jù)處理【實驗1】將樣品與樣板比較得:材料加工方法表面紋絡粗糙度試件一45號鋼立銑弧形紋絡Ra6.3試件二45號鋼車削直線紋絡Ra3.2【實驗2】材料：碳化硅加工方法：電火花加工表一

8、 RM-20袖珍型表面粗糙度儀測量粗糙度數(shù)據(jù)記錄表、Ra/Rz樣品編號、Ra/Rz/即取樣長度/mm14.028.32.524.332.22.533.326.22.543.019.72.553.519.82.565.135.22.5【實驗3】2013-12-18 4108 姬姒Ra =0 396 pmRi =3812 nmRzJIS =2125 pmR3z =1 796 pmRS =0.044 irmRy =5.fi00 pmRv =2 660 pm Rp =1.152 prrt Rt =5 800 pmRSk =-1158 RSm =0 056 mm Rq =0 586 pmRmaK -5

9、300 pm Rpc =42.000 pksm魚it el輛隹置：蓄 4.22u1-U-點 fellY=Du»第二點位置1-OlAIOmi兩點間的距西IDXDubCT=0m圖3儀器測得樣件表面粗糙度濾波輪廓五實驗感悟與體會在本次試驗中我主要認識了幾種測量樣件粗糙度的儀器和方法，也對不同加工方法加工出來的樣件表面紋絡有了初步的認知，基本能通過與樣板的對比認出所對應的粗糙度值。 另外董老師認真維護儀器 的態(tài)度也是令我十分值得學習的，這是一種嚴謹?shù)牧晳T，對科學的尊 重。此外，老師一直強調(diào)創(chuàng)造技法的重要性， 通過舉例幾位老師在條 件不允許的情況下做出精密測量粗糙度的精密儀器，并應用于實踐 中

10、，在科學論文中得到很好的應用。這是對我們的一種實體激勵，時 刻提醒著我們保持對創(chuàng)新的熱愛，應用創(chuàng)新解決問題，帶著問題去學 習，通過解決問題得到提高，設(shè)法將設(shè)想變?yōu)楝F(xiàn)實。謝謝老師的指導，我一定會在學習中一直保持激情，在學習中思 考。六上網(wǎng)研究1.表面粗糙度的檢測方法（1）比較法將表面粗糙度比較樣塊（簡稱樣塊，圖 1）根據(jù)視覺和觸覺與被 測表面比較，判斷被測表面粗糙度相當于那一數(shù)值， 或測量其反射光 強變化來評定表面粗糙度（見激光測長技術(shù)）。樣塊是一套具有平面或 圓柱表面的金屬塊，表面經(jīng)磨、車、鏜、銑、刨等切削加工，電鑄或其他鑄造工藝等加工而具有不同的表面粗糙度。 有時可直接從工件中 選出樣品經(jīng)過

11、測量并評定合格后作為樣塊。利用樣塊根據(jù)視覺和觸覺 評定表面粗糙度的方法雖然簡便，但會受到主觀因素影響，常不能得 出正確的表面粗糙度數(shù)值。（2）觸針法利用針尖曲率半徑為 2微米左右的金剛石觸針沿被測表面緩慢 滑行，金剛石觸針的上下位移量由電學式長度傳感器轉(zhuǎn)換為電信號， 經(jīng)放大、濾波、計算后由顯示儀表指示出表面粗糙度數(shù)值，也可用記 錄器記錄被測截面輪廓曲線。一般將僅能顯示表面粗糙度數(shù)值的測量 工具稱為表面粗糙度測量儀（見彩圖），同時能記錄表面輪廓曲線的 稱為表面粗糙度輪廓儀（簡稱輪廓儀，圖 2。這兩種測量工具都有電 子計算電路或電子計算機，它能自動計算出輪廓算術(shù)平均偏差R a ,微觀不平度十點高度

12、RZ,輪廓最大高度Ry和其他多種評定參數(shù)，測 量效率高，適用于測量 R a為0.0256.3微米的表面粗糙度。（3）光切法光線通過狹縫后形成的光帶投射到被測表面上，以它與被測表面 的交線所形成的輪廓曲線來測量表面粗糙度（圖3）。由光源射出的光經(jīng)聚光鏡、狹縫、物鏡1后，以45°的傾斜角將狹縫投影到被測 表面，形成被測表面的截面輪廓圖形，然后通過物鏡2將此圖形放大后投射到分劃板上。利用測微目鏡和讀數(shù)鼓輪（圖中未示）先讀出 h值，計算后得到H值。應用此法的表面粗糙度測量工具稱為光切 顯微鏡。它適用于測量 RZ和Ry為0.8100微米的表面粗糙度，需 要人工取點，測量效率低。（4）干涉法利用

13、光波干涉原理（見平晶、激光測長技術(shù)）將被測表面的形狀 誤差以干涉條紋圖形顯示出來，并利用放大倍數(shù)高 （可達500倍） 的顯微鏡將這些干涉條紋的微觀部分放大后進行測量， 以得出被測表 面粗糙度。應用此法的表面粗糙度測量工具稱為干涉顯微鏡。 這種方 法適用于測量Rz和Ry為0.0250.8微米的表面粗糙度。2表面粗糙度的先進測量儀器工作原理：針描法又稱觸針法。當觸針直接在工件被測表面上輕輕劃過時，由于被測表面輪廓峰谷起伏，觸針將在垂直于被測輪廓表面方向上產(chǎn)生上下移動，把這種移動通過電子裝置把信號加以放大，然后通過指零表或其它輸出裝置將有關(guān)粗糙度的數(shù)據(jù)或圖形輸出來。采用針描法原理的表面粗糙度測量儀由

14、傳感器、驅(qū)動器、指零表、記 錄器和電感傳感器是輪廓儀的主要部件之一，其工作原理見圖2,在傳感器測桿的一端裝有金剛石觸針，觸針尖 端半徑r很小，測量時將觸針搭在工件上，與被測表面垂直接觸，利用 驅(qū)動器以一定的 速度拖動傳感器。由于被測表面輪廓峰谷起伏，觸 狀在被測表面滑行時，將產(chǎn)生上下移動。此運動經(jīng)支點使磁芯同步地 上下運動，從而使包圍在磁芯外面的兩個差動電感線圈的電感量發(fā)生 變化。圖3為儀器的工作原理主框圖。傳感器的線圈與測量線路是直 接接入平衡電橋的，線圈電感量的變化使電橋失去平衡，于是就輸出一個和觸針上下的位移量成正比的信號， 經(jīng)電子裝置將這一微弱電 量的變化放大、 相敏檢波后，獲得能表示

15、觸針位移量大小和方向的 信號。此后，將信號分成三路：一路加到指零表上，以表示觸針的位置，一路輸至直流功率放大器，放大后推動記錄器進行記錄；另一 路經(jīng)濾波和平均表放大 器放大之后，進入積分計算器，進行積分計 算，即可由指示表直接讀出表面粗糙度 Ra值。圖3傳統(tǒng)表面粗糙度測量儀工作原理框圖指零表的作用反映鐵芯在 差動電感線圈中所處的位置。當鐵芯處于差動電感線圈的中間位置 時，指零表指針指示出零位，即保證處于電感變化的線性范圍之內(nèi)。 所以，在測量之前，必須調(diào)整指零表，使其處于零位。經(jīng)過噪聲濾波 和波度濾波以后，剩下來的就是與被測表面粗糙度成比例的信號，再經(jīng)平均表放大器后，所輸出的電流I與被測表面輪廓

16、各點偏離中線的 高度y的絕對值成正比，然后經(jīng)積分器完成的積計算，得出Ra值，由指零表顯示出來。這種儀器適用于測定0.02-10卩m的Ra值，其中 有少數(shù)型號的儀器還可測定更小的參數(shù)值， 儀器配有各種附件，以適 應平面、內(nèi)外圓柱面、圓錐面、球面、曲面、以及小孔、溝槽等形狀 的工件表面測量。測量迅速方便，測值精度高。3石油領(lǐng)域粗糙度的應用在鉆井采油與油井平臺上各種管道的表面都有一定的粗糙度要 求，而且在管道的內(nèi)部一般對粗糙度的要求更高， 這樣有助于石油的 傳輸與運送，還有助于管道之間的連接與配合。七.我的創(chuàng)新一種新型拖把背景技術(shù)：家居、辦公和商業(yè)場所常使用拖把來清潔地面以及立壁、玻璃門 窗。目前市場上常見的拖把的共同特點是： 在使用拖把清潔被清潔面 時，往往在清潔不大的面積后，拖把本身就容易臟污，容易在已清潔 的表面留下污跡。特別是地面較臟需要多次拖擦時，更容易造成污物 的散布，需要再次拖擦，但此時又會將污水污物帶回，造成越擦越臟 的事情發(fā)生。創(chuàng)新內(nèi)容：本創(chuàng)新中的拖把，其在使用中可以雙向拖擦，并且可以減少或避 免污跡、污物在拖擦過程中隨拖把移動散布，