關(guān)于觸針式粗糙度測(cè)量?jī)x測(cè)量技術(shù)的幾點(diǎn)認(rèn)識(shí)

王艷

摘 要：文章主要從四個(gè)方面對(duì)觸針式粗糙度測(cè)量技術(shù)進(jìn)行了分析，第一方面對(duì)表面粗糙度測(cè)量技術(shù)進(jìn)行了簡(jiǎn)單的介紹，表面粗糙度是一種微觀幾何形狀誤差，它主要是由于在加工過(guò)程中零件加工表面和刀具之間相互摩擦，以及加工工藝等原因使工件表面形成的具有一定的幾何形狀和尺寸的波峰和波谷，是一種肉眼看不出來(lái)的微觀不平度；第二方面列舉了表面粗糙度測(cè)量相關(guān)的主要參數(shù)；第三方面按照觸針式粗糙度測(cè)量?jī)x的工作過(guò)程對(duì)其工作、測(cè)量原理進(jìn)行了分析；第四方面結(jié)合實(shí)際的操作經(jīng)驗(yàn)對(duì)粗糙度測(cè)量方法提出了幾點(diǎn)需要注意的問(wèn)題。

關(guān)鍵詞：觸針式；粗糙度；測(cè)量技術(shù)

中圖分類(lèi)號(hào)：TH71.3 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1006-8937（2016）05-0021-02

近幾年來(lái)，隨著工業(yè)及科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，粗糙度測(cè)量已經(jīng)成為測(cè)量加工技術(shù)中的一個(gè)必要環(huán)節(jié)。原因是企業(yè)對(duì)于產(chǎn)品質(zhì)量、精度要求日益提高，而粗糙度也成為衡量產(chǎn)品質(zhì)量的一個(gè)重要指標(biāo)。目前，測(cè)量表面粗糙度比較普遍的手段有通過(guò)表面粗糙度樣板進(jìn)行比較；通過(guò)光切、干涉顯微鏡進(jìn)行測(cè)量；通過(guò)粗糙度測(cè)量?jī)x進(jìn)行測(cè)量等，因粗糙度測(cè)量?jī)x觸針?lè)ú僮鞅憬萸揖容^高，所以應(yīng)用較為廣泛。本文將以觸針式粗糙度測(cè)量法為例淺談對(duì)粗糙度測(cè)量技術(shù)的幾點(diǎn)認(rèn)識(shí)。

1 表面粗糙度測(cè)量技術(shù)概述

表面粗糙度是一種微觀幾何形狀誤差，它主要是因在加工過(guò)程中零件加工表面和刀具之間相互摩擦，以及加工工藝等原因使工件表面形成的具有一定的幾何形狀和尺寸的波峰和波谷，是一種肉眼看不出來(lái)的微觀不平度。過(guò)去習(xí)慣稱(chēng)為表面光潔度，但這種叫法易與表面光澤性及表面反射能力等其它表面特性相混淆，因此國(guó)際上已普遍采用表面粗糙度這個(gè)名詞。我國(guó)新頒布的國(guó)標(biāo)也使用這個(gè)名稱(chēng)。關(guān)于表面粗糙度的研究始于20世紀(jì)30年代，如德國(guó)出版了關(guān)于表面粗糙度的專(zhuān)著；美國(guó)研制了測(cè)量表面粗糙度的輪廓儀；英國(guó)生產(chǎn)了第一臺(tái)表面粗糙度測(cè)量?jī)x。我國(guó)的科技和工業(yè)的發(fā)展也對(duì)粗糙度的研究提出了更高的要求，為了改變和統(tǒng)一表面粗糙度的術(shù)語(yǔ)和概念，我國(guó)制訂了GB 3505-1985《表面粗糙度術(shù)語(yǔ)表述及其參數(shù)》。

2 表面粗糙度測(cè)量主要的相關(guān)參數(shù)

①取樣長(zhǎng)度L是用于評(píng)定表面粗糙度特性的一段基準(zhǔn)線(xiàn)長(zhǎng)度，如圖1所示。

②算術(shù)平均偏差Ra：取樣長(zhǎng)度內(nèi)，被測(cè)輪廓上各點(diǎn)至輪廓中線(xiàn)偏距絕對(duì)值的平均值

③微觀不平度十點(diǎn)高度Rz：取樣長(zhǎng)度內(nèi)，五個(gè)最大的波峰與五個(gè)最大的波谷的平均值之和，如圖3所示。

④最大高度Ry：取樣長(zhǎng)度內(nèi)，輪廓波峰和輪廓波谷之間的距離，為輪廓最大高度Ry，如圖4所示。

3 觸針式測(cè)量法的測(cè)量原理

觸針式表面粗糙度測(cè)量?jī)x的工作原理為：當(dāng)采用觸針?lè)▽?duì)加工件表面進(jìn)行表面粗糙度測(cè)量時(shí)，觸針慢慢接觸被測(cè)工件表面，由于工件表面不可能絕對(duì)平整，故觸針將在被測(cè)件輪廓表面垂直方向產(chǎn)生波動(dòng)，此波動(dòng)量經(jīng)總傳感器進(jìn)行信號(hào)轉(zhuǎn)變，再經(jīng)放大器進(jìn)行放大，最后以數(shù)據(jù)或圖形的方式輸出。

觸針式表面粗糙度測(cè)量?jī)x主要由大理石平臺(tái)、觸針傳感器、電腦軟件計(jì)算輸出裝置等幾部分組成。

其中連接觸針的傳感器是其主要部件，工作原理是測(cè)量時(shí)將被測(cè)工件固定好，通過(guò)電腦控制使觸針慢慢接觸到被測(cè)工件表面，并使針尖與被測(cè)面保持垂直接觸，保證觸針的移動(dòng)方向與被測(cè)件加工紋理方向垂直，由于被測(cè)表面是一個(gè)有峰谷起伏的輪廓，觸針也將隨著被測(cè)面的峰谷起伏而產(chǎn)生上下移動(dòng)，這個(gè)運(yùn)動(dòng)過(guò)程通過(guò)傳感器進(jìn)行信號(hào)轉(zhuǎn)變，將觸針的垂直線(xiàn)性位移轉(zhuǎn)換為相應(yīng)比例的電信號(hào)，電信號(hào)經(jīng)濾波和放大器放大之后，通過(guò)數(shù)學(xué)處理器進(jìn)行積分計(jì)算，最后由輸出裝置顯示出表面粗糙度值，見(jiàn)表1。

4 測(cè)量過(guò)程中應(yīng)注意的幾個(gè)問(wèn)題

4.1 取樣長(zhǎng)度與評(píng)定長(zhǎng)度的選取

評(píng)定長(zhǎng)度是能為了評(píng)定輪廓特性所必須的一段長(zhǎng)度，它包含一個(gè)或數(shù)個(gè)取樣長(zhǎng)度。選擇合理的取樣長(zhǎng)度，可以為了減小工件表面波紋度對(duì)測(cè)量結(jié)果的影響，使測(cè)得的粗糙度值能更為準(zhǔn)確的反映表面的粗糙度特性。

在實(shí)際測(cè)量過(guò)程中，可根據(jù)表面加工方法和粗糙度參數(shù)值大小選擇，具體可參考GB/T1031-1995規(guī)定的取樣長(zhǎng)度推薦值，一般選取5段連續(xù)的取樣長(zhǎng)度作為評(píng)定長(zhǎng)度，當(dāng)然也可根據(jù)工件的實(shí)際情況選取大于或者小于5段。

對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)中沒(méi)有涉及到的加工方法，取樣長(zhǎng)度一般都可以選擇2.5 mm。

4.2 測(cè)量方法

測(cè)量過(guò)程中，應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：第一，將被測(cè)工件的測(cè)量面擦拭干凈，避免因測(cè)量面不清潔引入測(cè)量誤差，并應(yīng)將工件固定住，防止探針移動(dòng)過(guò)程中使工件發(fā)生移動(dòng)，導(dǎo)致測(cè)量中斷；第二，探針應(yīng)與工件測(cè)量面垂直接觸，探針向上或向下傾斜都會(huì)導(dǎo)致測(cè)量結(jié)果的不準(zhǔn)確，通過(guò)調(diào)節(jié)上下旋鈕，使探針與測(cè)量面處于垂直狀態(tài)；第三，表面粗糙度測(cè)量結(jié)果，應(yīng)能正確地反映被測(cè)表面情況，故應(yīng)從被測(cè)表面上選擇若干具有代表性地段、不同位置進(jìn)行測(cè)量，整個(gè)加工表面的粗糙度通過(guò)計(jì)算幾個(gè)不同位置上所得數(shù)值的平均值得出。

參考文獻(xiàn)：

[1] 李伯奎.觸針式三維粗糙度量?jī)x的開(kāi)發(fā)及應(yīng)用[J].潤(rùn)滑及密封，2006，

（4）.