【正文】 21和表122所示。對于粗糙度均勻性甚差的表面，或者當測量準確度要求較高時，評定長度可采用所列范圍的較大值。由于加工表面輪廓形狀十分復雜，在不同場合下使用的制件對表面特征的控制要求具有多重性，同時還由于測量儀器的發(fā)展，特別是計算機的應用，使以往模擬電路難以處理的參數被重新考慮，因此可應用的表征參數和統(tǒng)計函數的數量顯著地增加了。3輪廓偏距在測量方向上，輪廓上的點至基準線(中線)之間的距離，輪廓偏距應在測量輪廓方向上量取，如示意圖所示，對實際輪廓來說，中線和評定長度內輪廓總的走向之間的夾角。序號術 語表征符號定 義示 意 圖5輪廓谷輪廓與中線相交，連接兩相鄰交點向內(從周圍介質到材料)的輪廓部分。10輪廓的單谷兩相鄰輪廓最高點之間的輪廓部分。常見的高度參數的定義列于表125。見表115序號7圖4微觀不平度十點高度在取樣長度內五個最大的輪廓高的平均值與五個最大的輪廓谷深的平均值之和日本國標中定義為在取樣長度內第三個最高的峰頂至第三個最深的谷底之間的距離。表126 微觀不平度的間距參數名 稱表征符號定 義 和 圖 示輪廓微觀不平度的平均間距在取樣長度內輪廓微觀不平度間距的平均值輪廓的單峰平均間距在取樣長度內輪廓的單峰間距的平均值輪廓峰的密度單位長度內的輪廓峰數，在取樣長度內的計算式為輪廓的均勻方根波長乘以輪廓均方根偏差與輪廓均方根斜率之比 輪廓的平均波長乘以算術平均偏差與算術平均斜率之比 輪廓長度比輪廓展開長度與取樣長度之比 注；1)是在評定長度內所計算的輪廓峰的個數。 表127 微觀不平度的輪廓形狀參數序號名稱及表征符號定 義示 意 圖1輪廓的均方根斜率在取樣長度內輪廓縱坐標變化率的均方根值或近似為2輪廓的算術平均斜率在取樣長度內輪廓縱坐標變化率絕對值的算術平均值近似為3輪廓支承長度在取樣長度內，一平行中線的線與輪廓相截所得到的各段截線長度之和4輪廓支承長度率輪廓支承長度與取樣長度之比值是對應于各個水平截距而給出的5幅度分布是輪廓微觀不平度高度的分布函數。在取樣長度內以個輪廓偏距三次方的平均值來確定，由下式給出第三節(jié) 表面粗糙度的測量方法和測量注意事項一、測量方法 表面粗糙度的測量方法有很多，主要的方法如表131所示。(一)在選定的截面輪廓上直接測量表面微觀不平度數值(粗糙度參數值)用這種方式能夠按照粗糙度的評定標準中給出的參數定義直接測得具體數值，所以被普遍應用。信號的運算處理方法現已從簡單的積分電路、平均指示表等模擬電路發(fā)展為應用微處理機(或集成芯片)、數碼顯示和電傳打印等現代的數字電路和終端設備，因而有了更廣闊的應用前景。(二)在一個局部表面上綜合評價微觀不平度特征目前這類測量方式，一般是利用經過前一方法測得截面輪廓粗糙度結果的成組樣塊，對該類綜合評定儀器進行定標或找出相應的對應關系以后再使用。近期正在研究發(fā)展中的各種光散射法、光斑對比度法，也是測量一個局部面積的信息，經過處理后，有的通過樣板給儀器定標，也可采用在設定的條件下導出的關系式給出統(tǒng)計特征參量，以確定被測表面粗糙度的綜合狀況和相應的粗糙度參量。二、測量注意事項(一)測量方向評定表面粗糙度的二維參數值，是在垂直于被測表面的法向截面上給出的。如按圖中方向測量，則微觀不平的高度參數將很小，甚至測不出來。必要時，可將不同部位測得的結果都記錄下來，以便參考。檢定系統(tǒng)如圖141所示。(3)1級表面粗糙度基準樣板和基準階梯量塊組。干涉顯微鏡、光切顯微鏡和精確度較高的輪廓儀既可用做工作計量器具，也可用做計量標準器具，用以檢定比較樣塊或標準樣件。盡管這種方法測量準確度不高，但其操作簡單，使用方便，被廣泛應用于加工現場。樣塊(共四塊)是圓柱形或半圓柱形的車加工金屬制件。 比較樣塊的檢定可按《表面粗糙度比較樣塊檢定規(guī)程》(JJG 102—2003)來進行，檢定項目和表面粗糙度參數值見規(guī)程。測量時的取樣長度可按表211選取，評定長度一般取5倍的取樣長度。 表212 R．平均值允許范圍(17％一十12％) 公稱值平均值允許范圍公稱值平均值允許范圍25～～～～～～～～～～～ 工作面的標準偏差是指所測得的值偏離平均值的標準偏差，計算所得的標準偏差不應超過表213的規(guī)定。就是將比較樣塊和被檢工件表面并放在一 起，在相同的照明條件下，用人眼直接觀察評定。不宜用比較樣塊檢驗。圖222是一種典型的比較顯微鏡的光學系統(tǒng)圖。光線從比較樣塊1和被檢表面10向上反射，分別通過兩個相同的物鏡2和棱鏡3和8，再經分光棱鏡7反射，使象面6與棱鏡7的棱線重合。第三章 光切顯微鏡測量表面粗糙度一、測量前的調整測量前，先要調整儀器，使被測表面的微觀不平在目鏡視場里成清晰象，以便進行測量。若用低倍物鏡測值過小的精細表面，則因放大倍數不夠，使所得影象幾乎成一條直線而沒有明顯的峰和谷，從而無法測量讀數；若用高倍物鏡測值太大的粗糙表面，則因物鏡成象的深度不夠，不能同時得到被測輪廓峰和谷的清晰影象，測量將有較大失真。物鏡板是以其上的燕尾槽插裝的，插裝時要插入到與前方的定位塊靠緊，否則位置不當。對圓柱形工件，要求最高位置的素線平行于工作臺面。(三)調焦調焦時應先調目鏡。再緩慢轉動微調手輪，使鏡架繼續(xù)徐緩下降，當下降到物鏡頭與被測表面之間的距離接近工作距離時，目鏡視場內將出現光亮。特別是對高倍率物鏡，標稱倍率為60的物鏡。調焦時，如亮帶的亮度不一致，可轉動照明燈泡，或使燈泡沿照明鏡管上下移動，直到整條亮帶的亮度一致。在正常加十條件下，千件表面的實際或值，多是略小于圖紙上的標注值，因此也可參考圖紙標注值選取樣長度。評定長度一般是連續(xù)取五個取樣長度，如前所述，也可視被測表面情況取多于或少于五個取樣長度。測量時，目鏡視場中十字線的水平線方向應與輪廓中線平行，輪廓中線的方向可取輪廓亮帶的方向。按照參數的定義，可求得值為：式中，——按求得的定度值。再取平均值作為最后結果。另外，當用高倍物鏡，其物方視場直徑小于取樣長度時，如前所述，也要移動被測件，在兩個連續(xù)的視場里進行測量。如超過五個小格，則應轉動工作臺(連同被測件)重新調整，直到滿足要求為止。再轉動目鏡頭，使十字線交叉點的運動方向與亮帶垂直，如圖 321所示。由圖212可求出。由于值只用于一些特殊表面，如刀邊、頂尖等細小表面和圓弧面、球面，所以經常在一個目鏡視場內很難得有許多(如五個或更多)清晰的輪廓峰谷影象。不平度間距的定義是含有一個輪廓峰和相鄰輪廓谷的一段中線長度，而是在取樣長度內的平均值。的定義是在取樣長度內，輪廓單峰間距的平均值，而輪廓單峰間距是兩相鄰輪廓單峰的最高點在中線上的投影長度。(2)按前述方法測㈩被測輪廓的值，并將目鏡十字線交點，移到距輪廓最高峰頂的垂向距離為水平截距(見圖212)的某一位置。值也要在連續(xù)多個(一般為五個)取樣長度上測量取平均值，再在多個評定長度上測量，再次取平均值作為最后結果。調焦誤差使目鏡視場中被測輪廓的影象不清晰，它直接影響對線瞄準。第一節(jié) 微觀不平度的光干涉測量原理一、光的干涉現象光是以波的形式傳播的。兩相鄰波峰或波谷間功距離為波長()，光的波長很短，～。在圖411a中，由光源發(fā)出的單色光(單色光相干性能好)，經過準直透鏡后形成平行光，一部分光再向下穿過平晶到達被測表面，另一部分光從平晶下表面反射回去。如圖中點處匯合的兩列光的光程正好相差半個波長，則產生干涉形成暗點。在與的中間點，以及與的中間點上，兩列光的光程差都是的偶數倍，所以干涉的結果是光強增強，產生亮條紋。圖中一點與凹槽峰頂在同一平面上，點與凹槽谷底在同一平面上，與的水平距離為。以顯微干涉原理測量表面粗糙度的儀器，大致可分為三類，其基本型式及各自的工作原理和性能特點見表421。但為了獲得對比好的干涉條紋，干涉參考鏡片要和被沒表面相接觸，干涉鏡片容易磨損，必須經常更換 I常見的干涉顯微鏡有兩種形式，我國這兩種形式的產品型號分別為6J型和6JA型。調整儀器光源螺釘，使目鏡視場照明均勻。弓形直邊是儀器視場光闌平面上一個很小的刀口象，刀口的作用就是為了使標準反射鏡能準確調焦。這時被測表面也已處于正確的調焦位置。調整螺釘，使燈絲象位于孔徑光闌的中央位置，如圖431b所示。此外，還應調整孔徑光闌的大小，以求得到最好的對比度。二、其他幾個問題(一)儀器光源顏色的選用干涉顯微鏡可用白光工作，也可加濾光片用綠色光或橙色光工作。白光在目鏡視場中有一條明顯的黑色(零級)干涉帶和一條基本上是黑色的干涉帶(兩側為彩色條紋)，它便于觀察識別，故在目測法中，常采用白光。狹縫目鏡用白色光源，其使用方法如下：(1)按前述方法調整出干涉條紋，并將條紋調到最寬，即在整個目鏡視場中只有一條干涉條紋(均勻一片)或將干涉條紋調至寬度約1 mm(在目鏡分劃板上兩條紋的中心距離)，并呈水平方向。這時可在視場中的彩色區(qū)內看到黑色條紋。估測時要注意黑色條紋所在的光譜段(目鏡中有色散棱鏡)，如位于紅光范圍內，；如在綠光范圍內。一般情況下，用高反射率(60%)的鏡面。6J型儀器的干涉條紋微調機構(干涉頭)出廠前已調整好，用戶不必自行調整，使用時只需對干涉條紋的方向和寬度作適當調整即可，故操作簡便。當采用不同數值孔徑的物鏡時，所獲得的反映表面輪廓形狀的干涉條紋圖形會有所變化，致使微 觀不平度高度的測量結果各異，如圖333所示的表面輪廓的一個溝槽，在槽底的寬度等于處，的兩點被視為一點相重合，實際測得槽深為，而不是，因受橫向分辨力的 圖433 橫向分辨能力限制，不可測值為： 的分析示意圖 精細加工表面紋路密集，峰谷相連，峰頂處如同谷底也存在類似狀況，所以槽深的不可測值加倍；即： 總=(五)干涉顯微鏡的檢定干涉顯微鏡的檢定可按JJG 77—83《干涉顯微鏡檢定規(guī)程》進行，所用標準是單刻線樣板，主要檢定項目是示值誤差，檢定方法見檢定規(guī)程。()，當≥～，～，故可在一個視場內測量，當≥～， mm，就需要移動工作臺(移動被測件)，在三個連續(xù)的視場里測量。為了提高測量精確度，應移過多條(如3～4條)干涉帶，再讀取第二個讀數，反復測量多次，取平均值，再除以移過的干涉帶數，作為寬度值。繼續(xù)移動基線對準選測的某一條干涉帶上的五個峰頂，每次都對準干涉帶寬的正中間，記下五個讀數值。生產中也經常采用的最大值作為評定依據。這種方法操作簡單，準確度高，測量速度快，是被廣泛應用的一種方法。由于觸針針尖半徑有一定大小(按國家標準規(guī)定為2，5或10)，不能反映出表面上過小的微觀不平；值大于5的表面比較粗糙，容易使性脆而貴重的金剛石觸針折損。(4)可測多種粗糙度參數值。三、輪廓儀的類型 輪廓儀的種類有多種，按觸針上下位移轉換成電信號方式的不同，主要可分為電感式、壓電式、光電式和感應式等幾種。 表511 幾種不同原理的輪廓儀類型信號變換方式優(yōu) 點缺 點電感式觸針上下移動通過測桿一銜鐵在上下兩對稱線圈中移動，線圈接入測量電橋，線圈電感量變化輸出電信號輸出信號與觸針移動成比例，直接反映被測表面微觀不平；精確度高，信號噪音比較大；能帶記錄器及計算機，應用最廣泛儀器只在電橋平衡點附近工作，觸針相對被測表面的位置要精確調整電路比較復雜，測曲面困難感應式觸針上下移動時帶動線圈(或銜鐵)在磁場中運動，產生與觸針上下移動速度成正比的信號，經電路積分，得出正比于觸針上下移動的電信號輸出信號與觸針所處的位置基本無關，使用時不用精調觸針位置；結構及電路均較簡單，多用于車間。 對于正常的表面，針尖半徑與其引入值的誤差可以預計。 測頭尖端半徑所產生的誤差 圖511 不同測頭尖端半徑所產生的誤差 (在一規(guī)定的表面上)在輪廓法觸針式表面粗糙度測量儀國家標準(GB 6062—85)中，對觸針角度和針尖半徑的公稱值及其極限偏差作出了規(guī)定，如表512和513所示。為此，在國家標準GB 606285中，對觸針測量力及其變化率均有規(guī)定，如表514所示。圖512為較易調整的直線或弧形線測量裝置的示意圖。 另一種形式為利用精密導軌結構，如直線性很好的軸帶動傳感器作直線運動，形成獨立的測量基準線。使用圓弧形導頭時，若輪廓峰相當密集，導頭的半徑比峰距大很多，則導頭的移動軌跡將近似成一直線，導頭上下位移量非常小，如圖514a所示。同相位時，觸針相對于導頭的位移量減小(見圖554 b)；相位差時，則位移量增大(見圖514 c)。這時被測表面的粗距(起伏間距)應不大于平面導頭長度的一半，否則需采用獨立測量基準的方