【正文】 調(diào)節(jié)目鏡頭上方的滾花環(huán)，以適應(yīng)測量者的視度，直到從目鏡視場中看到清晰的分劃板刻線為止。還有的光切顯微鏡，幾種不同放大倍率的可換物鏡都裝在儀器的下方，使用更換時只需轉(zhuǎn)過一個位置即可，不需要裝卸。(一)選擇可換物鏡儀器有四對不同倍率的物鏡，標稱倍率分別為7，14，30和60，可按被測表面的粗糙度參數(shù)值的范圍來選用。光源3發(fā)出的光經(jīng)聚光鏡4后形成平行光，再由分光鏡5分光，一路光經(jīng)物鏡2到達被檢表面1，另一路光經(jīng)同樣的物鏡7到達比較樣塊的表面8。這種方法的評定范圍 ～60(相當舊國標的～)。 表211 取樣長度的選取 粗糙度參數(shù)公稱值制 造 方 法磨車、鏜銑插、刨_______________________________________2 5______25_________注：1．樣塊表面微觀不平度主要間距應(yīng)不大于給定的取樣長度。有條件的工廠，可以自己按國家標準的要求加工制作粗糙度比較樣塊。圖141中欄和下欄里兩處標號l，2，3的儀器，其主要參數(shù)完全對應(yīng)相同，標號11，12，13的輪廓儀準確度不同。 圖141 表面粗糙度計量器具檢定系統(tǒng)框圖檢定系統(tǒng)規(guī)定了表面粗糙度，～—10范圍內(nèi)的國家計量基準所包含的全套主要計量器具和主要計量學(xué)參數(shù)，還規(guī)定了從國家計量基準器具通過標準計量器具向工作計量器具進行量值傳遞的程序，并指明了誤差值和基本檢定方法。如被測表面的加工痕跡方向不明顯(如研磨表面)或沒有一定的方向(如某些非切削加工表面)，則應(yīng)選擇幾個不同的方向測量，取測得的最大參數(shù)值作為測量結(jié)果。(三)比較檢測方式用已知表面粗糙度參數(shù)值的比較樣塊(或標準試件)和待檢表面進行比較，靠目測或借助放大鏡觀察或用手指甲感觸判別。機械接觸式的觸針亦開始為非接觸的光學(xué)探針所取代。 表131 表面粗糙度的測量方法及可測范圍測量方法可測量范圍測量部位值相當舊國際“級”直接目測比較法觸覺比較法放大鏡比較法顯微鏡比較法光切法(光切顯微鏡)光干涉法(干涉顯微鏡)針描法(輪廓儀)印模法全息干涉法激光光斑法光纖法63～10—～10—16～～5～～～250～1040～10～40～63—～20——～ ～ ～ ～ ～ ～ ～ ～ ～ ～ ～ 外表面內(nèi)、外表面外表面外表面外表面外表面內(nèi)、外表面內(nèi)表面平面外表面內(nèi)表面對加工表面質(zhì)量的評定，除了用視覺和觸覺進行定性地比較檢驗的方法以外，并逐步實現(xiàn)了用數(shù)值確定表面粗糙度參數(shù)值的定量測量。2)和，是考慮了所有單峰和單谷的相對幅度和各自空間頻率的間距尺度。表125 微觀不平度的高度參數(shù)序號術(shù)語表征符號定 義示 意 圖1輪廓最大峰高在取樣長度內(nèi)從輪廓峰頂線至中線的距離。6輪廓微觀不平度的間距含有一個輪廓峰和相鄰輪廓谷的一段中線長度。(一)有關(guān)的基本術(shù)語為了闡述各種粗糙度評定參數(shù)，將有關(guān)的基本術(shù)語列于表124。 這和觸針式輪廓儀的國家標準中規(guī)定的測量行程長度一致。國家標準GB／T 103l一95中給出了國際上通用的取樣長度系列值(即，和)。一般應(yīng)參照制件表面的加工方式和粗糙度參數(shù)值的大小，選擇符合標準系列的適宜的取樣長度值。從而可按最小二乘原理，編制相應(yīng)的程序來確定中線，參圖124，即： 圖 124 均分法繪制中線式中，——取樣長度的中心。(三)確定中線的方法按中線制計測表面粗糙度參數(shù)時，中線的確定可以歸納為兩類情況：一類是在記錄的輪廓圖形上繪制中線；另一類是由測量中儀器的模擬電路或軟件確定中線，并直接給出表面糊糙度參數(shù)。當輪廓曲線形狀不規(guī)則和輪廓走向不清晰時，能繪出一簇不同的兩邊面積相等的中心線，其中只有一條與最小二乘中線相重合。中線有兩種給出方式：1．輪廓的最小二乘中線(簡稱中線) 具有幾何輪廓形狀并劃分輪廓的基準線，在取樣長度內(nèi)使輪廓上各點的輪廓偏距的平方和為最小。表111 三類幾何形狀偏差的不平度間距和高度的一般范圍表面幾何形狀偏差的類型代號不平度間距S不平度高度形狀誤差幾毫米至幾十米表面波紋度~300mm~500表面粗糙度零點幾微米至幾毫米第二節(jié) 表面粗糙度的評定基準和參數(shù)我國的表面粗糙度國家標準規(guī)定的最基本的粗糙度參數(shù)有三個，附加參數(shù)有三個，都是在1983年頒布，并于1985年開始實施的。三、宏觀形狀誤差簡稱形狀誤差。所以要把綜合為一體的表面幾 圖111 各類幾何形狀何形狀偏差分成三類，是由于它們各自形成的原因以及對零件使用 偏差的示意圖功能的影響都各有特點，因此從這個意義上把三者區(qū)別開來才具有實際作用，但這不能定量地用一個(間距)數(shù)值簡單地將其分類。對機械零件必須進行粗糙度測量。采用不同的工藝方法和條件便構(gòu)成特定的表面微觀幾何結(jié)構(gòu)。 相互位置誤差與宏觀形狀誤差無論產(chǎn)生的原因還是對零件及機器的影響，都有許多相近之處，故合稱為。1995年制訂了國家標準GB／J 103195代替了GBl03按照最小二乘法原理所求得的中線的方向和位置都是唯一的，只是在輪廓曲線記錄圖上計算求解中線的工作量較大。(二)包絡(luò)線制(E制)用一個已定半徑的球在被測表面上滾動，把這個滾球球心的運動軌跡向被測輪廓移動一個半徑，便構(gòu)成這條截面輪廓曲線的包絡(luò)線，參見圖123。(2)均分法：對于某些需要確定中線的位置才能進一步計算數(shù)值的參數(shù)，則需采取把連續(xù)輪廓離散化的形式進行計算。因此 圖125 幾何濾波作用的示例以中線制評定表面粗糙度各種參數(shù)的定義，都明確是在取樣長度內(nèi)計算的結(jié)果。所以在一般情況下可選定取樣長度的上限(最大值)不大于1/3的波距。如按表中選用推薦的取樣長度值，則在圖樣上或技術(shù)文件中可以省略取樣長度的標注。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。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(yīng)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(nèi)輪廓總的走向之間的夾角。10輪廓的單谷兩相鄰輪廓最高點之間的輪廓部分。見表115序號7圖4微觀不平度十點高度在取樣長度內(nèi)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(nèi)第三個最高的峰頂至第三個最深的谷底之間的距離。 表127 微觀不平度的輪廓形狀參數(shù)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(nèi)輪廓縱坐標變化率的均方根值或近似為2輪廓的算術(shù)平均斜率在取樣長度內(nèi)輪廓縱坐標變化率絕對值的算術(shù)平均值近似為3輪廓支承長度在取樣長度內(nèi)，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(yīng)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(shù)。(一)在選定的截面輪廓上直接測量表面微觀不平度數(shù)值(粗糙度參數(shù)值)用這種方式能夠按照粗糙度的評定標準中給出的參數(shù)定義直接測得具體數(shù)值，所以被普遍應(yīng)用。(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(jīng)過前一方法測得截面輪廓粗糙度結(jié)果的成組樣塊，對該類綜合評定儀器進行定標或找出相應(yīng)的對應(yīng)關(guān)系以后再使用。二、測量注意事項(一)測量方向評定表面粗糙度的二維參數(shù)值，是在垂直于被測表面的法向截面上給出的。必要時，可將不同部位測得的結(jié)果都記錄下來，以便參考。(3)1級表面粗糙度基準樣板和基準階梯量塊組。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(yīng)用于加工現(xiàn)場。 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(shù)值見規(guī)程。 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(yīng)超過表213的規(guī)定。不宜用比較樣塊檢驗。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(jīng)分光棱鏡7反射，使象面6與棱鏡7的棱線重合。若用低倍物鏡測值過小的精細表面，則因放大倍數(shù)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(shù)；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。對圓柱形工件，要求最高位置的素線平行于工作臺面。再緩慢轉(zhuǎn)動微調(diào)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(nèi)將出現(xiàn)光亮。調(diào)焦時，如亮帶的亮度不一致，可轉(zhuǎn)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。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。按照參數(shù)的定義，可求得值為：式中，——按求得的定度值。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。再轉(zhuǎn)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(jīng)常在一個目鏡視場內(nèi)很難得有許多(如五個或更多)清晰的輪廓峰谷影象。的定義是在取樣長度內(nèi)，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。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(jié)果。第一節(jié) 微觀不平度的光干涉測量原理一、光的干涉現(xiàn)象光是以波的形式傳播的。在圖411a中，由光源發(fā)出的單色光(單色光相干性能好)，經(jīng)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。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(shù)倍，所以干涉的結(jié)果是光強增強，產(chǎn)生亮條紋。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。調(diào)整儀器光源螺釘，使目鏡視場照明均勻。這時被測表面也已處于正確的調(diào)焦位置。此外，還應(yīng)調(diào)整孔徑光闌的大小，以求得到最好的對比度。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(cè)為彩色條紋)，它便于觀察識別，故在目測法中，常采用白光。這時可在視場中的彩色區(qū)內(nèi)看到黑色條紋。一般情況下，用高反射率(60%)的鏡面。當采用不同數(shù)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(jié)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。為了提高測量精確度，應(yīng)移過多條(如3～4條)干涉帶，再讀取第二個讀數(shù)，反復(fù)測量多次，取平均值，再除以移過的干涉帶數(shù)，作為寬度值。生產(chǎn)中也經(jīng)常采用的最大值作為評定依據(jù)。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。三、輪廓儀的類型 輪廓儀的種類有多種，按觸針上下位移轉(zhuǎn)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(yīng)式等幾種。 對于正常的表面，針尖半徑與其引入值的誤差可以預(yù)計。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。 另一種形式為利用精密導(dǎo)軌結(jié)構(gòu)，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。同相位時，觸針相對于導(dǎo)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