【正文】 震等原因調不出干涉帶，則要調修干涉頭，它要求較高的熟練技術，一般情況下不宜隨便調整。(四)干涉顯微鏡的橫向分辨能力根據顯微鏡成象理論，在顯微鏡中能夠分辨出橫向兩點或兩線間的最小距離，取決于物鏡數值孔徑和光源波長，即： 干涉顯微鏡主要用來測量精細加工表面的粗糙度。一般，超精加工表面的微觀不平度間距為幾微米至幾十微米，其輪廓槽形的開口角多為以上，甚至大于，其槽底圓弧,半徑為零點幾微米至幾十、幾百微米。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。第四節(jié) 干涉顯微鏡測量表面粗糙度干涉顯微鏡測量粗糙度的參數值和光切顯微鏡一樣，主要也是測量微觀不平度十點高度，而且所用目鏡頭是同一類型，測量方法也基本相同。不同的只是光切顯微鏡是測表面微觀不平的放大象，而干涉顯微鏡是測直接反映表面微觀不平的干涉條紋。測量前，先將被測干涉帶調整清晰，并位于視場中央位置。()，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。測量時，轉動目鏡頭，使目鏡中十字線中的一條和干涉條紋的方向平行(另一條即與被測表面的加工痕跡方向平行)， 圖444 干涉帶放大圖然后用螺釘緊固目鏡頭。以十字線中平行于干涉條紋的那條為基線，轉目鏡千分尺手輪將此基線移到一條待測干涉帶的波峰上，對準干涉帶寬的正中間(見圖444)，讀取讀數。再移動基線對準另一條干涉帶波峰的正中間，讀取讀數即為干涉帶間隔寬度。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。這樣處理，也可視為光波波長對目鏡千分尺起了定度作用。再將基線移至同一條干涉帶波谷的中間位置，讀取讀數即為干涉帶的彎曲量。目鏡千分尺的讀數方向與實測方向成，故讀數值比應有的實測值大倍，但最后計算值用到，分子分母都大了倍，故對測量結果沒有影響。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。再移動基線對準同一條干涉帶的五個谷底，也是對準干涉帶寬的正中間，記下五個讀值，則有：式中：—干涉帶間隔寬度；—所用光源的波長值，單色光取其鑒定值。在評定長度內連續(xù)測多次值之后，再取其平均值作為測量結果。對于微觀不平不均勻以及不規(guī)則的被測表面，還應在表面的不同部位多處取評定長度進行測量，再取各評定長度的值的平均值作為評定被測表面粗糙度的最后結果。生產中也經常采用的最大值作為評定依據。生產中為了提高檢測效率，還采用目測估讀法直接估計干涉帶彎曲率值或值的范圍，再乘以半波長值()，可用表442來評估值。表442 值評定值(用綠光)干涉帶彎曲率～～～～值 ~～~～~～~～舊國際級別 至于其他粗糙度參數等的測量，可按定義參照本篇第三章“光切顯微鏡的測量方法”進行測量。第五章 針描法測量表面粗糙度針描法測量表面粗糙度是利用觸針式輪廓儀測量表面粗糙度。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。第一節(jié) 針描法測量原理和特點一、測量原理針描法是用一種特殊的觸針垂直接觸被測表面，并以恒定速度沿被測表面移動，表面的微觀不平使觸針在垂直于被測表面的方向上作相應的上下移動，這種上下移動經一定的變換形成電信號，再經一系列電路處理，最后由指示器指示或打印機打印出測量結果(粗糙度參數值)，或由記錄器描繪出被測表面微觀不平的輪廓曲線。由于針描法能描繪表面法向截面的輪廓曲線，所以所用的儀器叫做輪廓儀，又因各種輪廓儀都采用電測方法，故儀器又稱為電動輪廓儀。二、特點按針描法用輪廓儀測量表面粗糙度有以下特點：(1)～5(相當舊國標的～)，硬度不低于HRC20的表面，即可測生產中絕大多數工件的加工表面。，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。(2)可測多種形式的內外表面和形狀復雜的曲面，包括非金屬的及無光澤的表面，適應性優(yōu)于光切顯微鏡和干涉顯微鏡。(3)操作方便，測量效率高，測量結果客觀可靠。既有高準確度的計量室用輪廓儀，也有車間適用的便攜式輪廓儀。(4)可測多種粗糙度參數值。新型輪廓儀可測的參數有十幾種之多，還可測表面波度和形狀誤差，且配有計算機控制測量過程和處理數據，以數字方式顯示測量結果。由于有以上優(yōu)點，所以新型輪廓儀不斷出現，應用越來越廣泛。輪廓儀測量的表面粗糙度參數最主要的是值，國家標準也是推薦為優(yōu)先使用的參數。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。英國蘭克泰勒一哈布遜(Pank TaylorHabson)公司是生產輪廓儀的重要廠家，我國也先后生產有多種原理的輪廓儀。幾種不同原理輪廓儀的特點如表511所示 。 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。觸針在被測表面上移動速度慢時，輸出信號極小，靈敏度很低；較高的觸針運動速度又會使記錄器的記錄筆跟不上，故不便帶記錄器；另外觸針運動速度高時，易劃傷被測表面，儀器的測量精確度不高，故近年此種儀已很少生產壓電式觸針上下移動使電晶體變形，在晶體表面產生與觸針位移成正比的電信號結構較簡單，體積小，電路也簡單，因用硅油作粘滯傳動，使用時不必精調觸針位置，適用于車間的測量壓電晶體性脆易壞，因用液態(tài)傳動，對變化緩慢的信號不能反映，不能帶記錄器，精確度不如電感式輪廓儀光電式觸針上下移動通過測桿帶動一通光槽板也上下移動，以改變上下兩光電池的光通量，光通量不平衡，即輸出與觸針上下移動成正比的電信號信號反應速度快，電路較簡單，測量精確度較高，能帶記錄器及計算裝置易受雜光干擾，要有可靠的屏蔽，使用時觸針位置要精確調整，儀器的調整操作較麻煩上述各種類型的輪廓儀，以電感式應用最為廣泛，其典型產品有我國的BCJ2型輪廓儀、2222型便攜式多參數輪廓儀和英國泰勒塞夫型輪廓儀等。 四、觸針和測量力觸針針尖的尺寸和形狀是影響獲取表面輪廓信息是否真實的首要因素，一定尺寸的觸針在描繪輪廓時影響測量準確度的因素有三種情況：①針尖不能探人谷內；②尖峰反應成圓滑形狀；③凹腔的里角處探測不到。觸針尖端半徑尺寸愈大，觸針掃描的輪廓軌跡的起伏就愈小，如果實際輪廓凹谷處的曲率半徑小于針尖半徑或溝槽較深、較窄時，則針尖圓心的軌跡在這里便形成一個尖端，測得值小于實際值，而在尖峰處掃描的軌跡呈圓弧形，其曲率半徑是實際輪廓曲線的曲率半徑和針尖半徑之和。 對于正常的表面，針尖半徑與其引入值的誤差可以預計。圖51l給出了這種誤差的近似關系曲線，主要適用于規(guī)則的輪廓，其三角形谷底的角度為150。對于其他類型的表面，也能指出大致會產生的誤差大小。由圖可見，即使觸針尖端半徑約為值的20倍時，值的測量誤差也不顯著(約為8％)。 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。表512 觸針角度公稱值及其極限偏差觸針半徑公稱值(60)(90)觸針半徑極限偏差＋(＋10)－(－5)＋(＋5)－(－10)表513 針尖半徑公稱值及其極限偏差觸針角度公稱值2510觸針角度極限偏差針描實際輪廓的真實性，不僅和觸針尖端的半徑和形狀以及被測表面輪廓的槽形有關，而且和觸針的測量力、傳感器的移動速度以及表面的硬度等有關。為使所用儀器能適應于測量較深的凹坑和較小的溝槽間距，并保持一定的移動速度等原因，必須給觸針施加一定的測量力，以保證觸針與被測表面始終保持接觸。但由于觸針很尖，若測量力太大，使表面接觸應力過大，會劃傷表面或產生接觸變形。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。表514 觸針測量力及其變化率觸針針尖半徑公稱值2510觸針在中間位置上靜態(tài)測量力的最大值(～)(～)(～)測量力變化率的最大值35(～)200(～)800(～)五、測量基準線傳感器中觸針的運行軌跡必須沿著與被測表面基本平行的基準線移動，才能獲得真實的被測輪廓形狀。觸針式儀器建立測量基準線的方式有獨立基準和相對基準兩類。(一)獨立基準獨立的測量基準，是使傳感器按直線或一定的弧形線運動。圖512為較易調整的直線或弧形線測量裝置的示意圖。在傳感器殼體中觸針3 的上方有一半球形觸頭2，它和基準面1相接觸，基準面采用光學玻璃制成的平面或圓弧面，并相對被測表面或工作臺面定位，從而使傳感器運行的軌跡依賴于這個參考基準面，根據被測表面的外形作直線或某一曲率的圓弧線運動。這時觸針所描繪的將是包括粗糙度、波紋度和形狀誤差在內的實際表面輪廓圖形。這種方法對拖動傳感器運行的驅動機構（導軌）沒有嚴格要求。 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。圖512 帶有獨立的測量基準的裝置示意圖1—測量基準面； 2—球形觸頭；3—觸針； 4—被測表面采用獨立基準需要配備復雜的附屬裝置(或具有精密導軌的驅動裝置)，在使用時還需要精細調整，因此其應用受到一定限制。(二)相對基準相對基準是利用與傳感器殼體安裝成一體的導頭(支承滑塊)作相對測量基準。如圖513a所示，傳感器殼體通過鉸鏈和驅動器相連接，在觸針3附近的圓弧形導頭1裝在傳感器殼體上，測量時傳感器通過導頭支承在被測表面5上，由此形成的測量基準線為圓弧形導頭曲率中心的移動軌跡，所測得的輪廓信息是觸針相對于導頭(基準線)的垂直位移量。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。但若輪廓峰距增大，導頭的垂直位移變化亦將隨著增大，直到它完全和觸針同步地作上下運動，如圖514b、c所示，此時圓弧形導頭顯然已不適用。圖513　　用導頭作相對測量基準的示意圖1－圓弧形導頭；2－位移靈敏裝置；3－觸針；4－驅動器連接桿；5－被測表面；6－平面導頭 由于觸針和導頭不可能在表面的同一點上接觸(不能同軸)，因此綜合其結果，除了幅度變化以外，還取決于兩者相對運動的相位變化。導頭相對于觸針的位置，無論是在一條測量線上還是在側邊，都會產生相位的影響。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)。由于一般加工表面的粗糙度間距呈不規(guī)則狀態(tài)，雖然測得的輪廓圖形已失真，但平均效應恰與實際測量結果相近似。按標準要求，圓弧形導頭的圓弧半徑應不小于截止波長的50倍。對于加工紋路間距比較大的表面，如粗刨、銑削表面等，圓弧形導頭已失去作為傳感器位移基準線的作用，此時可改用圖513 b所示的浮動平面導頭。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式。圖514 峰頂間距增大對導頭垂直位移的影響第二節(jié) 粗糙度參數的測量及處理方法一、參數的測量所有觸針式粗糙度測量儀都具有可直接顯示參數值測量結果的功能。當按照儀器說明書正確調試好儀器以后，便可直接測得參數值，這是一個測量行程長度(含有五個或幾個取樣長度)區(qū)段內的平均值。有的儀器還可以記錄表面輪廓圖形，當必須由輪廓圖形上計算參數值時，可按下述步驟處理：(1)在評定長度內，按選定的取樣長度把輪廓曲線圖形劃分為幾段，在每段內按定義計算值，并取這幾段的平均值作為這一評 圖5