表面粗糙計量資料

表面粗糙計量資料第1頁/共195頁1.為什么要測量表面粗糙度?AMPLITUDEMODULATION第2頁/共195頁表面的特性材料的微觀結構第3頁/共195頁表面的特性材料的微觀結構刀具的作用第4頁/共195頁表面的特性材料的微觀結構刀具的作用刀具在材料表面的不穩(wěn)定第5頁/共195頁表面的特性材料的微觀結構刀具的作用刀具在材料表面的不穩(wěn)定機床導軌的誤差第6頁/共195頁表面的特性材料的微觀結構刀具的作用刀具在材料表面的不穩(wěn)定機床導軌的誤差工件表面由于壓力而產(chǎn)生的變形第7頁/共195頁表面的特性材料的微觀結構刀具的作用刀具在材料表面的不穩(wěn)定機床導軌的誤差工件表面由于壓力而產(chǎn)生的變形第8頁/共195頁在表面上有害的缺陷深的谷易于導致裂紋的可能擴展當與其緊密配合的零件接觸時，太多的峰將引起過早的磨損和失效過多的波紋將導致噪音或預示加工問題第9頁/共195頁在表面上需要的特性當潤滑非常重要時，表面上需有足夠多的谷用于存儲油表面上足夠的的峰用于吸附油漆和粘結劑表面分布充足的谷可提高工件的可沒鍛(塑)性光滑的表面可減小噪音、振動或得到高的反射率第10頁/共195頁為什么需要測量表面粗糙度?

生產(chǎn)過程控制預測工件的表現(xiàn)監(jiān)控零件的性能第11頁/共195頁為什么需要測量表面粗糙度?理想的情況第12頁/共195頁為什么需要測量表面粗糙度?

實際情況–生產(chǎn)過程控制第13頁/共195頁為什么需要測量表面粗糙度?

預測工件的表現(xiàn)第14頁/共195頁為什么需要測量表面粗糙度?

監(jiān)控零件的性能返回目錄第15頁/共195頁2.測量方法AMPLITUDEMODULATION第16頁/共195頁測量方法

接觸式測量非接觸式測量第17頁/共195頁如何測量表面粗糙度?

比對樣板第18頁/共195頁接觸式測量測量方法

測量方向(X)測頭擺動(Z)數(shù)據(jù)間隔(X)第19頁/共195頁電感式傳感器測頭測桿刀口支點鐵芯線圈線圈測量方法

第20頁/共195頁壓電式傳感器測頭測桿壓電晶體測量方法

第21頁/共195頁激光器光電二極管激光式傳感器測頭測桿返回目錄更進一步的信息測量方法

第22頁/共195頁

3.測量基準AMPLITUDEMODULATION第23頁/共195頁導頭基準

導頭測頭移動(Z)測量方向(X)測量基準

第24頁/共195頁使用導頭基準的優(yōu)點

降低振動的影響不需要表面調(diào)平

儀器便攜性

牢固的設計測量基準

第25頁/共195頁測頭到導頭間隔對測量的影響實際高度

H1H2測量高度測量基準

第26頁/共195頁測頭到導頭間隔對測量的影響

測量結果P-V=0μmP-V=10μm測量基準

第27頁/共195頁獨立基準 驅(qū)動箱基準測量方向測量基準

第28頁/共195頁獨立基準 驅(qū)動箱基準基準導頭光學平晶測量方向測量基準

返回目錄第29頁/共195頁4.表面再現(xiàn)AMPLITUDEMODULATION第30頁/共195頁測頭針尖幾何形狀2μm

錐形測頭切去頂端的金字塔型測頭2μm

測量方向表面再現(xiàn)

更多信息第31頁/共195頁測尖–尺寸和形狀的影響表面再現(xiàn)

第32頁/共195頁測尖–側(cè)面接觸

表面再現(xiàn)

第33頁/共195頁由測頭測量的形狀測尖BBAA測尖–側(cè)面接觸返回目錄表面再現(xiàn)

第34頁/共195頁5.術語AMPLITUDEMODULATION第35頁/共195頁

數(shù)據(jù)點術語混淆采樣間隔真實信號

信號混淆更進一步信息第36頁/共195頁術語

粗糙度、波紋度和形狀

采樣表面第37頁/共195頁術語

粗糙度、波紋度和形狀

形狀第38頁/共195頁術語

粗糙度、波紋度和形狀波紋度第39頁/共195頁術語

粗糙度、波紋度和形狀粗糙度返回目錄第40頁/共195頁6.濾波AMPLITUDEMODULATION第41頁/共195頁術語

濾波-區(qū)分粗糙度和波紋度表面相互作用第42頁/共195頁用圖形技術濾波取樣長度濾波

第43頁/共195頁濾波

形狀參數(shù)取樣長度Ra,Rq,Rz等...粗糙度濾波第44頁/共195頁濾波

形狀參數(shù)取樣長度Wa,Wq,Wzetc...波紋度濾波第45頁/共195頁電子和數(shù)字濾波器

ISO2CR濾波器2CRPC濾波器Gaussian高斯濾波器濾波

第46頁/共195頁

ISO2CR濾波器ISO2CR濾波后的圖形濾波

未濾波圖形更進一步的信息第47頁/共195頁

ISO2CR濾波的效果相對于濾波中線經(jīng)修正后的圖形濾波

由濾波建立的中線第48頁/共195頁2CRPC濾波器2CRPC濾波后的圖形濾波

未濾波圖形第49頁/共195頁

ISO2CRPC濾波器濾波

由濾波建立的中線相對于濾波中線經(jīng)修正后的圖形第50頁/共195頁高斯濾波器未濾波圖形高斯濾波后的圖形濾波

第51頁/共195頁高斯濾波器圖形濾波取樣長度

XZ未濾波圖形

中線取樣長度濾波

更進一步的信息第52頁/共195頁濾波的效果未濾波圖形波紋度幅值=100μm粗糙度波長=0.25mm波紋度波長=8.0mm粗糙度幅值=20μm濾波

第53頁/共195頁2CR粗糙度濾波效果8.0mm取樣長度濾波波紋度幅值=75μm粗糙度波長=0.25mm波紋度波長=8.0mm粗糙度幅值=20μm濾波

第54頁/共195頁2.5mm取樣長度濾波波紋度幅值=24μm粗糙度波長=0.25mm波紋度波長=8.0mm粗糙度幅值=20μmFilters

2CR粗糙度濾波效果第55頁/共195頁0.8mm取樣長度濾波波紋度幅值=2μm波紋度波長=8.0mm粗糙度幅值=20μm粗糙度波長=0.25mmFilters

2CR粗糙度濾波效果第56頁/共195頁0.25mm取樣長度濾波波紋度幅值=0μm粗糙度幅值=15μm粗糙度波長=0.25mmFilters

2CR粗糙度濾波效果第57頁/共195頁0.08mm取樣長度濾波波紋度幅值=0μm粗糙度幅值=4μm粗糙度波長=0.25mmFilters

2CR粗糙度濾波效果第58頁/共195頁測量長度、評價長度和取樣長度的關系(ISO2CR)取樣長度(Cut-off)評價長度測量長度濾波

啟動長度停止長度第59頁/共195頁濾波類型

ISO2CR-第1、2個取樣長度舍棄2CRPC-第1個和最后一個取樣長度舍棄Gaussian-第1個半個和最后一個半個取樣長度舍棄濾波

第60頁/共195頁取樣長度的選取0.8mm取樣長度(Cut-off)濾波

第61頁/共195頁取樣長度的選取濾波

0.25mm取樣長度(Cut-off)第62頁/共195頁選擇正確的取樣長度值1.25mm測量方向濾波

第63頁/共195頁取樣長度的選取除非圖紙上另有要求，取樣長度依照上表選取濾波

第64頁/共195頁帶寬=Lc/Ls的比值Ls濾波返回目錄Lc第65頁/共195頁7.參數(shù)AMPLITUDEMODULATION第66頁/共195頁參數(shù) 分析類型粗糙度- R前綴波紋度-W前綴未濾波- P前綴第67頁/共195頁參數(shù) 參數(shù)類型幅值參數(shù)-Z軸方向第68頁/共195頁參數(shù)

幅值參數(shù)-Z軸方向

間距參數(shù)-X軸方向參數(shù)類型第69頁/共195頁參數(shù) 幅值參數(shù)-Z軸方向

間距參數(shù)-X軸方向

混合參數(shù)-X和Z軸

參數(shù)類型第70頁/共195頁參數(shù) 幅值參數(shù)-RaRa第71頁/共195頁參數(shù) 幅值參數(shù)–Ra的限制RaRaRaRa第72頁/共195頁參數(shù) 幅值參數(shù)Rq(RMS)lr=評價長度第73頁/共195頁參數(shù) 幅值參數(shù)Rtln=評價長度lr=取樣長度第74頁/共195頁參數(shù) 幅值參數(shù)Rp評價長度第75頁/共195頁參數(shù) 幅值參數(shù)Rv評價長度第76頁/共195頁參數(shù) 幅值參數(shù)RzRz1Rz2Rz3Rz4Rz5Rz=(Rz1+Rz2+…+Rzn)/n第77頁/共195頁參數(shù) 幅值參數(shù)Rz1max,Rp1max和Rv1maxRz1maxRp1maxRv1max第78頁/共195頁參數(shù) 間距參數(shù)HSC(高點計數(shù))lr=取樣長度(Cut-off)ln=評價長度A=定義高度B=中線第79頁/共195頁參數(shù) 間距參數(shù)HSC(高點計數(shù))TallnarrowpeakstendtoworkhardenHardenedpeakswilleventuallybreakoffandthesurfacewillbreakdown第80頁/共195頁參數(shù) 間距參數(shù)Rpc(峰數(shù))A=選擇的帶寬B=中線第81頁/共195頁參數(shù) 間距參數(shù)Rpc(峰數(shù))基底表面的峰將導致橙色油漆脫落BaseSheetSteelPaintedSurface第82頁/共195頁參數(shù) 間距參數(shù)Sm(平均寬度)lr=取樣長度(Cut-off)

MeanLine第83頁/共195頁參數(shù) 混合參數(shù)-Rdq(Pdq,Wdq)(坡度均方根)

θθθθ第84頁/共195頁參數(shù)

EffectsofSurfaceSlopesonvibration&noiseNoVibration/QuietLowFrequencyRumbleHighFrequencyScream混合參數(shù)-Rdq(Pdq,Wdq)(坡度均方根)

第85頁/共195頁參數(shù) 該參數(shù)值越小，表面的反射率越高，表面外觀越好。該參數(shù)值越大，表面的反射率越底，表面外觀越差。返回目錄混合參數(shù)-Rdq(Pdq,Wdq)(坡度均方根)

第86頁/共195頁8.承載區(qū)域(材料比)AMPLITUDEMODULATION第87頁/共195頁承載區(qū)域(材料比)混合參數(shù)-Rmr上部的表面決定磨合特性谷決定潤滑特性表面的基體部分決定磨損或壽命特性第88頁/共195頁混合參數(shù)-Rmr研磨板承載線ln=評價長度Rmr=a+b+c+d+ex100

ln承載區(qū)域(材料比)第89頁/共195頁材料比率曲線(Rmr)0100%tp(%)p高度在P高度時的Tp(%)承載區(qū)域(材料比) 第90頁/共195頁0100%tp(%)p高度在P高度時的Tp(%)材料比率曲線(Rmr)承載區(qū)域(材料比) 第91頁/共195頁材料比率曲線(Rmr)0p高度在P高度時的Tp(%)tp(%)100%承載區(qū)域(材料比)第92頁/共195頁幅值分布曲線0p高度峰的個數(shù)承載區(qū)域(材料比)更進一步的信息第93頁/共195頁與材料比率曲線相關的參數(shù)-Rsk(非對稱性)SurfacewithRandomAmplitudeDistribution-ZeroSkew隨機分布的表面-零非對稱承載區(qū)域(材料比)第94頁/共195頁與材料比率曲線相關的參數(shù)-Rsk(非對稱性)表面峰占多數(shù)-正非對稱承載區(qū)域(材料比) 第95頁/共195頁與材料比率曲線相關的參數(shù)-Rsk(非對稱性)表面谷占多數(shù)-負非對稱承載區(qū)域(材料比) 第96頁/共195頁與材料比率曲線相關的參數(shù)-Rku(峭度)

Rku<3

Rku=3

Rku>3返回目錄承載區(qū)域(材料比) 第97頁/共195頁9.Rk參數(shù)AMPLITUDEMODULATION第98頁/共195頁參數(shù) Rk參數(shù)表面交互作用第99頁/共195頁材料比率曲線(Rmr)0100%tp(%)承載區(qū)域(材料比) 材料比率曲線傾斜的圖形第100頁/共195頁參數(shù)中線

未濾波的圖形Rk參數(shù)第101頁/共195頁參數(shù) 中線谷擬制后的未濾波圖形谷去除并保存在內(nèi)存中Rk參數(shù)第102頁/共195頁參數(shù) 最終的濾波之后的粗糙度曲線Rk參數(shù)第103頁/共195頁參數(shù) 100%0tp(%)40%RdcRk參數(shù)第104頁/共195頁參數(shù) 100%0tp(%)Rdc40%ABDEFCRk參數(shù)第105頁/共195頁參數(shù) C100%0tp(%)Rdc40%ABDEFRkD1Mr2Mr1Rk參數(shù)第106頁/共195頁參數(shù) tp(%)C100%0Rdc40%ABDEFRkD1Mr2Mr1Area1ECRpkArea2EDRvkRk參數(shù)第107頁/共195頁參數(shù) 100%0tp(%)40%RkMr2Mr1RpkRvkRk參數(shù)第108頁/共195頁參數(shù) Rk相關的參數(shù)

Rk-核心粗糙度深度

Rpk-峰高度

Rvk-谷高度

Mr1-峰的百分比

Mr2-谷的百分比

A1-峰的面積

A2-谷的面積返回目錄第109頁/共195頁10.形狀測量AMPLITUDEMODULATION第110頁/共195頁最小二乘直線形狀測量 第111頁/共195頁形狀測量 直線度(最小二乘直線)第112頁/共195頁形狀測量直線度(最小區(qū)域直線)第113頁/共195頁形狀測量最小二乘圓弧R=最小二乘圓弧半徑r-r=最小二乘圓弧rr第114頁/共195頁形狀測量 最小二乘圓弧–半徑測量t=34.501656mmr=110mml=80mmt=弦高r=最小二乘半徑l=測量長度/2r-t第115頁/共195頁形狀測量最小二乘圓弧–半徑測量t=1.833462mmr=110mml=20mmr-tt=弦高r=最小二乘半徑l=測量長度/2第116頁/共195頁形狀測量 最小二乘圓弧–半徑測量t=1.833962mmr=109.9705mml=20mm返回目錄t=弦高r=最小二乘半徑l=測量長度/2第117頁/共195頁11.標定方法AMPLITUDEMODULATION第118頁/共195頁標定方法球標定測量方向第119頁/共195頁軟件校正弧形誤差dZdX測量方向第120頁/共195頁軟件校正測頭針尖誤差測量方向測頭針尖中心的軌跡第121頁/共195頁標定方法Ra和Rz粗糙度樣板第122頁/共195頁標定方法Ra和Rz粗糙度樣板第123頁/共195頁標定方法測量方向2.5μm臺階高度

三線(臺階高度)標準第124頁/共195頁標定方法三線(臺階高度)標準A=中線B=標定高度第125頁/共195頁標定方法三線(臺階高度)標準A=調(diào)平的表面B=PtC=未調(diào)平的表面返回目錄更進一步信息第126頁/共195頁Conics&AsphericsAMPLITUDEMODULATION第127頁/共195頁ConicsandAspherics ConicSections第128頁/共195頁ConicConstants

Ellipse:K<0

Sphere:K=0

OblateEllipse:K>0ConicsandAspherics

Z2+X2=1

R22R12

Z2+X2=1

R2R2

Z2+X2=1

R22R12

第129頁/共195頁ConicConstants

Hyperbola:K<-1

Parabola:K=-1

ConicsandAspherics

Z2+X2=1

R22R12

Z=(Ax)2第130頁/共195頁WhatisanAspheric?ConventionalSphericalLensConicsandAspherics 第131頁/共195頁WhatisanAspheric?AsphericLensConicsandAspherics 第132頁/共195頁

ReasonsforusinganAspheric

ReducesSphericalAberration

AbilitytoProduceVari-focalLenses

ReductioninLensSizeandWeight

GreaterDesignFreedom

ConicsandAspherics 第133頁/共195頁HowisanAsphereconstructed?BasicConicSection(Sphere)ZAxis

XAxis

ConicsandAspherics Z2+X2=1R2R2第134頁/共195頁HowisanAsphereconstructed?AsphericPolynomialCurveZ=a8|x|8

BasicConicSection(Sphere)ZAxis

XAxis

ConicsandAspherics 第135頁/共195頁HowisanAsphereconstructed?AsphericProfileAsphericPolynomialCurveBasicConicSection(Sphere)ZAxis

XAxis

A

B

C

ConicsandAspherics 第136頁/共195頁HowisanAsphereconstructed?AsphericProfileAsphericPolynomialCurveBasicConicSection(Sphere)ZAxis

XAxis

A

B

C

AsphericProfileAsphericPolynomialCurvesBasicConicSectionConicsandAspherics 第137頁/共195頁StandardEquationforAnAsphericSurfacecx2+a1|x|+a2|

x|2+a3|

x|3…+a20|

x|20Z(x)=1+1-(K+1)c2x2Where:XistheRadialdistancefromtheAsphericAxis

Zisthecorrespondingverticaldistance

aistheindexedPolynomialCoefficient

CisthereciprocaloftheBaseRadius

KistheConicConstantoftheSurface

ConicsandAspherics 第138頁/共195頁BaseRadiusofCurvatureConicsandAspherics 第139頁/共195頁HowDoWeMeasureanAsphericSurface?

OpticalFlatAsphericAxisConicsandAspherics 第140頁/共195頁HowDoWeAnalyseanAsphericSurface?AsphericDataRadius=40.0mmK=-1A4=5.3188e-007A6=5.5231e-009A8=-1.6774e-011A10=-6.3352e-014ConicsandAspherics 第141頁/共195頁AsphericFormFitXAxis

ZAxis

ABAsphericAxisConicsandAspherics 第142頁/共195頁ResidualErrorafterAsphericFormRemoval+ZAxis

-ZAxis

-XAxis

+XAxis

AAsphericAxisAsphericAxisConicsandAspherics 第143頁/共195頁HowDoWeAnalyseanAsphericSurface?ConicsandAspherics 第144頁/共195頁AsphericParametersConicsandAspherics 第145頁/共195頁Aspherics-FurtherAnalysisConvexComponent-ConcaveResidualFormError-IncreaseBaseRadiusConicsandAspherics 第146頁/共195頁ConvexComponent-ConvexResidualFormError-DecreaseBaseRadiusConicsandAspherics Aspherics-FurtherAnalysis第147頁/共195頁SmallestRtValueAchieved-TrueShape&BaseRadiusConicsandAspherics BacktoContentsPageAspherics-FurtherAnalysis第148頁/共195頁3D(Areal)MeasurementAMPLITUDEMODULATION第149頁/共195頁3DMeasurementAdvantagesof3D(Areal)over2D

GoodVisualisationoftheSurface

MoreStatisticallyStable

BetteratDetecting&AnalysingDefects

ManyMethodsofRepresentingtheData

第150頁/共195頁3DMeasurementDisadvantagesof3D(Areal)

Longermeasurementcycles

MeasurementProducesLargeDataFiles

MainlyRestrictedtoR&D

SometimesVisuallySubjective

第151頁/共195頁3DMeasurementContactMeasurementMethodYAxisIncrementalMovementTraverseDirection第152頁/共195頁3DMeasurementNon-ContactMeasurementMethodYAxisIncrementalMovementMeasurementAxis(X)LaserCCDDetector第153頁/共195頁3DMeasurement

CriticalDimensionsfor3DMeasurementProfile1Profile2Z1Z2ΔXΔZΔY第154頁/共195頁3DMeasurement

DataAnalysis第155頁/共195頁3DMeasurement

LevellingtheData第156頁/共195頁3DMeasurement

FormRemovalCylinderLiner-NoFormRemovedCylinderLiner-FormRemoved第157頁/共195頁3DMeasurement

Viewing3DDataMeshedAxonometricView第158頁/共195頁3DMeasurement

Viewing3DDataPhotoSimulationViewPseudo-ColourView第159頁/共195頁3DMeasurement

Viewing3DDataContinuousAxonometricViewContourView第160頁/共195頁3DMeasurement3DFiltering0.8mm0.8mm0.8mmGaussianFilter?Cut-offLostTop,BottomLeft&RightSamplingArea第161頁/共195頁3DMeasurement3DParameterTypes

Amplitude

Spatial

Hybrid

Functional

第162頁/共195頁3DMeasurement3DAmplitudeParameters-Prefix:S

Sa=arithmeticmeanofthedeviationsfromthemeanplane

Sq=RMSofthemeanofthedeviationsfromthemeanplane

St=totalpeaktovalleyoverthesamplearea

Sp=heightofthehighestpeaktomeanplane

Sv=depthofthedeepestvalleytomeanplane第163頁/共195頁3DMeasurement3DSpatialParameters

SPc=peakcountbetweentwoselectableplanes

Sds=densityofsummitscontainedinasamplingarea

Std=texturedirectionofthesurface第164頁/共195頁3DMeasurement3DHybridParameters

SΔq=RMSslopeofthesurface

Ssc=meansummitcurvatureofthesurface

Sdr=developedinterfacialarearatioofthesurface第165頁/共195頁3DMeasurement3DFunctionalParameters

Stp=surfacebearingarearatio

Sbi=surfacebearingindex

Sci=corefluidretentionindex

Svi=valleyfluidretentionindex第166頁/共195頁3DMeasurement

Volume/DefectAnalysis第167頁/共195頁3DMeasurement

StepHeightAnalysis第168頁/共195頁DrawingIndicationAMPLITUDEMODULATION第169頁/共195頁DrawingIndicationConventionalSurfaceTextureSymbol

GraphicalSymbolsforSurfaceTexture6.8第170頁/共195頁RequirementforSurfaceTexture1RequirementforSurfaceTexture,MaterialRemovalRequired2RequirementforSurfaceTexture,MaterialRemovalNotPermitted3

GraphicalSymbolsforSurfaceTextureDrawingIndication第171頁/共195頁

GraphicalSymbolsforSurfaceTextureDrawingIndication(d)(e)3(c)Turned(a)0.0025-0.8/Rz6.8(b)0.0025-0.8/Ra2.2ClickHereforFurtherInformation第172頁/共195頁

GraphicalSymbolsforSurfaceTextureDrawingIndication

Fe/Ni15pcr0.0025-0.8/Rz6.8第173頁/共195頁DrawingIndicationBi-LateralTolerancing

GraphicalSymbolsforSurfaceTextureURa0.9LRa0.3第174頁/共195頁DrawingIndication

The16%Rule(DefaultRule)

Nomorethan16%ofthemeasuredvaluesforanupperlimitshouldexceedthespecifiedvalue

Nomorethan16%ofthemeasuredvaluesforalowerlimitshouldbelessthanthespecifiedvalue第175頁/共195頁DrawingIndication

TheMAXRuleRzMAX0.9第176頁/共195頁EndAMPLITUDEMODULATIONBacktoContentsPage第177頁/共195頁Terminology

FrequencyResponseABCDSurfaceProfileTraverseLengthin1Second0.01mm0.02mm0.01mm0.01mm1mm/100peaks1mm/50peaks0.5mm/50peaks2mm/200peaksElectricalWaveform100Hz50Hz50Hz200HzClickHeretoReturn第178頁/共195頁Styli-CriticalFeatures ShankClearanceEffectiveLengthShankLengthPivotPointReproducingtheSurface

BacktoContentsPageClickHeretoReturn第179頁/共195頁HowDoWeMeasureSurfaceFinish?

PhaseGratingInterferometric(PGI)Transducer第180頁/共195頁HowDoWeMeasureSurfaceFinish?

NonContactInstrumentsLaserTriangulationCCDReceptorSurfaceALaserSurfaceBΔZ第181頁/共195頁HowDoWeMeasureSurfaceFinish?

AtomicForceMicroscopeStylusTipSpringDeflectionSensorSpringNonContactInstrument