表面粗糙度測(cè)量?jī)x器的發(fā)展

表面粗糙度測(cè)量?jī)x器的發(fā)展

0表面粗糙度測(cè)量的發(fā)展過(guò)程表面粗糙度是評(píng)估各種機(jī)器零件表面加工質(zhì)量的重要指標(biāo)。它直接影響零件的磨損和磨損，影響機(jī)器或機(jī)器的精度和零件的合作性質(zhì)。此外，它還是影響零件強(qiáng)度和抗侵蝕性的重要因素。因此,表面微觀幾何形狀的大小及其形狀特征,對(duì)機(jī)器或儀器零件的使用性能有很大影響。在機(jī)械加工生產(chǎn)中,最簡(jiǎn)單的評(píng)價(jià)工件表面粗糙程度的方法是比較法,即將與被評(píng)價(jià)表面具有相同加工方法的粗糙度比較樣塊進(jìn)行目測(cè)比較,評(píng)定出被測(cè)表面的粗糙度等級(jí)。這種方法簡(jiǎn)單快捷、操作性強(qiáng)、成本低,適用于對(duì)加工表面粗糙度要求不高,不必給出確切粗糙度參數(shù)值的場(chǎng)合。而現(xiàn)代機(jī)械制造業(yè)的發(fā)展對(duì)表面粗糙度測(cè)量提出了更高的要求,各種測(cè)量方法和測(cè)量?jī)x器也應(yīng)運(yùn)而生。表面粗糙度測(cè)量從最初的目測(cè)、粗糙度標(biāo)準(zhǔn)樣板比較測(cè)量等定性檢測(cè),發(fā)展到運(yùn)用光切法(光切顯微鏡)、干涉法(干涉顯微鏡)、針描法(觸針式表面粗糙度測(cè)量?jī)x)、印模法等早期的定量檢定法測(cè)量。近幾年,隨著光電測(cè)量等新技術(shù)的發(fā)展,CCD技術(shù)、激光技術(shù)、光纖技術(shù)、光柵技術(shù)、微波技術(shù)、納米測(cè)量技術(shù)等逐步被應(yīng)用于表面粗糙度的測(cè)量中。而在機(jī)械加工行業(yè)中,觸針式表面粗糙度測(cè)量?jī)x因其測(cè)量技術(shù)成熟、操作簡(jiǎn)單、對(duì)環(huán)境和被測(cè)表面的適應(yīng)性強(qiáng)等特點(diǎn),仍是應(yīng)用最為廣泛的測(cè)量?jī)x器。1觸針式粗糙度儀表面粗糙度不同于長(zhǎng)度、角度等物理量,它表征的是被測(cè)表面的粗糙程度,是一個(gè)統(tǒng)計(jì)概念。因此,它的表征方法千差萬(wàn)別,在不確定度評(píng)定的過(guò)程中,各種不確定度分量的影響也有很大不同。表面粗糙度的評(píng)定方法可分為中線(xiàn)制、包絡(luò)線(xiàn)制等;從原始輪廓得到表面粗糙度輪廓的濾波方法也分為2RC模擬濾波器、相位校正濾波器、樣條濾波器、穩(wěn)健高斯濾波器、多尺度濾波器等,其濾波特性、對(duì)各頻率的濾波效果等都有很大不同。表征表面粗糙度的參數(shù)有幾十個(gè)之多,這些參數(shù)因其定義不同,不確定度也有很大差別,如Ra等幅值參數(shù)比Rz、Rt等峰值參數(shù)的不確定度值就要小得多。Ra是國(guó)際公認(rèn)的最常用的粗糙度的評(píng)定參數(shù),它是輪廓偏離平均線(xiàn)的算術(shù)平均。因此,表面粗糙度測(cè)量的不確定度評(píng)定相比于其他參量要復(fù)雜得多,在做表面粗糙度測(cè)量的不確定度評(píng)定的過(guò)程中,一定要具體情況具體分析,根據(jù)實(shí)際的測(cè)量任務(wù)和測(cè)量條件來(lái)分析其不確定度來(lái)源和各不確定度分量的貢獻(xiàn)。觸針式粗糙度儀是利用針掃描測(cè)量對(duì)表面輪廓進(jìn)行記錄和分析計(jì)算的。觸針式粗糙度儀有許多種類(lèi),各種觸針式粗糙度儀在測(cè)量過(guò)程中,影響測(cè)量不確定度的因素也不盡相同。根據(jù)測(cè)針位移的相對(duì)基準(zhǔn),觸針式粗糙度儀可分為有導(dǎo)頭式和無(wú)導(dǎo)頭式。有導(dǎo)頭式粗糙度儀記錄的是測(cè)針相對(duì)于導(dǎo)頭與被測(cè)表面接觸點(diǎn)的位移量;無(wú)導(dǎo)頭式粗糙度儀記錄的是測(cè)針相對(duì)于水平導(dǎo)向基準(zhǔn)(如驅(qū)動(dòng)箱主軸)的位移量。下面筆者以有導(dǎo)頭式粗糙度儀為例,說(shuō)明用觸針式粗糙度儀測(cè)量工件表面粗糙度測(cè)量結(jié)果不確定度的評(píng)定方法。2采用導(dǎo)頭傳感器法測(cè)量平面上的表面粗糙度結(jié)果的不確定度評(píng)估2.1平面零件加工用觸針式表面粗糙度測(cè)量?jī)x測(cè)量一塊經(jīng)過(guò)精磨加工的平面零件。其表面粗糙度的Ra值預(yù)計(jì)為0.2μm,評(píng)定表面粗糙度Ra值測(cè)量的不確定度。2.2測(cè)量原理采用針描法測(cè)量工件表面微觀輪廓,并評(píng)定其表面粗糙度Ra值。2.3粗糙度ra值的計(jì)算用觸針式表面粗糙度測(cè)量?jī)x測(cè)量被測(cè)零件上均勻分布的5~10個(gè)位置,將各位置上測(cè)得的Ra值求出算術(shù)平均值,作為零件被測(cè)面的表面粗糙度Ra值。2.4數(shù)學(xué)模型式中:d——測(cè)件測(cè)量結(jié)果,μm;d——測(cè)量時(shí)在儀器上讀取Ra值,μm。2.5離散度和傳播系數(shù)其中:c(d)=1得:uc2=u2d(δ)=u2(d)2.6測(cè)量不確定的源分析見(jiàn)表12.7測(cè)量不確定組件的計(jì)算2.7.1u1表面粗糙度測(cè)量引入的不確定組件依據(jù)JJF1105-2003《觸針式表面粗糙度測(cè)量?jī)x校準(zhǔn)規(guī)范》,表面粗糙度測(cè)量?jī)xRa參數(shù)測(cè)量不確定度評(píng)定結(jié)果:2.7.2工件均勻性誤差被測(cè)工件表面粗糙度具有一定的分散性,其分散性誤差由對(duì)工件均勻分布的10個(gè)位置分別測(cè)得10次,得到平均值結(jié)果見(jiàn)表2。單次實(shí)驗(yàn)