关于触针式粗糙度测量仪测量技术的几点认识

王艳

摘 要：文章主要从四个方面对触针式粗糙度测量技术进行了分析，第一方面对表面粗糙度测量技术进行了简单的介绍，表面粗糙度是一种微观几何形状误差，它主要是由于在加工过程中零件加工表面和刀具之间相互摩擦，以及加工工艺等原因使工件表面形成的具有一定的几何形状和尺寸的波峰和波谷，是一种肉眼看不出来的微观不平度；第二方面列举了表面粗糙度测量相关的主要参数；第三方面按照触针式粗糙度测量仪的工作过程对其工作、测量原理进行了分析；第四方面结合实际的操作经验对粗糙度测量方法提出了几点需要注意的问题。

关键词：触针式；粗糙度；测量技术

中图分类号：TH71.3 文献标识码：A 文章编号：1006-8937（2016）05-0021-02

近几年来，随着工业及科学技术的不断发展，粗糙度测量已经成为测量加工技术中的一个必要环节。原因是企业对于产品质量、精度要求日益提高，而粗糙度也成为衡量产品质量的一个重要指标。目前，测量表面粗糙度比较普遍的手段有通过表面粗糙度样板进行比较；通过光切、干涉显微镜进行测量；通过粗糙度测量仪进行测量等，因粗糙度测量仪触针法操作便捷且精度较高，所以应用较为广泛。本文将以触针式粗糙度测量法为例浅谈对粗糙度测量技术的几点认识。

1 表面粗糙度测量技术概述

表面粗糙度是一种微观几何形状误差，它主要是因在加工过程中零件加工表面和刀具之间相互摩擦，以及加工工艺等原因使工件表面形成的具有一定的几何形状和尺寸的波峰和波谷，是一种肉眼看不出来的微观不平度。过去习惯称为表面光洁度，但这种叫法易与表面光泽性及表面反射能力等其它表面特性相混淆，因此国际上已普遍采用表面粗糙度这个名词。我国新颁布的国标也使用这个名称。关于表面粗糙度的研究始于20世纪30年代，如德国出版了关于表面粗糙度的专著；美国研制了测量表面粗糙度的轮廓仪；英国生产了第一台表面粗糙度测量仪。我国的科技和工业的发展也对粗糙度的研究提出了更高的要求，为了改变和统一表面粗糙度的术语和概念，我国制订了GB 3505-1985《表面粗糙度术语表述及其参数》。

2 表面粗糙度测量主要的相关参数

①取样长度L是用于评定表面粗糙度特性的一段基准线长度，如图1所示。

②算术平均偏差Ra：取样长度内，被测轮廓上各点至轮廓中线偏距绝对值的平均值

③微观不平度十点高度Rz：取样长度内，五个最大的波峰与五个最大的波谷的平均值之和，如图3所示。

④最大高度Ry：取样长度内，轮廓波峰和轮廓波谷之间的距离，为轮廓最大高度Ry，如图4所示。

3 触针式测量法的测量原理

触针式表面粗糙度测量仪的工作原理为：当采用触针法对加工件表面进行表面粗糙度测量时，触针慢慢接触被测工件表面，由于工件表面不可能绝对平整，故触针将在被测件轮廓表面垂直方向产生波动，此波动量经总传感器进行信号转变，再经放大器进行放大，最后以数据或图形的方式输出。

触针式表面粗糙度测量仪主要由大理石平台、触针传感器、电脑软件计算输出装置等几部分组成。

其中连接触针的传感器是其主要部件，工作原理是测量时将被测工件固定好，通过电脑控制使触针慢慢接触到被测工件表面，并使针尖与被测面保持垂直接触，保证触针的移动方向与被测件加工纹理方向垂直，由于被测表面是一个有峰谷起伏的轮廓，触针也将随着被测面的峰谷起伏而产生上下移动，这个运动过程通过传感器进行信号转变，将触针的垂直线性位移转换为相应比例的电信号，电信号经滤波和放大器放大之后，通过数学处理器进行积分计算，最后由输出装置显示出表面粗糙度值，见表1。

4 测量过程中应注意的几个问题

4.1 取样长度与评定长度的选取

评定长度是能为了评定轮廓特性所必须的一段长度，它包含一个或数个取样长度。选择合理的取样长度，可以为了减小工件表面波纹度对测量结果的影响，使测得的粗糙度值能更为准确的反映表面的粗糙度特性。

在实际测量过程中，可根据表面加工方法和粗糙度参数值大小选择，具体可参考GB/T1031-1995规定的取样长度推荐值，一般选取5段连续的取样长度作为评定长度，当然也可根据工件的实际情况选取大于或者小于5段。

对于标准中没有涉及到的加工方法，取样长度一般都可以选择2.5 mm。

4.2 测量方法

测量过程中，应注意以下几点：第一，将被测工件的测量面擦拭干净，避免因测量面不清洁引入测量误差，并应将工件固定住，防止探针移动过程中使工件发生移动，导致测量中断；第二，探针应与工件测量面垂直接触，探针向上或向下倾斜都会导致测量结果的不准确，通过调节上下旋钮，使探针与测量面处于垂直状态；第三，表面粗糙度测量结果，应能正确地反映被测表面情况，故应从被测表面上选择若干具有代表性地段、不同位置进行测量，整个加工表面的粗糙度通过计算几个不同位置上所得数值的平均值得出。

参考文献：

[1] 李伯奎.触针式三维粗糙度量仪的开发及应用[J].润滑及密封，2006，

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