实验三 表面粗糙度的测量
互换性与技术测量实验报告
《互换性与技术测量》实验报告机械工程基础实验室技术测量室编年级班级姓名实验名称及目录：实验一、尺寸测量实验1—1、轴的测量实验1—2、孔的测量实验二、形位误差测量实验2—1、直线度误差的测量实验2—2、平行度误差、平面度误差测量实验三、表面粗糙度测量、螺纹测量实验3—1、表面粗糙度的测量实验3—2、螺纹中径、螺距及牙形半角的测量实验四、齿轮测量实验4—1、直齿圆柱齿轮公法线的测量实验4—2、直齿圆柱齿轮齿厚偏差的测量一、实验目的三、被测零件：四、测量示意图：七、测量数据分析并判断被测零件是否合格；八、思考题：1、用立式光学计测量塞规属于什么测量方法？2、绝对测量和相对测量各有什么特点？3、什么是分度值？刻度间距？4、仪器的测量范围和刻度尺的示值范围有何不同？一、实验目的三、被测零件：四、测量示意图：六、测量数据记录：（单位：mm）七、测量数据分析并判断被测零件是否合格；八、思考题：1、用内径千分尺和内径量表测量孔的直径是，各属于哪种测量方法？2、内径量表测量孔时“转折点”意味着什么？一旦“零位”确定，百分表指针超过“零位”发生转折，示值为正还是负？百分表指针不过“零位”发生转折，示值为正还是负？3、组合量块组的原则是什么？实验报告：直线度误差的测量（形状公差的测量）一、实验目的：二、实验仪器：四、测量示意图：（要求画出简单的仪器的测量原理图和被测面的测量截面图）六、作图：分别用最小区域法和两端点连线法求直线度误差值，并作出合格性结论。
七、思考题：1、以本实验为例，试比较按最小区域法和两端点连线法评定的直线度误差值何者更合理？2、用作图法求直线度误差值时，如前所述，总是按平行于纵坐标计量，而不是按垂直于两条平行包容直线的距离计量，原因何在？实验报告：平面度误差的测量一、实验目的：四、测量示意图：六、析判断被测平面是否合格？实验报告：平行度误差的测量一、实验目的：四、测量示意图：六、分析判断被测件平行度是否合格？实验报告：表面粗糙度的测量Array一、实验目的：二、实验仪器：三、实验内容：1、用表面粗糙度电感测微仪测量表面粗糙度的R a值；2、用干涉显微镜测量表面粗糙度的R z值。
email光切显微镜实验讲解
实验3—1 用光切显微镜测量表面粗糙度 一、实验目的1. 了解用光切显微镜测量表面粗糙度的原理和方法。
2. 加深对粗糙度评定参数轮廓最大高度Rz 的理解。
二、实验内容用光切显微镜测量表面粗糙度的Rz 值。
三、测量原理及计量器具说明参看图1，轮廓最大高度Rz 是指在取样长度lr 内，在一个取样长度范围内，最大轮廓峰高Rp 与最大轮廓谷深Rv 之和称之为轮廓最大高度 。
即Rz = Rp + Rv图1 图2光切显微镜能测量80~1μm 的粗糙度，用参数Rz 来评定。
光切显微镜的外形如图2所示。
它由底座1、工作台2、观察光管3、投射光管11、支臂7和立柱8等几部分组成。
光切显微镜是利用光切原理来测量表面粗糙度的，如图3所示。
被测表面为P 1、P 2阶梯表面，当一平行光束从450方向投射到阶梯表面上时，就被折成S 1和S 2两段。
从垂直于光束的方向上就可在显微镜内看到S 1和S 2两段光带的放大象1S '和2S '。
同样，S 1和S 2之间距离h 也被放大为1S '和2S '之间的距离1h '。
通过测量和计算，可求得被测表面的不平度高度 h 。
图4为光切显微镜的光学系统图。
由光源1发出的光，经聚光镜2、狭缝3、物镜4以450方向投射到被测工件表面上。
调整仪器使反射光束进入与投射光管垂直的观察光管内，经物镜5成象在目镜分划板上，通过目镜可观察到凹凸不平的光带（图5 b ）。
光带边缘即工件表面上被照亮了的h 1的放大轮廓象为h 1′，测量亮带边缘的宽度h 1′，可求出被测表面的不平度高度h 1：1h ＝1h cos450＝Nh'1cos450式中 N —物镜放大倍数。
图 3 图 4为了测量和计算方便，测微目镜中十字线的移动方向（图5a ）和被测量光带边缘宽度h 1′成450斜角（图5b ），故目镜测微器刻度套筒上读数值h 1′与不平度高度的关系为：1h ''＝020145cos 45cos Nh h ='所以 h ＝Nh N h 245cos 1021"=" 式中，N21＝C ，C 为刻度套筒的分度值或称为换算系数，它与投射角α、目镜测微器的结构和物镜放大倍数有关。
表面粗糙度的测量方法
双管实显用微文档镜视场图
双管显微镜
实用文档
光切实显用微文档镜读数
❖ （2）定度：
在光切显微镜上，把确定测微目镜的鼓轮上每小格所对 应的被测峰谷高度值的过程叫作“定度”。(h= a/2V)
定度首先是求物镜的放大倍率。求物镜放大倍率的方法 是用一个标准刻线尺（通常为专用附件，刻度间隔为 0.01mm，共101条刻线）来测定各个物镜的实际放大率。 如图4-8所示，物镜放大率为：
3．评定长度L ： 评定轮廓所必须的一段长度，它包括一个或数个取样长 度。
❖ 目的： 为充分合理地反映某一表面的粗糙度特征。 （加工表面有着不同程度的不均匀性）。
❖ 选择原则：一般按五个取样长度来确定。 4．轮廓中线m：是评定表面粗糙度数值的基准线。具有几
何轮廓形状与被测表面几何形状一致，并将被测轮廓加 以划分的线。类型有： ❖ （1）最小二乘中线：
1．光切法原理：
所谓光切法就是用一狭窄的扁平光 束以一定的倾斜角照射到被测表面上， 光束在被测表面上发生反射，将表面微 观不平度用显微镜放大成象进行观测的 方法。图4-5是光切法的测量原理图。
图4-5 光切原理
❖ 若倾斜角取45°，则得： h’=h/cos45°
❖ 若观测显微物镜的倍数V，则： N＝Ｖh’
式h=N/(Vcos45°)中有无理数，计算、使用不便，在仪 器设计时采用机械方法加以有理化 ，其方法如图4-7所 示。此时：
h= a/2V
式中: a—用仪器测微目镜瞄准峰谷象高度N（图4-7 中十字线位置I与II）时两次读数差值； h—表面粗糙度的某一峰谷高度； V —所选用物镜的放大倍数。 双管显微镜
测量精度
❖ 方法精度 ❖ 仪器精度 ❖ 影响因素 ❖ 改善精度的措施
实验三 表面粗糙度的测量
实验三表面粗糙度测量实验3—1 用双管显微镜测量表面粗糙度一、实验目的1、了解用双管显微镜测量表面粗糙度的原理和方法。
2、加深对微观不平度十点高度R的理解。
z二、实验内容用双管显微镜测量表面粗糙度的R值。
z三、测量步骤1、根据被测工件表面粗糙度的要求，选择合适的物镜组，分别安装在投射光管和观察光管的下端。
2、接通电源。
3、擦净被测工件，把它安放在工作台上，并使被测表面的切削痕迹的方向与光带垂直。
当测量圆柱形工件时，应将工件置于V形块上。
4、粗调节：用手托住支臂，松开锁紧螺钉，缓慢旋转支臂调节螺母，使支臂上下移动，直到目镜中观察到绿色光带和表面轮廓不平度的影象。
然后，将螺钉固紧。
要注意防止物镜与工件表面相碰，以免损坏物镜组。
5、细调节：缓慢而往复转动调节手轮，调焦环和调节螺钉，使目镜中光带最狭窄，轮廓影象最清晰并位于视场的中央。
6、松开螺钉，转动目镜测微器，使目镜中十字线的一根线与光带轮廓中心线大致平行（此线代替平行于轮廓中线的直线）。
然后，将螺钉固紧。
7、根据被测表面粗糙度R的数值，按国家标准GB/T1031-1995的规定选z取取样长度和评定长度。
8、旋转目镜测微器的刻度套筒，使目镜中十字线的一根与光带轮廓一边的峰（或谷）相切，并从测微器读出被测表面的峰（或谷）的数值，把测量结果填入实验报告（见下表）。
以次类推。
在取样长度范围内分别测出五个最高点（峰）和五个最低点（谷）的数值，并把测量结果填入实验报告（见下表）。
9、计算出R的数值，判断轴径的合格性，并把测量结果填入实验报告（见z下表）。
实验3—1 用双管显微镜测量表面粗糙度。
表面粗糙度的检测
课题三表面粗糙度的检测表面粗糙度的检测方法主要有比较法、针触法、光切法、光波干涉法。
1．比较法用比较法检验表面粗糙度是生产车间常用的方法。
它是将被测表面与粗糙度样块进行比较来评定表面粗糙度。
如图3-1所示。
比较法可用目测直接判断或借助于放大镜、显微镜比较或凭触觉、来判断表面粗糙度。
缺点是精度较差，只能作定性分析比较。
图3-1表面粗糙度比较样板2．针触法针触法是通过针尖感触被测表面微观不平度的截面轮廓的方法，它实际是一种接触式电量方法。
所用测量仪器为轮廓仪，它可以测定Ra为0.025～5um。
该方法测量范围广，速度可靠、操作简便并易于实现自动测量和微机数据处理。
但被测表面易被触针划伤。
如图3-2所示。
图3-2针触法测量原理图3．光切法光切法就是利用“光切原理”来测量被测零件表面的粗糙度，采用仪器是光切显微镜又称双管显微镜。
该仪器适宜测量车、铣、刨或其它类似的方法加工的金属零件的平面或外圆表面。
光切法通常用于测量Ra=0.5～80µm的表面。
4．光波干涉法干涉显微镜是利用光波干涉原理测量表面粗糙度。
干涉显微镜测量的范围一般为0.03～1µm。
也可作Rz、Ry参数评定。
本课题结合课堂讲授的典型零件的标注，分析并检测表面粗糙度，根据国家标准评定表面粗糙度。
选用方法为光切法和光波干涉法。
实验3-1 用光切显微镜检测表面粗糙度一、实验目的1．了解用光切显微镜测量表面粗糙度的原理和方法2．正确理解表面粗糙度的评定参数，加深对微观不平度十点高度Rz的理解二、测量原理及仪器说明双管显微镜又撑光切显微镜，它是利用被测表面能反射光的特性，根据“光切法原理”制成的光学仪器，R=0.8-80um的表面粗糙度。
其测量范围取决于选用的物镜的放大倍数，一般用于测量Z图3-3光切显微镜1—底座；2—立柱；3—升降螺母；4—微调手轮；5—支臂；6—支臂锁紧螺钉；7—工作台；8—物镜组；9—物镜锁紧机构；10—遮光板手轮；11—壳体；12—目镜测微器；13—目镜仪器外型如图3-3所示，它由底座6，支柱5，横臂2，测微目镜13，可换物镜8及工作台7等部分组成。
《互换性与技术测量》实验指导书1
互换性与技术测量实验指导书目录实验一通用量具应用及量块组合选择（选用)实验二用比较仪检测工件尺寸误差实验三表面粗糙度的测量实验四直线度误差的测量实验1 通用量具应用及量块组合选择（孔轴测量）（选做）一、实验目的：1.了解量块、千分尺、游标卡尺的构造和工作原理。
2．掌握量块尺寸组合、千分尺、游标卡尺测量尺寸的方法3．掌握由测得数据进行数据处理的一般方法，并分析产生误差的原因及误差类型。
二、实验所需仪器千分尺、游标卡尺 83块一套的量块三、实验步骤1．利用游标卡尺测量工件直径尺寸，共测量十组数据，将测量结果填入实验报告，并对测量数据进行数据处理。
2．利用千分尺测量工件长度尺寸，共测量十组数据，将测量结果填入实验报告，并对测量数据进行数据处理。
3．用83块一套的量块对千分尺测量的数据处理以后的数据进行尺寸组合。
四、测量数据1.用游标卡尺测量直径尺寸2.用千分尺测量的数据3．用83块一套的量块对千分尺测量的数据数据处理以后的数据进行组合的量块尺寸尺寸：第一块量块：第二块量块：第三块量块：第四块量块：六、思考题1：测量误差一般分为几类型，一般各怎么进行数据处理？实验2 用比较仪测量工件尺寸误差1.实验目的1.1 立式光学比较仪工作原理及使用方法。
1.2 熟悉轴的直径误差的测量方法。
1.3 学会基本的测量误差处理方法。
2.设备与器材立式光学比较仪、被测轴和相同尺寸量块3.实验原理与方案立式光学比较仪主要用于作长度比较测量。
要先用量块将标尺和指针调到零位，被测尺寸对量块的偏差可从仪器标尺上读得。
并可对某轴的固定部位进行多次重复测量，计算测量误差。
立式光学计主要组成见外形图2-2。
由底座1、立柱2、支臂3、直角光管4和工作台11等几部分组成。
立式光学计的光学系统图2-3所示。
光线由进光反射镜6进入光学计管中，由通光棱镜7将光线转折90度，照亮了分划板4上的刻度尺9。
刻度尺上有±100 格的刻线，此处刻线作为目标，位于物镜2的焦平面上。
互换性与测量技术基础实验指导书
《互换性与测量技术基础》实验指导书汕头大学机电系实验一、测长仪测长实验一、实验目的1.了解测长仪的结构及操作方法；2.掌握测长仪长度比较测量方法；二、实验设备立式测长仪(JD3投影立式光学计)，测量轴，标准块JD3投影光学器是精密光学机械长度仪器。
它是利用标准量块与被测件性比较的方法来测量零件外形的微差尺寸，是工厂计量器、车间检定站或制造量具、工具与精密零件车间常用的精密仪器之一。
立式光学计主要用于作长度比较测量。
要先用量块将标尺和指针调到零位，被测尺寸对量块的偏差可从仪器标尺上读得。
并可对某轴的固定部位进行多次重复测量，计算测量误差。
根据被测零件表面的几何形状来选择测量头，使测量头与被测表面尽量满足点接触。
测量头有：球形、平面和刀口形三种。
测量平面或圆柱面零件时选用球形测头。
测量球面零件时选用平面形测头。
测量小圆柱面工件时选用刀口形测头。
仪器的基本量度指标如下：1、测量范围（mm）0~1802、投影光学计镜管的主要规格分划板分划值0.001mm（即1微米）分划板分划值范围±0.1mm（即0.001*100小格=0.1mm）测量力（N）2±0.2零位调节范围20格测量杆的自由升降距离：0.5mm投影光学计镜管外径配合尺寸φ28h6测量杆与测帽配合的外径尺寸φ6g63、仪器的准确度0.25μm4、仪器的示值稳定性0.1μm5、仪器的外形尺寸（mm）340×160×7506、仪器重量（KG）21三、光学测量原理当测帽15接触工件后，其测量杆14使平面反光镜倾斜一个角度Φ，在投影屏上就可以看到刻线的像也随着移动了一定的距离，其关系计算图二所示。
测量杆移动的距离为S，平面反光镜以o为轴线摆动Φ角，a为测量杆轴线至平面反光镜13的摆动轴线o的距离。
入射在平面反光镜13上的主光线为MN，当平面反光镜转动了Φ角时，其反射光线与入射光线夹角就为2Φ角，图中MN1=f（准直物镜焦距）。
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实验 用光切显微镜测量表面粗糙度一、 目的与要求1、学习光切显微镜测量表面粗糙度的原理和方法；2、了解微观不平度十点高度Rz 的实际含义。
二、 测量原理光切显微镜是利用光切法来测量表面粗糙度的，其原理如图3-1所示。
由光源发出的光经过聚光镜2，穿过狭缝3形成带状光束。
光束再经物镜4以45度角射向工件5，在凹凸不平的表面上呈现出曲折光带，再以45度角反射，经物镜6到达分划板7上。
从目镜看到的曲折亮带，有两个边界，光带影像边界的曲折程度表示影像的峰谷高度h ΄。
h ΄与表面凸起的实际高度h 之间的关系为式中，M 为物镜6的放大倍数。
在目镜视场里，高度h ΄是沿45度方向测量的，若在目镜测微器7的读数值为H ，则h ΄与H 的关系为 h ΄=Hcos45˚,将前后两式代入可得，MH M H h 2245cos 0==，令E M =21，则H E h ∙=。
系数E 作为目镜测微器装在光切显微镜上使用时的分度值。
E 值与物镜的放大倍数M 有关，一般它已由仪器说明书给定。
三、测量仪器光切显微镜１、基座，２、立柱，３、横臂，４、手轮，５、横臂紧固螺丝，６、微调手轮，７、手柄，８、照明灯，９、插座，１０、摄影装置，１１、测微目镜，１２、物镜组，１３、快门线，１４、百分尺，１５、工作台紧固螺丝，１６、壳体，１７、V型块，１８、座标工作台。
１９、测微目镜紧固螺丝，２０、摄影选择旋钮，２１、对焦辅助旋钮四、测量步骤１、按工作粗糙度的估计值，选择适当放大倍数的物镜并装在仪器上；２、将被测工作置于工作台上；３、通过变压器接通电源；４、调整仪器，其步骤如下：（１）松开横臂紧固螺丝５，转动横臂３及手轮４，使镜头对准被测量表面上方，然后锁紧横臂紧固螺丝５；（２）调节微调手轮６，上下移动壳体１６，使目镜视场中出现切削痕纹；（３）转动工作台，使加工痕纹与投射在工作表面上的光带垂直，然后交错调整微调手轮６、对焦辅助旋钮２１，直到获得最清晰光带为止；（４）松开测微目镜紧固螺丝１９，转动目镜，使目镜中的十字线的水平线与光带大致平行。
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实验三表面粗糙度的测量
一．实验目的
1．学习用针描法测量表面粗糙度的原理和方法。
2．了解2205型表面粗糙度测量仪的组成及性能。
二．实验原理
针描法是用测针直接在被测表面划过从而测出工件的表面粗糙度的方法。
测量工件表面粗糙度时，搭在工件表面的传感器探出的极其尖锐的棱锥形金刚石测针沿被测表面滑行，由于被测表面的轮廓峰谷起伏，引起测针的上下位移，从而使线圈的电感量发生变化，经过放大及电平转换后进入数据采集系统，计算机自动地将采集的数据进行数字滤波和计算，并将测量结果及图形在显示器上显示或打印输出。
其特点是：测量迅速方便，测值精确度高，自动化程度高。
三．实验内容
用针描法测量工件的表面粗糙度。
四．实验仪器
实验仪器为2205型表面粗糙度测量仪，该仪器由传感器、驱动箱、电箱、底座、计算机及打印机组成，能测量26个表面粗糙度参数，测量范围：0.001 ~ 50μm，示数误差：Ra、Ry、Rz＜5%。
五．实验步骤
1．使用前的准备和检查
选用与被测表面相适合的传感器并可靠地安装在驱动箱上；检查接线是否正确，然后接通电源，顺序是：电箱、计算机。
注意：通电时绝对禁止拔插电缆！
2．在Win98启动完成后，双击名为“2205”的图标，运行表面粗糙度测量软件，进入“表面粗糙度测量系统主屏幕”界面，分别输入“编号”、“工件名、“操作员”
等基本属性。
3．将被测工件轻放在工作台上的定位块上，仔细调整升降手轮,使传感器上的测针与被测表面接触，直到使电箱前面板中部的测针位移指示器指示处于两个红带之间（最好在中间的黄灯附近）。
4．将传感器向上抬离被测工件，同时将驱动箱上的启动手柄向左扳到“返回”位置，然后再把启动手柄向右扳到“启动”位置。
5．单击“测量”按钮，显示“测量主程序”窗口，单击“启动测量”按钮，系统开始测量：屏幕上端的窗口显示被测对象的表面轮廓，并自动计算所有的表面粗糙度
参数显示在“测量参数显示栏中”。
6．单击
“打
印”
按
钮，
显示
“打
印程
序”
窗口，选择打印主题及打印参数后，系统则打印轮廓图及所选参数。
关闭“测量主程序”窗口。
7．若继续测量，则重复步骤3 ~ 5。
8．测量结束后，首先将启动手柄向左扳到“返回”位置，然后关闭电源，顺序是：计算机、电箱。
六．思考题
1．针描法测量工件表面粗糙度的有何特点？
2．车间里常用什么方法测量工件的表面粗糙度？。