關于觸針式粗糙度測量儀測量技術的幾點認識

王艷

摘 要：文章主要從四個方面對觸針式粗糙度測量技術進行了分析，第一方面對表面粗糙度測量技術進行了簡單的介紹，表面粗糙度是一種微觀幾何形狀誤差，它主要是由于在加工過程中零件加工表面和刀具之間相互摩擦，以及加工工藝等原因使工件表面形成的具有一定的幾何形狀和尺寸的波峰和波谷，是一種肉眼看不出來的微觀不平度；第二方面列舉了表面粗糙度測量相關的主要參數；第三方面按照觸針式粗糙度測量儀的工作過程對其工作、測量原理進行了分析；第四方面結合實際的操作經驗對粗糙度測量方法提出了幾點需要注意的問題。

關鍵詞：觸針式；粗糙度；測量技術

中圖分類號：TH71.3 文獻標識碼：A 文章編號：1006-8937（2016）05-0021-02

近幾年來，隨著工業及科學技術的不斷發展，粗糙度測量已經成為測量加工技術中的一個必要環節。原因是企業對于產品質量、精度要求日益提高，而粗糙度也成為衡量產品質量的一個重要指標。目前，測量表面粗糙度比較普遍的手段有通過表面粗糙度樣板進行比較；通過光切、干涉顯微鏡進行測量；通過粗糙度測量儀進行測量等，因粗糙度測量儀觸針法操作便捷且精度較高，所以應用較為廣泛。本文將以觸針式粗糙度測量法為例淺談對粗糙度測量技術的幾點認識。

1 表面粗糙度測量技術概述

表面粗糙度是一種微觀幾何形狀誤差，它主要是因在加工過程中零件加工表面和刀具之間相互摩擦，以及加工工藝等原因使工件表面形成的具有一定的幾何形狀和尺寸的波峰和波谷，是一種肉眼看不出來的微觀不平度。過去習慣稱為表面光潔度，但這種叫法易與表面光澤性及表面反射能力等其它表面特性相混淆，因此國際上已普遍采用表面粗糙度這個名詞。我國新頒布的國標也使用這個名稱。關于表面粗糙度的研究始于20世紀30年代，如德國出版了關于表面粗糙度的專著；美國研制了測量表面粗糙度的輪廓儀；英國生產了第一臺表面粗糙度測量儀。我國的科技和工業的發展也對粗糙度的研究提出了更高的要求，為了改變和統一表面粗糙度的術語和概念，我國制訂了GB 3505-1985《表面粗糙度術語表述及其參數》。

2 表面粗糙度測量主要的相關參數

①取樣長度L是用于評定表面粗糙度特性的一段基準線長度，如圖1所示。

②算術平均偏差Ra：取樣長度內，被測輪廓上各點至輪廓中線偏距絕對值的平均值

③微觀不平度十點高度Rz：取樣長度內，五個最大的波峰與五個最大的波谷的平均值之和，如圖3所示。

④最大高度Ry：取樣長度內，輪廓波峰和輪廓波谷之間的距離，為輪廓最大高度Ry，如圖4所示。

3 觸針式測量法的測量原理

觸針式表面粗糙度測量儀的工作原理為：當采用觸針法對加工件表面進行表面粗糙度測量時，觸針慢慢接觸被測工件表面，由于工件表面不可能絕對平整，故觸針將在被測件輪廓表面垂直方向產生波動，此波動量經總傳感器進行信號轉變，再經放大器進行放大，最后以數據或圖形的方式輸出。

觸針式表面粗糙度測量儀主要由大理石平臺、觸針傳感器、電腦軟件計算輸出裝置等幾部分組成。

其中連接觸針的傳感器是其主要部件，工作原理是測量時將被測工件固定好，通過電腦控制使觸針慢慢接觸到被測工件表面，并使針尖與被測面保持垂直接觸，保證觸針的移動方向與被測件加工紋理方向垂直，由于被測表面是一個有峰谷起伏的輪廓，觸針也將隨著被測面的峰谷起伏而產生上下移動，這個運動過程通過傳感器進行信號轉變，將觸針的垂直線性位移轉換為相應比例的電信號，電信號經濾波和放大器放大之后，通過數學處理器進行積分計算，最后由輸出裝置顯示出表面粗糙度值，見表1。

4 測量過程中應注意的幾個問題

4.1 取樣長度與評定長度的選取

評定長度是能為了評定輪廓特性所必須的一段長度，它包含一個或數個取樣長度。選擇合理的取樣長度，可以為了減小工件表面波紋度對測量結果的影響，使測得的粗糙度值能更為準確的反映表面的粗糙度特性。

在實際測量過程中，可根據表面加工方法和粗糙度參數值大小選擇，具體可參考GB/T1031-1995規定的取樣長度推薦值，一般選取5段連續的取樣長度作為評定長度，當然也可根據工件的實際情況選取大于或者小于5段。

對于標準中沒有涉及到的加工方法，取樣長度一般都可以選擇2.5 mm。

4.2 測量方法

測量過程中，應注意以下幾點：第一，將被測工件的測量面擦拭干凈，避免因測量面不清潔引入測量誤差，并應將工件固定住，防止探針移動過程中使工件發生移動，導致測量中斷；第二，探針應與工件測量面垂直接觸，探針向上或向下傾斜都會導致測量結果的不準確，通過調節上下旋鈕，使探針與測量面處于垂直狀態；第三，表面粗糙度測量結果，應能正確地反映被測表面情況，故應從被測表面上選擇若干具有代表性地段、不同位置進行測量，整個加工表面的粗糙度通過計算幾個不同位置上所得數值的平均值得出。

參考文獻：

[1] 李伯奎.觸針式三維粗糙度量儀的開發及應用[J].潤滑及密封，2006，

（4）.