针描法 针描法又称触针法。当触针直接在工件被测表面上轻轻划过时,由于被测表面轮廓峰谷起伏, 触针将在垂直于被测轮廓表面方向上产生上下移动,把这种移通过电子装置把信号加以放大, 然后通过指零表或其它输出装置将有关粗糙度的数据或图形输出来
粗糙度仪的工作原理 采用针描法原理的表面粗糙度测量仪由传感器、驱动器、指零表、记录器和电感传感器是轮 廓仪的主要部件之一,在传感器测杆的一端装有金刚石触针,触针尖 端曲率半径r很小,测量时将触针搭在工件上,与被测表面垂直接触,利用驱动器以一定的 速度拖动传感器。由于被测表面轮廓峰谷起伏,触状在被测表面滑行时,将产生上下移动。 此运动经支点使磁芯同步地上下运动,从而使包围在磁芯外面的两个差动电感线圈的电感量发生变化。 图3为仪器的工作原理主框图。传感器的线圈与测量线路是直接接入平衡电桥的,线圈电感量的变化使电桥失 去平衡,于是就输出一个和触针上下的位移量成正比的信号,经电子装置将这一微弱电量的变化放大、 相敏检波后,获得能表示触针位移量大小和方向的信号。此后,将信号分成三路:一路加到指零表上, 以表示触针的位置,一路输至直流功率放大器,放大后推动记录器进行记录;另一路经滤波和平均表放大 器放大之后,进入积分计算器,进行积分计算,即可由指示表直接读出表面粗糙度Ra值。
传统表面粗糙度测量仪工作原理框图指零表的作用反映铁芯在差动电感线圈中所处的位置。当铁芯处于差动电感线圈的中间位置时,指零表指针指示出零位,即保证处于电感变化的线性范围之内。所以,在测量之前,必须调整指零表,使其处于零位。噪声滤波的目的在于剔除一些干扰信号,如电气元件的噪声所引起的虚假信号。大量的测试表明,高于400Hz的信号即不是被测表面粗糙度所引的信号,必须从总信号中加以剔除。所以噪声滤波器是一种低通(低频能通过)滤波器,它使400Hz以下的低频信号顺利通过,而将400Hz以上的高频信号迅速衰减,从而达到滤波的目的。波度滤波的目的则是用以滤掉距大于取样长度的波度,因此它是一个高通(高频能通过)滤波器,使表面粗糙度所引起的高频(相对于波度引起的低频而言)信号能自由通过。经过噪声滤波和波度滤波以后,剩下来的就是与被测表面粗糙度成比例的信号,再经平均表放大器后,所输出的电流I与被测表面轮廓各点偏离中线的高度y的绝对值成正比,然后经积分器完成的积计算,得出Ra值,由指零表显示出来。这种仪器适用于测定0.02-10μm的Ra值,其中有少数型号的仪器还可测定更小的参数值,仪器配有各种附件,以适应平面、内外圆柱面、圆锥面、球面、曲面、以及小孔、沟槽等形状的工件表面测量。测量迅速方便,测值精度高。
表面粗糙度仪具有测量精度高、测量范围宽、操作简便、便于携带、工作稳定等特点,可以广泛应用于各种金属与非金属的加工表面的检测,该仪器是传感器主机一体化的袖珍式仪器,具有手持式特点,更适宜在生产现场使用。外形采用拉铝模具设计,坚固耐用,抗电磁干扰能力显着,符合当今设计新趋势。
为了减少故障率的发生,正确的使用产品是非常重要的,除了正确操作,还需要正确保养,那么,表面粗糙度仪如何保养呢?
1、表面粗糙度仪长期间使用(一星期)应校正标准片,及定期检查探针是否有磨损。
2、供给电源为稳压电源,若电压不稳定,须加稳压装置,必须接地线。
3、使用乙醇(或95%以上酒精)和无尘布清洁机器。
4、机器充电时,要注意控制充电时间一般以10~15小时为宜。要防止因超长时间的过充电而对电池造成损害。
5、感应头为精密部分应避免撞击,如果被测工件有凹槽或有台阶应远离,以免弄断探针。
6、表面粗糙度仪避免碰撞、剧烈震动、重尘、潮湿、油污、强磁场等情况。
7、每次测量完毕要及时关掉电源,以保持电池电量,并应及时对电池进行充电。
8、表面粗糙度仪的标准片为精密校正片,不能用酒精及其它清洗液清洁,如有脏物吹风泵吹掉即可。
粗糙度仪介绍及相关术语
表面粗糙度是反映零件表面微观几何形状误差的一个重要技术指标,是检验零件表面质量的主要依据;它选择的合理与否,直接关系到产品的质量、使用寿命和生产成本。
机械零件表面粗糙度的选择方法有3种,即计算法、试验法和类比法。
在机械零件设计工作中,应用最普通的是类比法,此法简便、迅速、有效。应用类比法需要有充足的参考资料,现有的各种机械设计手册中都提供了较全面的资料和文献。常用的是与公差等级相适应的表面粗糙度。在通常情况下,机械零件尺寸公差要求越小,机械零件的表面粗糙度值也越小,但是它们之间又不存在固定的函数关系。例如一些机器、仪器上的手柄、手轮以及卫生设备、食品机械上的某些机械零件的修饰表面,它们的表面要求加工得很光滑即表面粗糙度要求很高,但其尺寸公差要求却很低。在一般情况下,有尺寸公差要求的零件,其公差等级与表面粗糙度数值之间还是有一定的对应关系的。
在一些机械零件设计手册和机械制造专著中,对机械零件的表面粗糙度和机械零件的尺寸公差关系的经验及计算公式都有很多介绍,并列表供读者选用,但只要细心阅来,就会发现,虽然采取完全相同的经验计算公式,但所列表中的数值也不尽相同,有的还有很大的差异。这就给不熟悉这方面情况的人带来了迷惑。同时也增加了他们在机械零件工作中选择表面粗糙度的困难。
在实际工作中,对于不同类型的机器,其零件在相同尺寸公差的条件下,对表面粗糙度的要求是有差别的。这就是配合的稳定性问题。在机械零件的设计和制造过程中,对于不同类型的机器,其零件的配合稳定性和互换性的要求是不同的。在现有的机械零件设计手册中,反映的主要有以下3种类型:
1、主要用于精密机械,对配合的稳定性要求很高,要求零件在使用过程中或经多次装配后,其零件的磨损极限不超过零件尺寸公差值的10%,这主要应用在精密仪器、仪表、精密量具的表面、极重要零件的摩擦面,如汽缸的内表面、精密机床的主轴颈、坐标镗床的主轴颈等。
2、主要用于普通的精密机械,对配合的稳定性要求较高,要求零件的磨损极限不超过零件尺寸公差值的25%,要求有很好密合的接触面,其主要应用在如机床、工具、与滚动轴承配合的表面、锥销孔,还有相对运动速度较高的接触面如滑动轴承的配合表面、齿轮的轮齿工作面等。
3、主要用于通用机械,要求机械零件的磨损极限不超过尺寸公差值的50%,没有相对运动的零件接触面,如箱盖、套筒,要求紧贴的表面、键和键槽的工作面;相对运动速度不高的接触面,如支架孔、衬套、带轮轴孔的工作表面、减速器等等。
表面粗糙度关键技术术语
(1)表面粗糙度: 取样长度L 取样长度是用于判断和测量表面粗糙度时所规定的一段基准线长度,它在轮廓总的走向上取样。
(2)表面粗糙度: 评定长度Ln 由于加工表面有着不同程度的不均匀性,为了充分合理地反映某一表面的粗糙度特性,规定在评定时所必须的一段表面长度,它包括一个或数个取样长度,称为评定长度Ln。
(3)表面粗糙度: 轮廓中线(也有叫曲线平均线)M 轮廓中线M是评定表面粗糙度数值的基准线。
粗糙度评定参数及数值
国家规定表面粗糙度的参数由高度参数、间距参数和综合参数组成。表面粗糙度高度参数共有三个:
(1)轮廓算术平均偏差Ra :在取样长度L内,轮廓偏距绝对值的算术平均值。
(2)微观不平度十点高度Rz在取样长度L内最大的轮廓峰高的平均值与五个最大的轮廓谷深的平均值之和。
(3)轮廓最大高度Ry在取样长度内,轮廓峰顶线和轮廓谷底线之间的距离。表面粗糙度间距参数共有两个:
(4)轮廓单峰平均间距S两相邻轮廓单峰的最高点在中线上的投影长度Si,称为轮廓单峰间距,在取样长度L内,轮廓单峰间距的平均值,就是轮廓单峰平均间距。
(5)轮廓微观不平度的平均间距Sm含有一个轮廓峰和相邻轮廓谷的一段中线长度Smi,称轮廓微观不平间距。表面粗糙度综合参数 :
(6)轮廓支承长度率tp轮廓支承长度率就是轮廓支承长度np与取样长度L之比。