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表面粗糙度仪有哪些粗糙度的测量方法?

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表面粗糙度仪有哪些粗糙度的测量方法?

分类:
新闻资讯
作者:
粗糙度仪
来源:
2020/10/23 21:13
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表面粗糙度测量技术概述

加工件表面粗糙度是指工件表面的加工痕迹的平整和光滑程度,它是加工零件的重要特性指标之一。在人们开始对加工件表面质量进行检测之初,只是用标准样件或者样块,通过肉眼观察或用手触摸 的 简 单 方 法,对表面粗糙度作出定性的判断。1929年,德国的施马尔茨(G.Schmalz)首 先 对 表面微观不平度的深度进行了定量测量;1936年,美 国 艾 卜 特(E.J.Abbott)研制成功第一台生产现场使用的测量表面粗糙度的轮廓仪;1940年,英国Taylor-Hobson公司研制成功第一台表面粗糙度测量仪,从而开启了现代意义的表面粗糙度检测的大门,其后各国又成功研制出多种测量表面粗糙度的现代仪器。

国内外表面糙度测量技术的研究现状

随着近代工业生产加工水平与相关科学技术的发 展,世界各国在这一领域做出的研究也颇为深入,各国的科技工作者都试图寻找一种不受人为因素 影 响、测量效率更高的非接触表面测量仪。Masaji Sawabe在《日本常用尺寸和轮廓测量技术的最新发展》一文中详细介绍了日本利用光纤传感器来测量加工件表面粗糙度的最新技术,其方法主要是:将一个光学纤维测头固定在垂直于被测物测量表面的位置,另一个固定在与前者有一定倾斜角度的位置。其工作原理主要是通过测定两者光能量比的变化,来求出被测表面的粗糙度。与此相近的还有利用红外线穿过狭缝和透镜后投射到被测表面,再通过光电元件测定红外线在反射方向的能量,以此来求出被测物的表面粗糙度。

此外,目前应用激光来作非接触型表面粗糙度测量技术中最盛行的还有两种测量方法:HIPOSS测量法和STM测量法。

HIPOSS测 量 法,又 称 光 触 针 测 量 法。它 是 利用半导体激光生成装置生成集束成点的激光束,一边对被测表面照射,一边对其进行扫描,再对收集到的数据进行处理后可直接获得被测工件的截面形状和相关数据。这种方法非常适合高倍率测量,具有测量范围大和高速响应性能,而且可以用于三维测量,很适合推广到加工过程的在线测量中去。

另一种新兴的激光测量方法就是扫描隧道式显微 镜 测 量 法,也 就 是STM测 量 法。它 的 工 作 原 理主要是利用量子力学的隧道效应。由于是通过隧道电流的变化来测量被测物表面的凹凸情况,所以该方法具有极高的分辨率,垂 直 方 向 可 达0.01nm;横向可达0.5nm,精密到可以用于微细形状测量和分子结构的表面研究。但此种测量方法对环境要求极高,否则少量尘埃即可影响测量结果。在上世纪70年 代 初,美国人提出将激光扫描技术运用到激光散射表面测量上来并取得成功,能全面的反映整个被测物表面形貌、真实的表征被测物表面粗糙度情况的新型测量技术获得成功,在此基础之上美国在80年代初就已研制了STM这种方法。

我国近几年来,在粗糙度测量技术领域也取得了较大发展。例如著名的“杨氏实验方法”的提出和 推 广,使 利 用 激 光 来 测 量S、Sm等 常 规 数 据 在国内得以实现;影响金属加工件表面粗糙度的因素主要有前角、刀具副偏角和走刀量等三元素理论的提出;用光触针轮廓传感仪来测量表面粗糙度,其中就应用了3ABCD技术来计算其测得数据,以 导出不同情况下的特性曲线;此外还有傅科法、容积法、反射光点位移法等新理论的提出和尝试等等。