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触针式表面粗糙度测量仪的原理分析

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触针式表面粗糙度测量仪的原理分析

分类:
新闻资讯
作者:
粗糙度仪
来源:
2020/10/24 21:22
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目前,检测表面粗糙度比较常用的方法是比较法、光切法、干涉法、触针法和印模法等,而其中触针法因其测量迅速方便、测量精度较高、使用成本较低等良好特性而得到广泛使用。

当采用触针法对加工件表面进行表面粗糙度测量时,探测头上的触针在被测表面轻轻划过。由于被测加工表面不可能绝对光滑,肯定存在轮廓峰谷的起伏,所以触针将在垂直于被测轮廓表面方向上产生上下起伏的移动。这种移动量虽然非常细微,但足以被敏感的电子装置捕捉并加以放大。放大之后的信息则通过指示表或其它输出装置以数据或图形的方式输出。这就是触针式表面粗糙度测量仪的工作方式。其中,按其传感器类型可以分为:电感式、压电式、光电 式 等;按其指示方式又可分为:积分式、连续移动式。

触针式表面粗糙度测量仪由传感器、驱 动 箱、指示表、记录器和工作台等主要部件组成。

电感传感器是轮廓仪的主要部件之一,其工作原理可见于图1。从图1可知,传感器测杆一端装有触针(由于金刚石耐磨、硬度高的特点,触针多选用金刚石材质),触针的尖端要求曲率半径很小,以便于全面的反映表面情况。测量时将触针尖端搭在加工件的被测表面上,并使针尖与被测面保持垂直接触,利用驱动装置以缓慢、均匀的速度拖动传感器。由于被测表面是一个有峰谷起伏的轮廓,所以当触针在被测表面拖动滑行时,将随着被测面的峰谷起伏而产生上下移动。此运动过程又运用杠杆原理经过支点传递给磁芯,使它同步地在电感线圈中作反向上下运动,并将运动幅度放大,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,并将触针微小的垂直位移转换为同步成比例的电信号。

 

测量仪的工作原理如下:传感器的线圈与测量线路直接接入由后续装备成的平衡电桥,线圈电感量的变化使电桥失去了平衡,于是就激发输出一个和触针上下位移量大小比的电量,此时的这一电量比较微弱,不易被察觉,需要用电子装置将这一微弱电量的变化放大,再经相敏检波后,获得能表示触针位移量大小和方向的信号。信号又可分为三路:一路加载在指示表上,以表示触针的位置;一路输送至直流功率放大器,放大后推动记录器进行记录;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,由指示表直接读出表面粗糙度参数值。

这种仪器的测量范围通常为Ra0.02 ~10μm,其中有少数型号的仪器还可以测定更小的参数值。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、小孔、沟槽等形状的工件表面测量,测量迅速方便,且精度较高。